انتقال مواد در گیاهان
🔰انتقال از خاک به برگ
🔶آب و مواد مورد نیاز گیاهان، که از خاک اطراف ریشهها جذب میشود و در مسیرهایی به ساقه و برگ میرود. بخش زیادی از آب جذب شده از سطح برگها به هوا تبخیر میشود. خروج آب بهصورت بخار از سطح اندامهای هوایی گیاه تعرق نامیدهمیشود. تعرق، سازوکار الزم را برای جابهجایی آب و مواد معدنی به برگ فراهم میکند.
🔶جا به جایی مواد در گیاهان را میتوان در دو مسیر کوتاه و بلند بررسی کرد؛ در مسیر کوتاه، جابهجایی آب و مواد در سطح یاخته یا چند یاخته بررسی میشود. در مسیر بلند، جابهجایی مواد در مسیرهای طولانی تر بررسی میشود. این مسافت در بعضی درختان به بیش از صدمتر میرسد. در هر دوی این مسیرها آب بهعنوان انتقالدهندۀ مواد، نقش اساسی دارد که این نقش به علت ویژگیهای آن است.
🔰جابه جایی مواد در مسیر کوتاه
🔶انتقال مواد در سطح یاخته ای: در این حالت، جابه جایی مواد با فرایندهای فعال و غیرفعال و در حد یاخته انجام میشود. با این فرایندها قبلا آشنا شدید. شیوه هایی مثل انتشار و انتقال فعال نمونههایی از این روش هاست. برای تقال آب درعرض غشای بعضی یاخته های گیاهی و جانوری و غشای واکوئول بعضی یاخته های گیاهی، پروتئینهایی دخالت دارند که سرعت جریان آب را افزایش میدهند. هنگام کم آبی، ساخت این پروتئینها تشدید میشود (شکل 10.)
🔶انتقال مواد در عرض ریشه: در عرض ریشه، انتقال آب و مواد محلول معدنی به سه روش انجام میشود؛ انتقال از عرض غشا، انتقال سیمپلاستی و انتقال آپوپلاستی.انتقال عرض غشایی شامل جابهجایی مواد از عرض غشای یاخته است. سیمپلاست به معنی پروتوپلاست همراه با پلاسمودسم ها است.
🔶انتقال سیمپلاستی حرکت مواد از پروتوپلاست یک یاخته به یاختۀ مجاور، از راه پلاسمودسم هاست. آب و بسیاری از مواد محلول میتواند از فضای پلاسمودسم به یاختههای دیگر منتقل شود (شکل 11 .)منافذ پلاسمودسم آنقدر بزرگ است که پروتئینها، نوکلئیک اسیدها و حتی ویروسهای گیاهی از آن عبور میکند. در مسیر آپوپالستی، حرکت مواد محلول از فضاهای بین یاختهای و دیوارۀ یاختهای انجام میشود.
🔶آب و مواد محلول در عرض ریشه سرانجام به درونی ترین لایۀ پوست به نام درون پوست (آندودرم) میرسند. درونپوست استوانه ای ظریف از یاخته ها است که یاخته های آن کاملا به هم چسبیده اند و سدی را در مقابل آب و مواد محلول ایجاد میکنند (شکل 12 .)
🔶یاخته های درونپوست در دیوارۀ جانبی خود دارای نواری از جنس چوبپنبه (سوبرین) هستند که به آن نوار کاسپاری گفته میشود. بنابراین آب و مواد محلول آن نمیتوانند از طریق مسیر آپوپلاستی وارد یاختههای درونپوست شوند. یاخته های درونپوست انتقال مواد را کنترل میکنند. این لایه در ریشه مانند صافی عمل میکند که مانع از ورود مواد ناخواسته یا مضر مسیر آپوپلاستی به درون گیاه میشوند. درونپوست، همچنین از برگشت مواد جذب شده به بیرون از ریشه جلوگیری میکند. بعد از درون پوست حرکت در هر سه مسیر ادامه مییابد. مواد به آوندهای چوبی منتقل، و آمادۀ جابه جایی برای مسیرهای طولانیتر میشود که به این فرایند بارگیری چوبی گفته میشود.
🔶در ریشۀ بعضی گیاهان، نوار کاسپاری علاوه بر دیوارههای جانبی درونپوست، دیوارۀ پشتی را نیز میپوشاند و انتقال مواد از این یاخته ها را غیرممکن میکند. در برش عرضی و زیر میکروسکوپ نوری این یاختهها ظاهر نعلی یا U شکل دارند (شکل 13 .)در این گیاهان یاخته های درونپوستی ویژهای، به نام یاختۀ معبر وجود دارند که فاقد نوار کاسپاری در اطراف خود هستند و انتقال مواد به آوندها از طریق این یاخته ها انجام میشود.
🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷
🔰انتقال آب و مواد معدنی در مسیرهای بلند
🔶شیرۀ خام در گیاهان، گاه تا فواصل بسیار طولانی جابهجا میشود. انتشار برای فواصل طولانی، کارامد نیست. در گیاهان، جابه جایی مواد در مسیرهای طولانی توسط جریان تودهای انجام میشود. سرعت انتشار آب و مواد در گیاه، چند میلیمتر در روز است ولی در جریان توده ای، این سرعت به چندین متر در روز میرسد. جریان تودهای در آوندهای چوبی تحت اثر دو عامل فشار ریشه ای و تعرق، و با همراهی خواص ویژۀ آب انجام میشود.
🔶فشار ریشه ای: یاخته های درونپوست و یاخته های زنده پیرامون آوندهای ریشه، با انتقال فعال یون های معدنی را به درون آوندهای چوبی منتقل میکنند. این عمل باعث افزایش مقدار این یونها، افزایش فشار اسمزی و درنتیجه ورود آب به درون آوند چوبی میشود.
🔶در اثر تجمع آب و یونها، فشار در آوندهای چوبی ریشه افزایش مییابد و فشار ریشه ای را ایجاد میکند. فشار ریشهای باعث هل دادن شیرۀ خام به سمت بالا میشود (شکل 14 .)در بیشتر گیاهان، فشار ریشه ای در صعود شیرۀ خام نقش کمی دارد و در بهترین حالت میتواند چند متر آن را به بالا بفرستد. پس چه عاملی باعث حرکت شیرۀ خام به نوک درختان بسیار بلند میشود؟
🔶تعرق:عامل اصلی انتقال شیرۀ خام، مکشی است که در اثر تعرق از سطح گیاه ایجاد میشود. علت تعرق نیز حرکت آب از محل دارای آب بیشتر به محل با آب کمتر است. ستون آب درون آوندهای چوبی پیوسته است. این پیوستگی به علت ویژگیهای همچسبی و دگرچسبی مولکولهای آب است (شکل 15.)
🔶بیشتر تعرق گیاهان از روزنههای برگ انجام میشود. نیروی مکش تعرق آنقدر زیاد است که در یک روز گرم میتواند باعث کاهش قطر تنۀ یک درخت شود؛ هرچند این کاهش اندک است. اگر دیوارۀ آوندهای چوبی استحکام کافی نداشت بهراحتی در اثر مکش تعرق، له میشد.
🔶در گیاهان، تعرق میتواند از طریق روزنه های هوایی، پوستک و عدسک ها انجام شود. بیشتر تبادل گازها و در نتیجه تعرق برگها از منفذ (روزن) بین یاخته های نگهبان روزنۀ هوایی انجام میشود. روزنه های هوایی میتوانند با باز و بسته شدن، مقدار تعرق را تنظیم کنند. باز و بسته شدن روزنه به دلیل ساختار خاص یاخته های نگهبان روزنه و تغییر فشار تورژسانس آنها است. جذب آب به دنبال انباشت مواد محلول در یاخته های نگهبان روزنه انجام میشود. عوامل محیطی و عوامل درونی گیاه بازوبسته شدن روزنه ها را تنظیم میکنند
🔶مثلا نور با تحریک انباشت ساکارز و یون های –Cl و +K در یاختۀ نگهبان،فشار اسمزی یاخته ها را افزایش میدهد و آب از یاخته های مجاور به یاخته های نگهبان روزنه وارد میشود. در نتیجه، یاخته ها دچار تورژسانس شده و به علت ساختار ویژۀ آنها، روزنه باز میشود. بسته شدن روزنه ها هم، به علت خروج آب از یاخته های نگهبان روزنه انجام میشود (شکل16.)
🔶ساختار یاخته های نگهبان روزنه: دیوارۀ یاخته های نگهبان روزنه، ساختار خاصی دارند که با جذب آب، افزایش طول پیدا میکنند. یکی از این عوامل، آرایش شعاعی رشته های سلولزی است که مانند کمربندی دور دیوارۀ یاخته های نگهبان روزنه قرار دارند. این کمربندهای سلولزی، هنگام تورژسانس یاخته، مانع از گسترش عرضی یاخته شده، ولی مانع افزایش طول یاخته نمیشوند. عامل دیگر، اختلاف ضخامت در دیوارۀ یاخته های نگهبان روزنه است. هنگام تورژسانس، به علت ضخامت کمتر، دیوارۀ پشتی یاخته بیشتر منبسط میشود. این دو ویژگی باعث میشود هنگام جذب آب و تورژسانس، یاخته ها خمیدگی پیدا کند و روزنۀ هوایی باز شود. در این حالت امکان تبادل گازها، فراهم میشود (شکل 16.)
🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷
🔰عوامل مؤثر بر باز و بستهشدن روزنه ها
🔶در گیاهان، تغییرات مقدار نور، دما، رطوبت و کربندیاکسید از مهمترین عوامل محیطی مؤثر بر حرکات روزنه های هوایی است. مقدار آب گیاه و نیز هورمونهای گیاهی، از عوامل درونی مهم هستند. افزایش مقدار نور، دما و کاهش کربن دی اکسید، تا حدی معین، میتواند باعث باز شدن روزنه ها در گیاهان شود. کاهش شدید رطوبت هوا باعث بسته شدن روزنه ها میشود.رفتار روزنه ای برخی گیاهان نواحی خشک مانند بعضی کاکتوس ها، در حضور نور متفاوت است و سبب میشود در طول روز، روزنه ها بسته بمانند و از هدر رفتن آب جلوگیری شود. کاهش تعداد روزنه ها،کاهش تعداد یا سطح برگها نیز از سازگاریهای گیاهان برای زندگی در محیطهای خشک هستند. شما چه سازگاریهای دیگری را میشناسید؟
🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷
🔰تعریق
🔶در هنگام شب یا در هوای بسیار مرطوب که شدت تعرق کاهش مییابد، یاخته های درونپوست همچنان به پمپ کردن یونهای معدنی به درون استوانۀ آوندی ادامه میدهند. اگر مقدار آبی که در اثر فشار ریشهای به برگها میرسد از مقدار تعرق آن از سطح برگ بیشتر باشد، آب به صورت قطراتی از انتها یا لبۀ برگهای بعضی گیاهان علفی خارج میشود که به آن تعریق میگویند (شکل 17 .)
🔶گرچه شرایط محیطی ایجادکنندۀ تعریق مشابه شرایط ایجاد شبنم است، این دو پدیده را نباید با هم اشتباه گرفت. تعریق از ساختارهای ویژهای به نام روزنه های آبی انجام میشود و نشانۀ فشار ریشهای است. این روزنه ها همیشه باز هستند و محل آنها در انتها یا لبۀ برگ هاست.
🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷🔶🔷
🔰حرکت شیرۀ پرورده
🔶میدانید که شیرۀ پرورده، درون آوندهای آبکشی حرکت میکند. حرکت شیرۀ پرورده در همۀ جهات میتواند انجام شود. بخشی از گیاه که ترکیبات آلی مورد نیاز بخش های دیگر گیاه را تأمین میکند، محل منبع و بخشی از گیاه که ترکیبات آلی به آنجا میروند و ذخیره (مثلا ریشه) یا مصرف (گل) میشوند، محل مصرف نامیده میشود. برگ ها از مهمترین محل های منبع هستند. بخش های ذخیره کنندۀ مواد آلی، هنگام ذخیرۀ این مواد، محل مصرف و هنگام آزادسازی آن، محل منبع به شمار میآیند. برای تعیین سرعت و ترکیب شیرۀ پرورده میتوان از شته ها استفاده کرد (شکل 18.)
🔶چگونگی حرکت شیرۀ پرورده: حرکت شیرۀ پرورده از طریق سیتوپلاسم یاخته های زندۀ آبکشی و از یاختهای به یاختۀ دیگر انجام میشود. بنابراین حرکت شیرۀ پرورده از شیرۀ خام کندتر و پیچیده تر است. یک گیاهشناس آلمانی به نام ارنست مونش، الگوی جریان فشاری را برای جابه جایی شیرۀ پرورده، ارائه داده است که در شکل 19 به طور خالصه مشاهده میکنید.
🔶مواد آلی در گیاهان به صورت تنظیمشده، تولید و مصرف میشوند. برای مثال در گلدهی یا تولید میوه، گاهی تعداد محلهای مصرف، بیشتر از آن است که محل های منبع بتوانند مواد غذایی آنها را فراهم کنند. در این موارد ممکن است گیاه به حذف بعضی گلها، دانه ها یا میوه های خود اقدام کند تا مقدار کافی مواد قندی به محل ِ های مصرف باقیمانده برسد. در باغبانی، برای داشتن میوه های درشتتر، تعدادی از گلها یا میوه های جوان را میچینند تا درختان میوه هایی کمتر ولی درشتتر به بار آورند.
