Stomata

Daun mesti membenarkan karbon dioksida (CO₂) masuk untuk menghasilkan gula, tetapi sel yang menyerapnya adalah basah. Permukaan basah yang terdedah kepada udara akan kehilangan air. Daun menyelesaikan masalah ini dengan stomata (tunggal: stoma), liang kecil pada permukaan daun, biasanya kebanyakannya di bahagian bawah. Daun biasa mempunyai daripada puluhan hingga beberapa ratus stomata bagi setiap milimeter persegi.

Setiap stoma dikelilingi oleh dua sel pengawal. Apabila sel pengawal menyerap ion dan air melalui osmosis, sel itu mengembang dan melengkung menjauhi satu sama lain lalu liang terbuka. Apabila kehilangan air, sel itu menjadi kendur dan liang tertutup. Isyarat biasa:

• Cahaya (terutamanya cahaya biru) membuka stomata supaya CO₂ tersedia semasa fotosintesis berlangsung.
• Kepekatan CO₂ yang rendah di dalam daun membukanya.
• Tekanan air menyebabkan akar dan daun membebaskan hormon asid absisik (ABA), yang membuatkan sel pengawal kehilangan air dan liang tertutup.

Gas bergerak melalui stoma yang terbuka secara resapan, daripada kepekatan tinggi ke kepekatan rendah (hukum Fick). Kedua-dua gas menggunakan liang yang sama:

• CO₂ masuk. Udara di luar hanya mempunyai kira-kira 0.04% CO₂, jadi kecerunan ke dalam daun adalah kecil.
• Wap air keluar. Udara di dalam daun hampir tepu, manakala udara di luar biasanya lebih kering, jadi kecerunan ke luar adalah jauh lebih curam.

Kedua-dua kadar adalah berkadar dengan bukaan liang, iaitu kekonduksian stomata g_s. Inilah tukar gantinya: stoma yang lebih terbuka bermakna perolehan karbon yang lebih banyak dan kehilangan air yang lebih banyak. Bagi setiap molekul CO₂ yang ditetapkan, daun kehilangan beratus-ratus molekul air. Secara keseluruhan, kira-kira 95% atau lebih air yang diserap oleh tumbuhan hilang melalui transpirasi, dan hanya sebahagian kecil berakhir di dalam tumbuhan atau digunakan dalam fotosintesis.

Pokok besar boleh mengalami transpirasi yang banyak. Bergantung pada spesies, saiz, luas daun dan cuaca, pokok besar boleh kehilangan daripada puluhan liter hingga beberapa ratus liter pada hari yang panas dan kering.

Pada petang yang panas dan kering, udara sangat kering, jadi bukaan liang tertentu kehilangan air dengan lebih cepat. Pokok yang mempunyai banyak air dalam tanih boleh mengekalkan stoma terbuka lebih lama. Pokok yang mengalami kemarau menutupnya lebih awal. Ini melindungi turus air daripada peronggaan (pelajaran 4), tetapi fotosintesis berkurang dan pokok itu tumbuh dengan lebih sedikit pada musim tersebut. Sebab itulah musim panas yang kering menghasilkan gelang pokok yang sempit (Dunia 2).

Oleh itu, banyak tumbuhan membuat aturan harian: membuka stoma pada waktu pagi yang sejuk dan lembap, lalu menutupnya sebahagian pada waktu petang yang panas. Sesetengah tumbuhan gurun (seperti kaktus) menggunakan cara yang berbeza: tumbuhan ini membuka stoma pada waktu malam dan menyimpan CO₂ untuk waktu siang.