Stomata sind winzige Öffnungen oder Poren in Pflanzengewebe die einen Gasaustausch ermöglichen. Stomata sind typischerweise in zu finden Pflanzenblätter kann aber auch in einigen Stielen gefunden werden. Spezialisierte Zellen, die als Schutzzellen bekannt sind, umgeben Stomata und dienen dazu, stomatale Poren zu öffnen und zu schließen. Stomata ermöglichen es einer Pflanze, Kohlendioxid aufzunehmen, das für benötigt wird Photosynthese. Sie tragen auch dazu bei, den Wasserverlust zu verringern, indem sie bei heißen oder trockenen Bedingungen schließen. Stomata sehen aus wie winzige Münder, die sich öffnen und schließen, wenn sie die Transpiration unterstützen.
Pflanzen, die an Land leben, haben typischerweise Tausende von Stomata auf den Oberflächen ihrer Blätter. Die meisten Stomata befinden sich an der Unterseite der Pflanzenblätter, wodurch sie weniger Hitze und Luftstrom ausgesetzt sind. In Wasserpflanzen befinden sich Stomata auf der Oberseite der Blätter. Ein Stoma (Singular für Stomata) ist von zwei Arten von Spezialisten umgeben
Pflanzenzellen die sich von anderen pflanzlichen Epidermiszellen unterscheiden. Diese Zellen werden Schutzzellen und Nebenzellen genannt.Schutzzellen sind große halbmondförmige Zellen, von denen zwei ein Stoma umgeben und an beiden Enden miteinander verbunden sind. Diese Zellen vergrößern sich und ziehen sich zusammen, um stomatale Poren zu öffnen und zu schließen. Schutzzellen enthalten auch Chloroplasten, die lichteinfangenden Organellen in Pflanzen.
Nebenzellen, auch Zubehörzellen genannt, umgeben und unterstützen Schutzzellen. Sie wirken als Puffer zwischen Schutzzellen und Epidermiszellen und schützen Epidermiszellen vor der Expansion von Schutzzellen. Nebenzellen verschiedener Pflanzentypen existieren in verschiedenen Formen und Größen. Sie sind auch hinsichtlich ihrer Positionierung um Schutzzellen unterschiedlich angeordnet.
Die beiden Hauptfunktionen von Stomata bestehen darin, die Aufnahme von Kohlendioxid zu ermöglichen und den Wasserverlust durch Verdunstung zu begrenzen. In vielen Pflanzen bleiben Stomata tagsüber geöffnet und nachts geschlossen. Stomata sind tagsüber geöffnet, da hier normalerweise die Photosynthese stattfindet. Bei der Photosynthese verwenden Pflanzen Kohlendioxid, Wasser und Sonnenlicht, um Glukose, Wasser und Sauerstoff zu produzieren. Glucose wird als Nahrungsquelle verwendet, während Sauerstoff und Wasserdampf durch offene Stomata in die Umgebung entweichen. Das für die Photosynthese benötigte Kohlendioxid wird durch offene Pflanzenstomata gewonnen. Nachts, wenn kein Sonnenlicht mehr verfügbar ist und keine Photosynthese stattfindet, schließen sich die Stomata. Dieser Verschluss verhindert, dass Wasser durch offene Poren entweicht.
Das Öffnen und Schließen von Stomata wird durch Faktoren wie Licht, pflanzliches Kohlendioxid und Änderungen der Umweltbedingungen reguliert. Die Luftfeuchtigkeit ist ein Beispiel für eine Umweltbedingung, die das Öffnen oder Schließen von Stomata reguliert. Wenn die Feuchtigkeitsbedingungen optimal sind, sind die Stomata offen. Sollte die Luftfeuchtigkeit um die Pflanzenblätter aufgrund erhöhter Temperaturen oder windiger Bedingungen abnehmen, würde mehr Wasserdampf aus der Pflanze in die Luft diffundieren. Unter solchen Bedingungen müssen Pflanzen ihre Stomata schließen, um einen übermäßigen Wasserverlust zu verhindern.
Stomata öffnen und schließen sich durch Diffusion. Unter heißen und trockenen Bedingungen müssen sich die Stomata schließen, wenn der Wasserverlust durch Verdunstung hoch ist, um ein Austrocknen zu verhindern. Schutzzellen pumpen aktiv Kaliumionen (K. +) aus den Schutzzellen in die umgebenden Zellen. Dies bewirkt, dass sich Wasser in den vergrößerten Schutzzellen osmotisch von einem Bereich mit niedriger Konzentration an gelösten Stoffen (Schutzzellen) zu einem Bereich mit hoher Konzentration an gelösten Stoffen (umgebende Zellen) bewegt. Durch den Wasserverlust in den Schutzzellen schrumpfen diese. Diese Schrumpfung schließt die stomatale Pore.
Wenn sich die Bedingungen so ändern, dass sich Stomata öffnen müssen, werden Kaliumionen von den umgebenden Zellen aktiv in die Schutzzellen zurückgepumpt. Wasser bewegt sich osmotisch in Schutzzellen, wodurch sie anschwellen und sich krümmen. Diese Vergrößerung der Schutzzellen öffnet die Poren. Die Pflanze nimmt Kohlendioxid auf, das bei der Photosynthese durch offene Stomata verwendet wird. Sauerstoff und Wasserdampf werden auch durch offene Stomata wieder in die Luft abgegeben.