宿根天人菊是一种典型的C4植物,其光合作用和气体交换过程与C3植物存在一定的差异。下面将详细介绍宿根天人菊的气体交换过程。
首先,宿根天人菊的气体交换主要通过叶片上的气孔进行。气孔是一种微小的气体交换器官,位于叶片的表皮上,由两个肢状细胞围成。宿根天人菊的叶片中有大量的气孔,使其具有更高的CO2吸收速率和水分散发速率。
其次,宿根天人菊的气体交换与光合作用有密切的关系。在光合作用过程中,宿根天人菊的叶绿素吸收光能,并将其转化为化学能。在白天,光照强度增加,宿根天人菊的光合速率也会相应增加,此时植株需要大量的CO2进行光合作用。宿根天人菊通过气孔吸收周围空气中的CO2,使其进入叶片内部。
然后,在CO2进入叶片后,宿根天人菊通过C4途径将CO2固定为C4酸。这一过程发生在叶片中的细胞间隙组织中,C4酸在这里转化为4-碳的有机酸,如苹果酸和草酸,这些有机酸再被转运到叶片中的衰退腔细胞。
最后,在衰退腔细胞中,有机酸被解离为CO2和3-碳的化合物。CO2进入卡尔文循环,参与光合作用的合成反应,而3-碳的化合物则返回到起始细胞,再次被衰退腔细胞接收。这一循环使得宿根天人菊对于水分和CO2的利用率更高。
综上所述,宿根天人菊通过气孔吸收大气中的CO2,将其通过C4途径固定为有机酸,并在衰退腔细胞中解离为CO2和3-碳的化合物,以满足光合作用的需要。这一过程使宿根天人菊能够在高光照和干旱条件下,更有效地进行气体交换。