气孔的结构与功能

气孔（复数为stomata）是叶片表皮上的小孔，由一对保卫细胞环绕。气孔是气体与水蒸气在叶片与空气之间移动的主要通道。

由于保卫细胞能改变形状，气孔是可调节的孔口，而非固定的洞。关于这一结构的考题通常检验你能否解释保卫细胞如何开闭孔口，以及植物为何必须在气体交换与水分散失之间取得平衡。

特征与功能

结构如何与功能相配

气孔为光合作用让二氧化碳进入、氧气排出，为呼吸作用让氧气进入、二氧化碳排出，也是水蒸气以蒸腾作用散失的主要途径。气孔的每一项特征都服务于两个目的之一：高效的气体交换与受控的水分散失。

保卫细胞使孔口可以调节，因此植物能根据光照强度、水分供应等条件改变气体交换与水分散失的速率。

• 保卫细胞壁厚薄不均，薄的外壁比厚的内壁更易伸展，因此膨胀的保卫细胞弯曲，把孔口拉开。
• 保卫细胞中含叶绿体，在光照下进行光合作用并积累溶质以降低水势，把水吸入，使孔口在白天张开。
• 小孔遍布表皮，气体交换总量大，而每个开口只散失少量水分。
• 大多数气孔位于受遮蔽的下表皮，该表面较凉爽，蒸腾散失的水分因而减少。
• 保卫细胞能关闭孔口，水分不足时它们失去膨压而关闭，从而保水。
• 孔口后方有一层薄而湿润的内表面，二氧化碳先溶解，再扩散进入叶肉。

相关过程

白天，光合作用消耗二氧化碳的速度快于呼吸作用产生它的速度，因此二氧化碳经张开的气孔扩散进入叶片，氧气扩散排出。夜间只有呼吸作用进行，因此氧气扩散进入、二氧化碳排出。

气孔只是这些气体顺浓度梯度扩散所经过的孔口。

水蒸气也经张开的气孔逸出，这种散失就是蒸腾作用，它把蒸腾流沿木质部向上拉升。气孔是否张开取决于其保卫细胞的膨压。

在光照下，保卫细胞进行光合作用并积累钾离子与糖等溶质，水势因而下降，水经渗透进入，膨胀的保卫细胞弯曲分开，把孔口张开。在黑暗中或植物缺水时，保卫细胞失水、变得软塌，孔口关闭。

常见标注错误

例题与参考答案

题目。图中显示一个由两个保卫细胞环绕的气孔。

(a) 说出二氧化碳经张开的气孔进入叶片所依靠的过程名称。(b) 解释在强光下保卫细胞如何使气孔张开。

(c) 说出大多数气孔的位置帮助叶片减少水分散失的一种方式。(d) 一株萎蔫的植物关闭其气孔。

解释这如何帮助它存活，却也减缓其生长。

参考答案。(a) 扩散。

(b) 在强光下，保卫细胞进行光合作用并积累溶质，因此水势下降；水经渗透进入，保卫细胞变得膨胀；由于内壁比外壁更厚、更缺乏弹性，每个保卫细胞向外弯曲，孔口因而张开。(c) 大多数气孔位于下表皮，该处受遮蔽且较凉爽，因此蒸发与水分散失减少。

(d) 关闭气孔减少蒸腾散失的水分，使植物保水、不致干枯；但二氧化碳不再能扩散进入，因此光合作用速率下降，制造的葡萄糖减少，生长随之减缓。

来源:SRC-DSKP-EN

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