Στόμα (βοτανική)

Στόματα ονομάζονται τα μικροσκοπικά ανοίγματα που διακόπτουν την πυκνή διάταξη των κυττάρων της επιδερμίδας ενός φυτού. Είναι ιδιαίτερα πολλά στα φύλλα. Με τη βοήθεια των στομάτων το εσωτερικό του φύλλου επικοινωνεί με το περιβάλλον. Το στόμα ανοίγει και κλείνει με τη βοήθεια ειδικών κυττάρων, τα οποία ονομάζονται καταφρακτικά κύτταρα, ανάλογα με τις συνθήκες του περιβάλλοντος. Κάθε φορά που ανοίγει ένα στόμα εισέρχεται στο εσωτερικό του φυτού ατμοσφαιρικός αέρας. Παράλληλα αποβάλλεται το οξυγόνο που έχει παραχθεί με τη φωτοσύνθεση και διοξείδιο του άνθρακα της αναπνοής. Ταυτόχρονα εξατμίζεται και μια ποσότητα από το νερό που βρίσκεται στο εσωτερικό του φυτού. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαπνοή..

Στόματα στο φυτό Arabidopsis. Επάνω: Στόμα ανοικτό. Κάτω: Στόμα κλειστό

Τα στόματα δεν συναντώνται μόνο στα φύλλα, όπου είναι περισσότερο άφθονα στην κάτω επιφάνεια, αλλά και στους νεαρούς πράσινους βλαστούς και στα άνθη. Σχηματίζονται κατά τα πρώτα στάδια ανάπτυξης των μερών αυτών και ανακλούν τις περιβαλλοντικές συνθήκες κάτω από τις οποίες σχηματίστηκαν.

Η θέση των στομάτων δεν είναι ίδια σε όλα τα φυτά: Στα φύλλα ορισμένων φυτών στόματα υπάρχουν τόσο στην άνω όσο και στην κάτω επιφάνειά τους, οπότε τα φύλλα αυτά ονομάζονται αμφιστοματικά. Σε άλλα φυτά στόματα υπάρχουν μόνο στην κάτω επιφάνεια των φύλλων (υποστοματικά), ενώ σε φύλλα υδρόβιων φυτών, όπως το νούφαρο στόματα υπάρχουν μόνο στην άνω επιφάνεια του φύλλου, καθώς η κάτω επιφάνεια είναι βυθισμένη στο νερό (επιστοματικά φύλλα).

Φυσιολογική λειτουργία των στομάτων

Στα φύλλα επιτελείται μια από τις πλέον σημαντικές λειτουργίες των φυτών, η φωτοσύνθεση. Με αυτήν τα φυτά "συνθέτουν την τροφή τους". Όταν τα στόματα ανοίγουν παρουσία φωτός, το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται στο εσωτερικό του φύλλου, όπου θα μετατραπεί σε σάκχαρο (γλυκόζη) με τη φωτοσύνθεση. Ταυτόχρονα, υδρατμοί από το εσωτερικό του φυτού εξέρχονται από τα στόματα, στην ατμόσφαιρα που περιβάλλει το φυτό με τη διαδικασία της διαπνοής. Έτσι, τα φυτά αντιμετωπίζουν το "δίλημμα" να προσλάβουν διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα ή να χάσουν νερό μέσω της διαπνοής. Αν η απώλεια νερού γίνει ανεξέλεγκτα, θα εξαντλήσει τα αποθέματα νερού. Η απώλεια αυτή μπορεί να αποβεί καταστροφική για το φυτό, καθώς το νερό είναι απαραίτητο για όλες τις βιοχημικές διαδικασίες που συμβαίνουν σε αυτό.

Σημασία των στομάτων

Τα στόματα είναι ιδιαίτερα σημαντικά όχι μόνον επειδή επιτελούν φυσιολογικές λειτουργίες των φυτών αλλά "αγγίζουν" τόσο την εξελικτική θεωρία όσο και τις επιστήμες του περιβάλλοντος: Σύμφωνα με τη Νεοδαρβινική θεωρία και τον παράγοντα της φυσικής επιλογής, τα φυτά απέκτησαν, με την πάροδο του χρόνου, χαρακτηριστικά που τους επιτρέπουν να αναπτύσσονται ταχύτερα χωρίς όμως να μειώνονται οι πιθανότητες επιβίωσης. Αν τα φυτά δεν είχαν προσαρμοστεί με τρόπο που να αντιμετωπίζουν τη διαθεσιμότητα ή μη νερού στο περιβάλλον τους, δεν θα ήταν σε θέση να την αντιμετωπίζουν ρυθμίζοντας το μέγεθος του ανοίγματος των στομάτων με το βέλτιστο δυνατό τρόπο και πιθανόν θα είχαν αποτύχει να επιζήσουν, όταν η διαθεσιμότητα νερού είναι ελάχιστη.

Η δημιουργία στομάτων στα φυτά θεωρείται κεφαλαιώδους σημασίας για την εξελικτική θεωρία: Η απόκτηση στομάτων από τα φυτά ήταν αυτή που επέτρεψε την ευρύτατη διάδοσή τους στις επιφάνειες της ξηράς περίπου 400 εκατομ. χρόνια πριν.

Μέσω της μελέτης των απολιθωμένων φύλλων, επίσης, είναι δυνατό να καθοριστούν οι ατμοσφαιρικές συνθήκες την εποχή που το απολίθωμα ήταν ζωντανός οργανισμός: Φύλλα με πολλά στόματα δείχνουν ότι στην ατμόσφαιρα δεν υπήρχαν μεγάλες συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα, ενώ φύλλα με λίγα στόματα δείχνουν ακριβώς το αντίθετο.

Τα στόματα παίζουν, επίσης, σημαντικό ρόλο και στο σημερινό περιβάλλον σε παγκόσμιο επίπεδο. Οι ερευνητές Hetherington and Woodward (2003) εκτίμησαν ότι μέσω των στομάτων των φυτών διακινείται ποσότητα 3 x 10¹⁸ γραμμαρίων άνθρακα ετησίως, ενώ η συνολική ποσότητα νερού που υπάρχει στην ατμόσφαιρα εκτιμάται από τους ίδιους ερευνητές ότι ανακυκλώνεται μέσω των στομάτων κάθε έξι μήνες. Είναι εμφανές ότι τα στόματα επηρεάζουν σημαντικά το ατμοσφαιρικό περιβάλλον, το οποίο, με τη σειρά του, καθοδηγεί τις εξελικτικές αλλαγές στη μορφή των στομάτων.