下表皮有保衛細胞嗎？植物表皮結構與保衛細胞功能詳解
下表皮具有保衛細胞。 保衛細胞是植物表皮細胞的一種特化形態，它們成對存在，圍繞著氣孔。雖然保衛細胞在許多植物中主要分佈於上表皮，但它們也確實存在於下表皮，尤其是在一些特定植物類別或為了適應特定生長環境而進化出的植物中。
植物表皮的結構與功能
植物的表皮是覆蓋植物體表面的一層保護性組織，其主要功能是保護植物免受機械損傷、病原菌侵襲，並調節水分散失。表皮細胞通常是扁平的、緊密排列的細胞，表面常常覆蓋著一層角質層，這層蠟質物質進一步增強了其防水和保護能力。
表皮的結構並非單一，它包含了多種不同形態和功能的細胞，其中最為關鍵的是：
- 表皮細胞 (Epidermal cells)： 這是構成表皮主體的大部分細胞，它們通常無色，缺乏葉綠體，主要起保護作用。
- 保衛細胞 (Guard cells)： 這是植物表皮中最為特殊的一類細胞，它們成對存在，中間圍繞著一個開口，這個開口被稱為氣孔。
- 附屬細胞 (Subsidiary cells)： 這些細胞緊鄰保衛細胞，形態和功能上與保衛細胞有所區別，它們在氣孔的開張和關閉過程中起輔助作用。
- 毛狀體 (Trichomes)： 也稱為植物毛，它們是從表皮細胞延伸出來的結構，形態多樣，功能也多樣，包括保護、分泌、吸收等。
保衛細胞在植物中的分佈
保衛細胞是氣孔的組成部分，而氣孔是植物與外界進行氣體交換（二氧化碳、氧氣、水蒸氣）的主要通道。因此，保衛細胞的功能至關重要。一般而言，保衛細胞的數量和分佈在植物的不同部位和不同物種之間存在差異。
上表皮與下表皮的保衛細胞
在大多數雙子葉植物的葉片中，保衛細胞主要集中在上表皮和下表皮。然而，在一些植物中，其分佈可能有所側重：
- 雙子葉植物： 大多數雙子葉植物的葉片，保衛細胞在上表皮和下表皮均有分佈，但下表皮的數量通常較多。這是因為下表皮相對較少暴露於陽光直射，減少了水分的蒸發，從而更好地平衡了氣體交換的需求和水分的保持。
- 單子葉植物： 許多單子葉植物（如禾本科植物），其葉片通常是直立的，上下表皮暴露在陽光下的程度較為相似。因此，保衛細胞在上、下表皮的分佈相對均勻。
- 水生植物： 對於漂浮於水面的葉片，其上表皮直接接觸空氣，因此通常具有大量的保衛細胞以便進行氣體交換。而下表皮則浸泡在水中，對氣體交換的需求較低，甚至可能沒有保衛細胞或僅有少量。
因此，回答「下表皮有保衛細胞嗎？」這個問題，答案是肯定的，下表皮通常具有保衛細胞，只是其數量和分佈的比例可能因植物種類和生長環境的不同而有所差異。
保衛細胞的形態與結構
保衛細胞的形態是其功能得以實現的關鍵。它們與周圍的表皮細胞在形態上有顯著的差異：
- 彎月形或啞鈴形： 大多數保衛細胞的形態呈彎月形，兩兩相對，中間形成氣孔。在某些植物中，保衛細胞的形態可能呈現啞鈴形。
- 細胞壁厚薄不均： 保衛細胞的細胞壁厚薄不均。靠近氣孔的內壁通常較厚且缺乏彈性，而遠離氣孔的外壁則較薄且富有彈性。這種不均勻的厚度是保衛細胞能夠彎曲開合、調節氣孔大小的結構基礎。
- 含有葉綠體： 與大多數表皮細胞不同，保衛細胞含有葉綠體，這意味著它們能夠進行光合作用。光合作用產生的糖分會影響保衛細胞的滲透壓，進而引起水的進出，控制氣孔的開閉。
保衛細胞的功能：氣孔的開閉調節
保衛細胞最核心的功能就是調節氣孔的開張和關閉，從而精確控制植物的氣體交換和水分散失。這一過程受到多種因素的影響，主要包括：
光照
光照是觸發氣孔打開的主要環境信號之一。當光照強度增加時，保衛細胞中的葉綠體進行光合作用，產生葡萄糖。葡萄糖在保衛細胞內積累，提高細胞內的滲透壓。為了平衡滲透壓，周圍的表皮細胞（有時是附屬細胞）會將鉀離子（K+）泵入保衛細胞。鉀離子進入後，水分子也隨之進入保衛細胞，導致保衛細胞膨脹。由於保衛細胞內壁較厚，外壁較薄且有彈性，膨脹時會向外側彎曲，從而將中間的氣孔撐開。相反，在黑暗中，光合作用停止，糖分分解，鉀離子流出，保衛細胞失水變扁，氣孔關閉。
二氧化碳濃度
葉片內部的二氧化碳濃度也會影響氣孔的開閉。當葉片內二氧化碳濃度較高時，氣孔傾向於關閉，以節省水分。當二氧化碳濃度較低時，氣孔則傾向於打開，以便吸收更多的二氧化碳進行光合作用。
水分狀況
植物體內的水分狀況是調節氣孔開閉的最關鍵因素之一。當植物缺水時，會產生脫落酸（Abscisic acid, ABA）。脫落酸會促進鉀離子從保衛細胞中流出，導致保衛細胞失水、變扁，氣孔關閉，從而最大限度地減少水分的蒸發，保護植物免受乾旱的傷害。
溫度
高溫也可能導致氣孔關閉，這是植物的一種應對機制，旨在減少高溫環境下的水分散失。然而，適當的溫度範圍內，溫度升高通常會促進氣孔打開，以利於氣體交換。
總結
綜合以上論述，我們可以非常確定地回答：下表皮確實存在保衛細胞。 這些保衛細胞與上表皮的保衛細胞一樣，在植物的生存和生長中扮演著不可或缺的角色，它們通過精確地調節氣孔的開閉，平衡了植物進行光合作用所需的大量二氧化碳交換與維持體內水分平衡的生理需求。植物表皮結構的多樣性，特別是保衛細胞的存在與分佈，是植物適應各種複雜環境的智慧體現。
