Structura frunzei

Frunza este un organ al plantei potrivit pentru captarea luminii și pentru schimbul de gaze cu aerul. O frunză obișnuită are un limb, partea lată, și adesea un pețiol, care o leagă de tulpină. Forma poate varia mult între plante: există frunze late, înguste sau transformate în ace. De aceea, descriem structura pornind de la un exemplu concret.

La exterior, frunza are epiderme care protejează țesuturile din interior. Pe suprafață se află stomate, deschideri controlate de celule speciale. Prin ele intră dioxidul de carbon necesar fotosintezei și ies oxigenul și vaporii de apă. Sub epiderme se găsește mezofilul, cu celule ce pot conține multe cloroplaste. În multe frunze, mezofilul cuprinde un țesut palisadic, cu celule apropiate, și un țesut lacunar, cu spații între celule.

Nervurile conțin țesuturi conducătoare. Ele aduc apă și săruri către frunză și transportă în alte părți ale plantei produși ai fotosintezei. Dacă privești o frunză la lumină, nervurile se văd adesea ca o rețea. Nu le confunda cu „vene” identice celor ale omului: rolul de transport este asemănător în sens larg, dar structurile și fluidele diferă. Întreabă pentru fiecare parte ce ajută să intre, să iasă ori să se deplaseze în frunză.

La o frunză de dicotiledonată (fag, floarea-soarelui, fasole), secțiunea transversală arată, de sus în jos, următoarele structuri:

1. Epiderma superioară: un singur strat de celule vii, strâns lipite, fără cloroplaste, acoperit de cuticulă (cutină și ceară), care reduce pierderea apei.
2. Parenchimul palisadic: unul sau două straturi de celule alungite, perpendiculare pe epidermă, cu spații mici între ele și cu foarte multe cloroplaste. Aici se desfășoară cea mai mare parte a fotosintezei.
3. Parenchimul lacunar: celule cu forme neregulate, cu mai puține cloroplaste, între care se află spații mari (lacune) pline cu aer, prin care circulă gazele.
4. Nervurile: fascicule conducătoare colaterale, cu vasele lemnoase (xilemul, care aduce seva brută) spre fața superioară și vasele liberiene (floemul, care duce seva elaborată) spre fața inferioară.
5. Epiderma inferioară: poartă majoritatea stomatelor (la fag, pe toate; floarea-soarelui are stomate și pe fața superioară, dar mai puține). O stomată are două celule stomatice reniforme, cu cloroplaste și cu peretele dinspre ostiolă mai gros, un por numit ostiolă și dedesubt o cameră substomatică.

Stomata se deschide când celulele stomatice devin turgescente. La lumină, ionii de potasiu se acumulează în ele, apa intră prin osmoză, iar celulele se curbează și lasă ostiola deschisă. La întuneric sau în deficit de apă, celulele pierd turgescența și ostiola se închide.

Exemplu rezolvat 1: densitatea stomatelor (valori de exercițiu). Frunza de floarea-soarelui are stomate pe ambele fețe. Pe o amprentă a epidermei se numără 50 de stomate pe fața inferioară și 30 pe cea superioară, în câmpuri de 0,25 mm². Frunza are suprafața de 100 cm². Câte stomate are în total?

1. Densitatea inferioară: $50/0,25=200$ stomate/mm²; superioară: $30/0,25=120$ stomate/mm².
2. Suprafața este $100\cdot 100=10000$ mm².
3. Inferior: $200\cdot 10000=2000000$; superior: $120\cdot 10000=1200000$; total 3 200 000.
4. Fața inferioară are $2000000/3200000=62,5\%$ din stomate. La fag, frunza are stomate numai pe fața inferioară, ferită de soarele direct, deci pierderea de apă este mai mică.

Exemplu rezolvat 2: drumul $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ până la cloroplast.

1. $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ trece prin ostiola stomatei de pe fața inferioară.
2. Ajunge în camera substomatică și în spațiile intercelulare ale parenchimului lacunar.
3. Se dizolvă în filmul de apă de pe pereții celulelor palisadice.
4. Intră în celulă și ajunge în cloroplast, unde este fixat.
5. Glucoza rezultată pleacă spre floem; vaporii de apă ies pe același drum, ca transpirație.

Structura frunzei se adaptează mediului. La plantele plutitoare, ca nufărul, stomatele se află pe fața superioară, singura în contact cu aerul. La pin, frunzele sunt ace cu cuticulă groasă, iar stomatele sunt așezate în șanțuri, ceea ce reduce transpirația iarna. Nervura principală se ramifică în nervuri tot mai fine, astfel încât nicio celulă a mezofilului nu este departe de un vas conducător.

Greșeli frecvente

• Greșit: Stomatele sunt „guri” mereu deschise.
  Corect: Deschiderea lor este reglată.
• Greșit: Nervurile frunzei transportă doar apă.
  Corect: În ele se află și țesut care transportă produși organici.
• Greșit: Stomatele sunt mai numeroase pe fața superioară, pentru că acolo este lumina.
  Corect: La majoritatea dicotiledonatelor terestre sunt mai numeroase pe fața inferioară, ceea ce reduce pierderea de apă.
• Greșit: Parenchimul lacunar este principalul loc al fotosintezei, fiindcă ocupă cel mai mult loc.
  Corect: Fotosinteza are loc mai ales în parenchimul palisadic, bogat în cloroplaste; cel lacunar asigură circulația gazelor.

Înainte și după