![](https://scontent-hbe1-1.xx.fbcdn.net/v/t1.0-9/67104852_2323218124604752_2628497926199967744_n.jpg?_nc_cat=102&_nc_oc=AQl62Hjn01-O-m7i2jmWwjSWiEIgQGD02tV4nESGgJBWB0_tT-DJ1tFxE3x34G0s89g&_nc_ht=scontent-hbe1-1.xx&oh=91436658e82c079d6ca8e6c0f344ae7f&oe=5E3A8C00)
يقول دونالد ج. ميرهاوت من مشتل مونروفيا Monrovia Nursery , ومقرها في أزوسا Azusa , كاليفورنيا : " الماء غالبًا هو العامل الأكثر تقييدًا لنمو النبات . لذلك , طورت النباتات نظامًا فعالًا لامتصاص الماء ونقله وتخزينه واستخدامه . لفهم النقل المائي في النباتات , يحتاج أولًا أن تفهم أنبوبية Plumbing النباتات , وكذلك بالنسبة للأنسجة الوعائية من الخشب Xylem واللحاء Phloem .
ويشبه نظام نقل الماء والمواد الغذائية هذا بجهاز الأوعية الدموية الذي ينقل الدم عبر الجسم البشري , وكما هو الحال في الأوعية الدموية , فإن الأوعية الخشبية واللحاء تمتد إلى جميع أنحاء النبات . تبدأ من الجذور وتتفرع وتمتد عبر جذع الشجرة .
يتكون نسيج اللحاء من خلايا متطاولة ( Elongated ) حية مرتبطة ببعضها , وهو مسؤول عن نقل العناصر الغذائية والسكريات التي تنتجها الأوراق بفعل البناء الضوئي إلى مناطق أخرى تحتاجها . تتكوّن الأوعية الخشبية أيضًا من خلايا متطاولة , تموت بمجرد تكوينها , لكن تبقى جدرانها سليمة , مما تعمل كأنابيب لنقل الماء من الجذور إلى الأوراق .
إن عملية امتصاص الماء ونقله ليست معقدة للغاية . فيمكن استيعاب الماء ونقله إلى النبات بعملية النتح Transpiration وهو عملية تبخر الماء من خلال فتحات متخصصة في الأوراق تسمة بالمسام Stomates . يخلق التبخر ضغطًا على الخلايا المحيطية للورقة , لذلك يسحب الماء إلى الورقة من الأوعية الخشبية ليحل محل الماء الذي نتح من الورقة . هذا السحب سوف يمتد طوال الطريق إلى أسفل عمود الوعاء الخشبي وفي الجذور بسبب قوى التماسك Cohesive التي تربط جزيئات الماء على امتداد جانبي الأوعية الخشبية . سيؤدي ضغط الماء السلبي الذي يحدث في الجذور إلى زيادة امتصاص الماء من التربة .
أما في وقت الليل أو في طقس ما , فيمكن أن ينخفض النتح , وسيكون هناك انخفاض في الطلب على الماء بسبب قوة توتر أقل في الأوعية الخشبية .
فقدان الماء من الورقة يشبه قوة شفط على الماصة - قشة شرب - ( Straw ) . وطبعًا كلما زادت قوة الشفط زادت قوة التفريغ . يحدث هذا الارتباط نتيجة للطبيعة المتماسكة للماء على جانبي القشة بسبب القطر الضيق للأوعية الخشبية ( تتطلب قوة شفط أقل ) , يمكن الحصول بسهولة على توتر الماء اللازم لدفع الماء للأعلى عبر الأوعية الخشبية من خلال معدلات النتح العادية التي تحدث في الأوراق" .
