النقل في النباتات - الجلسة 1

تخيل عالمًا بدون نباتات. لا توجد غابات خضراء مورقة، ولا أزهار ملونة، ولا فواكه لذيذة. توفر النباتات الأكسجين والغذاء والمأوى لعدد لا يحصى من الكائنات الحية. ولكن هل تساءلت يومًا كيف تتمكن النباتات من نقل الماء والمواد المغذية والمواد الأساسية الأخرى من جذورها إلى أطراف أوراقها؟. إنها عملية رائعة تحدث داخل النظام المعقد للأنسجة النباتية.

نبدأ استكشافنا بالطبقة الخارجية من أنسجة النبات، المعروفة باسم البشرة. مثل بشرتنا، تعمل البشرة كحاجز وقائي. يحمي النبات من الأضرار المادية ويقلل من فقدان الماء. تتكون البشرة من خلايا متراصة بإحكام. تحتوي هذه الخلايا عادة على طبقة شمعية تسمى البشرة. يساعد البشرة على تقليل تبخر الماء.

تحتوي البشرة أيضًا على هياكل متخصصة تسمى الثغور. الثغور هي مسام مجهرية موجودة في البشرة الخاصة بالأوراق والسيقان. تسمح هذه الفتحات الصغيرة بتبادل الغازات بين النبات وبيئته. أنها تسهل امتصاص ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين.

تتكون كل ثغرة من خليتين متخصصتين تسمى الخلايا الحارسة. تنظم هذه الخلايا الحارسة عملية فتح وإغلاق مسام الثغور. تفتح مسام الثغور عندما تمتلئ الخلايا الحارسة بالماء وتصبح منتفخة. وهذا يسمح للنبات بامتصاص ثاني أكسيد الكربون من البيئة وإطلاق الأكسجين. عندما تتعرض الخلايا الحارسة لفقدان الماء وتصبح مترهلة، يتم إغلاق مسام الثغور. وهذا يمنع فقدان الماء بشكل مفرط.

داخل الأوراق نجد نسيجًا خاصًا يسمى الميزوفيل. هذه الخلايا مسؤولة عن اللون الأخضر للنباتات. تحتوي خلايا الميزوفيل على البلاستيدات الخضراء. تلتقط البلاستيدات الخضراء ضوء الشمس وتحوله إلى طاقة. يتم استخدام هذه الطاقة لإنتاج السكريات، والتي تعتبر ضرورية لنمو النبات وبقائه.

ينقسم النسيج المتوسط إلى طبقتين متميزتين. تتكون هذه الطبقات من طبقة متوسطة متعرجة وطبقة متوسطة إسفنجية. يتكون النسيج المتوسطي من خلايا مستطيلة رأسياً مرتبة بشكل موازٍ لسطح الورقة. تحتوي هذه الخلايا على عدد كبير من البلاستيدات الخضراء وهي مسؤولة عن غالبية عملية التمثيل الضوئي. يقع النسيج المتوسط الإسفنجي أسفل النسيج المتوسط السياجي. وهو عبارة عن مجموعة من الخلايا مرتبة بشكل فضفاض مع وجود فراغات هوائية بينها. إنها تسمح بتبادل الغازات وتسهل انتشار الغازات داخل وخارج الورقة.

الحزم الوعائية هي شبكات معقدة من الأنسجة المتخصصة. وهي مسؤولة عن نقل الماء، والمواد المغذية، والسكريات، والمواد الأخرى في جميع أنحاء النبات. تتواجد في السيقان والأوراق والجذور. تتكون الحزم الوعائية من نوعين رئيسيين. وهما الخشب واللحاء.

يعتبر الخشب مسؤولاً عن نقل الماء والمعادن إلى الأعلى من الجذور إلى الأجزاء الهوائية من النبات. يتكون من عدة أنواع من الخلايا، بما في ذلك العناصر الوعائية والقصيبات الهوائية. العناصر الوعائية عبارة عن خلايا أسطوانية واسعة متصلة من طرف إلى طرف لتشكل أنابيب طويلة تسمى الأوعية. القصيبات الهوائية هي خلايا مستطيلة ذات أطراف مدببة وجدران خلوية ثانوية متداخلة. هذه الخلايا تموت عند النضج. أنها توفر الدعم الهيكلي للنبات. ويحتوي الخشب أيضًا على مواد مثل اللجنين. يعمل اللجنين على تقوية جدران الخلايا ويساعد على منع الانهيار.