يجيب آلان ديكمان مدير المناهج في قسم الأحياء في جامعة أوريغون في يوجين : " بمجرد وجوده في خلايا الجذر , يدخل الماء إلى نظام من الخلايا المترابطة التي تشكل خشب الشجرة وتمتد من الجذور عبر الجذع والفروع والأوراق . الأوعية الخشبية تتكون من عدة أنواع مختلفة من الخلايا , فالخلايا التي توصل الماء والمواد المغذية طويلة وضيقة وتصبح غير حية عندما تبدأ بالنقل المائي , وبعضها بها ثقوب مفتوحة في قممها وأسفلها ومكدسة مثل أنابيب المجاري الإسمنتية .
أما الخلايا الأخرى تستدق ( Taper ) في نهايتها وليس لها ثقوب كاملة . وتمتلك جميع الخلايا ثقوبًا في جدرانها بحيث يمر الماء من خلية إلى أخرى بوجود فرق الضغط بين الخليتين .
" بما أن هذه الخلايا ميتة , فلا يمكن أن تشارك في نشاط ضخ الماء . والخلايا الحية تولد ضغطًا كبيرًا في خلايا الجذور , وإلى حد ما تحدث هذه العملية "
" في الواقع , ينشأ الشفط داخل الخلايا الناقلة من تبخر جزيئات الماء في الأوراق .
نتيجة للشحنات الموجبة والسالبة في الماء , تميل جزيئات الماء إلى الالتصاق ببعضها , هذا الالتصاق يسبب في تشكل قطرات مستديرة للماء على سطح أملس . يتبخر جزيء الماء من خلال المسام في الورقة ويسحب جزيئات الماء المجاورة سحبًا صغيرًا , ما يقلل الضغط في الخلايا الأخرى الناقلة للماء في الورقة , وهذا يؤدي إلى سحب الماء من الخلايا المجاورة , لذا فإن الإجابة على السؤال حول دفع الماء من الجذور إلى الأوراق هو طاقة الشمس من تفعل ذلك , الحرارة من الشمس تسبب تبخر الماء , ما يطلق سلسة حركة الماء "
يشرح هاي فولكنر أستاذ علوم الغابات بكلية سير ساندفورد فليمنج في ليندساي , أونتاريو :
" حتى تطورت الأشجار إلى نباتات أرضية طويلة ومستقلة ذاتيًا , وجب عليها تطوير القدرة على نقل الماء من الإمدادات في التربة إلى قمة الشجرة . يتطلّب فهم هذا الإنجاز التطوري وعيًا ببنية الخشب , وبعض العمليات البيولوجية التي تحدث داخل الأشجار والخصائص الفيزيائية للماء . ينقل الماء وغيره من المواد في الأشجار في جميع أنحاء الجذع والفروع في أنابيب رقيقة مجوفة ( الأنسجة الخشبية ) . وتسمى هذه الأنابيب بالعناصر الوعائية ( vessel elements ) في الأشجار الصلبة أو أشجار الأوراق المتساقطة ( في الخريف ) , وتسمى بالقصيبات Trachedis في الأشجار اللينة أو الأشجار الصنوبرية . تضم العناصر الوعائية طرفًا إلى طرف من خلال ثقوب لتشكل الأنابيب مختلفة في الحجم بحسب الانواع . توجد فتحة صغيرة جدًا تسمى الحفر Pits على طول جدران الأوعية لتتيح حركة المواد بين الأوعية المتجاورة .
أما القصيبات في الصنوبريات , أصغر بكثير , وليس لديها نهايات مثقوبة , فلا تربط نهاياتها بنهايات القصيبات الأخرة . وتوجد الحفر على طول أطوال القصيبة .
تتحقق قوة دفع الماء بخاصيتين , هما الخاصية الشعرية ( ارتفاع السائل في أنبوب رفيع بسبب قوى التلاصق ) وضغط الجذر . يمد ضغط الجذر معظم القوة التي تدفع الماء لمسافة صغيرة على الأقل إلى أعلى الشجرة . ينشأ ضغط الجذر عن طريق الماء عن طريق التناضح ( الانتشار حسب تدرج التركيز ) .