اللحاء مسؤول عن نقل المركبات العضوية، وخاصة السكريات، في جميع أنحاء النبات. ويحرك هذه العناصر الغذائية إلى الأعلى وإلى الأسفل. الأنواع الرئيسية للخلايا في اللحاء هي العناصر الغربالية، والتي تشمل عناصر أنبوب الغربال والخلايا المرافقة. عناصر الأنابيب الغربالية عبارة عن خلايا حية مستطيلة تشكل الأنابيب. يتدفق النسغ عبر هذه الأنابيب. النسغ هو سائل سكري. ترتبط الخلايا المصاحبة ارتباطًا وثيقًا بعناصر أنبوب الغربال. توفر الخلايا المصاحبة الدعم الأيضي للحفاظ على عمل عناصر أنبوب الغربال.

القشرة هي المنطقة الواقعة بين البشرة والأسطوانة الوعائية في الجذر. يتكون من خلايا برانشيمية ويلعب عدة أدوار مهمة. تخزن القشرة العناصر الغذائية والماء. يوفر الدعم الميكانيكي للجذر. ويساعد أيضًا في نقل الماء والمواد المذابة نحو الأنسجة الوعائية. وفي بعض النباتات، تقوم القشرة أيضًا بوظائف مثل نمو شعر الجذر وإفراز المواد المشاركة في امتصاص العناصر الغذائية.

الطبقة الداخلية هي طبقة واحدة من الخلايا التي تحيط بالأسطوانة الوعائية في الجذر. يعمل كحاجز انتقائي. يتحكم في حركة الماء والمواد المذابة إلى الأنسجة الوعائية. تعتبر الخلايا الباطنية فريدة من نوعها لأنها تمتلك بنية تشبه الشريط تسمى الشريط الكاسبراني. يتكون هذا الشريط من السوبرين. السوبرين هو مادة شمعية تعمل على منع مرور الماء والمواد المذابة بين الخلايا. تلعب الطبقة الداخلية من الجلد أيضًا دورًا في امتصاص العناصر الغذائية ويمكنها نقل الأيونات بشكل انتقائي إلى الأنسجة الوعائية.

بجوار البشرة الداخلية تقع الدائرة المحيطة. الدائرة الوعائية هي طبقة من الخلايا التي تحيط بالأسطوانة الوعائية. إن الدائرة المحيطة بالجذور مسؤولة عن نمو الجذور الجانبية. تحتوي الدائرة على خلايا تنقسم بنشاط ويمكنها أن تؤدي إلى ظهور جذور جديدة. يزيد من قدرة النبات على امتصاص الماء والعناصر الغذائية.

الشعيرات الجذرية هي نتوءات صغيرة تشبه الأصابع. تمتد من سطح الجذور الصغيرة. إنها تعمل على تكبير مساحة سطح الجذر بشكل كبير. تساعد شعيرات الجذور على تسهيل امتصاص الماء والعناصر الغذائية من التربة. الشعيرات الجذرية هي خلايا طويلة ذات جدران رقيقة تنمو من الخلايا البشروية للجذر. تسمح لها مساحتها السطحية الكبيرة بامتصاص الماء والمعادن بكفاءة.

الخلايا البارنشيمية هي خلايا متعددة الاستخدامات وهي النوع الأكثر شيوعًا من خلايا النبات. إنها تشارك في وظائف مختلفة اعتمادًا على موقعها داخل المصنع. يمكن العثور على الخلايا النسيجية في البشرة، والقشرة، والنسيج الأوسط، وأنسجة النبات الأخرى. غالبًا ما يكون لها جدران خلوية رقيقة وتحتوي على فجوات كبيرة. يمكن لخلايا البارنشيم أن تؤدي وظائف مثل التمثيل الضوئي، وتخزين العناصر الغذائية والماء، والإفراز، والدعم.

الخلايا السكلرنشية هي خلايا طويلة ذات جدران سميكة توفر القوة الميكانيكية والدعم لأنسجة النبات. تتميز بجدران خلاياها الثانوية المتخشبة بشدة. هذا الجدار الخلوي يجعلها صلبة ومقاومة للانحناء أو التمدد. تتواجد ألياف السكلرنشيما عادة في السيقان والأوراق وأجزاء أخرى من النبات. وظيفتها الأساسية هي توفير الدعم الهيكلي، وخاصة في النباتات الناضجة والخشبية.