هذا الإجراء كاف للتغلب على القوة الهيدروستاتيكية لعمود الماء وحتى على الترج الأسموزي في حالات المستويات المنخفضة لمياه التربة . وكلما نضجت الأشجار وطولت , تتطلبت المزيد من القوة .
في هذه الحالة , تتمثل القوة الإضافية التي تسحب عمود الماء للأوعية أو القصيبات في التبخر و النتح Evapotranspiration وهو فقدان الماء من الاوراق من خلال فتحات المسام ثم التبخر اللاحق لذلك الماء . وعند فقد الماء خلال النتح , ينشأ منحدر عندها ترفع حركة الماء خارج الخلية التركيز الأسموزي لهذه الخلية وبالتالي تزيد قوة الشفط . يسمح هذا الضغط للخلايا بامتصاص الماء من الخلايا المجاورة التي تأخذ الماء من خلاياها المجاورة وهكذا دواليك .
ولكن هناك حاجة إلى قوة للتغلب على مقاومة التدفق ومقاومة الامتصاص إلى الجذور , فقد أثبت الكثير من الباحثين أن القوة المتماسكة للماء كافية لإنجاز كل هذه المهام" .
يضيف مارك فيتوش , مساعد برنامج في الإرشاد الحرجي في جامعة آيوا , المعلومات التالية :
هناك عدد من العمليات المختلفة التي تحدث داخل الأشجار والتي تسمح لها بالنمو , إحداها هي حركة الماء والعناصر المغذية من الجذور إلى الأوراق في المظلة Canopy , أو الفروع العليا . الماء هو حجر الأساس في الخلايا الحية .
إنه عامل مغذي ومنظف , وتسمح بتوزيع العناصر الغذائية ومركبات الكربون على جميا أنحاء الشجرة . لفهم كيفية تحرك الماء من خلال شجرة , يجب علينا أولًا وصف المسار الذي يسلكه .
ينتقل الماء والمواد المغذية من الجذور إلى قمة الشجرة داخل طبقة من الخشب توجد تحت اللحاء . يتكوّن هذا من نسيج موصل يسمى الأوعية الخشبية ( يتكوّن من خلايا تشبه الأنابيب الصغيرة ) .
هناك اختلافات كبيرة بين الأخشاب الصلبة والصنوبريات في بنية الأوعية الخشبية وفي الأخشاب الصلبة , ينتقل الماء عبر الشجرة في خلايا الأوعية , والتي تصطف من طرف إلى طرف ولها فتحات كبيرة في نهاياتها . ويتكون نسيج الصنوبريات من خلايا مغلقة تسمى القصيبات .
تصطف هذه الخلايا من طرف إلى طرف , لكن جزءًا من جدرانها به ثقوب تعمل غربالًا . لهذا السبب يتحرك الماء بشكل أسرع عبر الأوعية الكبيرة للأخشاب الصلبة مقارنة بالقصيبات الصغيرة للصنوبريات .
تسمح الأوعية والقصيبات للماء والمواد المغذية بالانتقال للأعلى عبر الشجرة , بينما تنقل خلايا شعاعية متخصصة Specialized ray cells الماء والغذاء أفقيًا عبر نسيج الأوعية الخشبية .
لايكون عدد حلقات النمو السنوية الفعالة بنقل الماء والمواد المغذية المعدنية نفسه في كل أنواع الأشجار , فأشجار الصنوبريات وبعض أنواع الخشب الصلب حلقات نمو كثيرة بناقلات نشطة , بينما في نوع البلوط , فإن حلقات النمو للسنوات الحالية هي فقط الفعّالة .
تنشأ هذه الحالة الفريدة لأن نسيج الأوعية الخشبية في البلوط له أوعية كبيرة جدًا .
المصدر : How do large trees, such as redwoods, get water from their roots to the leaves , .scientificamerican.com
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق