ملخص الوحدة السادسة النقل في النباتات لمادة الاحياء للصف الحادي عشر الفصل الدراسي الثاني المنهج العماني

نقدم لكم ملخص الوحدة السادسة النقل في النباتات لمادة الاحياء للصف الحادي عشر الفصل الدراسي الثاني المنهج العماني

الدرس الأول: تركيب السيقان والجذور والأوراق وتوزيع نسيجَي الخشب واللحاء

الجهاز الوعائي في النبات

تحتاج النباتات إلى الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون والضوء لصنع غذائها بعملية التمثيل الضوئي، وبالتالي تحتاج إلى طريقة فعّالة لنقل المواد عبر المسافات الطويلة بين أجزائها المختلفة. يُوفّر الجهاز الوعائي (Vascular system) هذه الوظيفة، وهو يتكوّن من أنبوبين رئيسيين: الخشب (Xylem) واللحاء (Phloem). ويُطلق على الأنسجة التي تتكوّن منهما اسم النسيج الوعائي.

ينقل الخشب الماء والأملاح المعدنية (الأيونات غير العضوية) من الجذور إلى باقي أجزاء النبات في اتجاه واحد نحو الأعلى فقط. أما اللحاء فينقل المواد العضوية الناتجة عن التمثيل الضوئي (مثل السكروز) من الأوراق إلى مختلف أجزاء النبات في اتجاهين.

تركيب الخشب

يتكوّن نسيج الخشب من أنواع متعددة من الخلايا. تتميّز أوعية الخشب بأنها أنابيب طويلة مجوّفة، تتكوّن من خلايا مرتّبة فوق بعضها وقد فقدت جدرانها العرضية وأحياناً محتوياتها الحيوية لتُشكّل أنابيب مستمرة تسمح بمرور الماء بسهولة. تتسم جدران خلايا الخشب بسُمكها نتيجة ترسّب مادة اللجنين (Lignin)، وهي مادة صلبة ومتينة تُعزّز الجدران وتمنع انهيارها، مما يجعل الخشب أحد أهم أنسجة الدعم في النبات. ويُلاحظ أن خلايا الخشب لا تحتوي على سيتوبلازم حي.

تركيب اللحاء

يتكوّن نسيج اللحاء من خلايا حيّة متخصصة تُعرف بعناصر الأنبوب الغربالي (Sieve tube elements)، وهي أنابيب غربالية طويلة تمتد بشكل متواصل في النبات. تتكوّن جدرانها العرضية في الغالب من صفيحة غربالية ذات ثقوب كبيرة تسمح بتدفق السوائل من خلالها. بجانب كل أنبوب غربالي خلية مرافقة (Companion cell) ترتبط وظيفياً به ارتباطاً وثيقاً، وتحتوي هذه الخلية على نواة وميتوكندريا وتُعدّ ضرورية لبقاء الأنبوب الغربالي واستمرار وظيفته.

تركيب الجذر والساق والأوراق

تتكوّن الجذور من عدة طبقات نسيجية. تُحيط بالجذر البشرة (Epidermis) وهي الطبقة الخارجية. داخلها القشرة (Cortex) المكوّنة من خلايا برنشيمية (Parenchyma) تخزن الغذاء والماء. ثم الطبقة الداخلية (Endodermis) وهي طبقة خلايا محيطة بالنسيج الوعائي. في وسط الجذر يوجد الأسطوانة الوعائية (Stele) حيث يتمركز الخشب واللحاء.

في ساق النباتات الفلقتين (ذوات الفلقتين)، تنتظم الحزم الوعائية التي تحتوي على الخشب واللحاء في حلقة داخل الساق. الخشب في الجانب الداخلي واللحاء في الجانب الخارجي. بينما تتوزع الحزم الوعائية في الأوراق على شكل عروق تُزوّد كل أجزاء الورقة بالماء والغذاء.

تحتوي الأوراق على طبقتين من البشرة العليا والسفلى، وبينهما النسيج الوسطى (Mesophyll) المُكوَّن من طبقتين: النسيج العمادي (Palisade mesophyll) الذي يحتوي على معظم البلاستيدات الخضراء ومسؤول عن التمثيل الضوئي، والنسيج الإسفنجي (Spongy mesophyll) الذي يحتوي على فراغات هوائية كبيرة بين خلاياه لتبادل الغازات.

الدرس الثاني: نقل الماء

آلية امتصاص الماء من التربة

تمتص الجذور الماء والأملاح المعدنية من التربة. تمتد الشعيرات الجذرية (Root hair cells) التي تزيد من مساحة سطح الجذر لتُعظّم امتصاص الماء بالأسموزية، إذ يكون جهد الماء داخل الخلايا الجذرية أدنى من جهد الماء في التربة عادةً.

ينتقل الماء من التربة عبر الجذر إلى الخشب بأحد مسارين: المسار السيتوبلازمي (Symplast) حيث ينتقل الماء من خلية إلى أخرى عبر البلازموديزمات (Plasmodesmata) وهي قنوات صغيرة بين السيتوبلازم. والمسار خارج الخلوي (Apoplast) حيث ينتقل الماء عبر جدران الخلايا مباشرة دون المرور بداخلها. عند وصوله إلى الطبقة الداخلية (الأندودرميس)، يُجبر الماء على المرور داخل الخلية بسبب حزام كاسباري (Casparian strip) وهو حزام شمعي مقاوم للماء يحيط بجدار هذه الخلايا.

آلية ارتفاع الماء في الخشب: نظرية الشد والتماسك

تُفسّر نظرية الشد والتماسك (Cohesion-tension theory) كيفية ارتفاع الماء من الجذور إلى أعلى النبات حتى القمة. الشد يعني أن الماء يُسحب إلى أعلى من الأوراق نتيجة عملية النتح (Transpiration) حيث يتبخّر الماء من الفراغات الهوائية داخل الورقة عبر الثغور الهوائية (Stomata). هذا التبخّر يخفّض جهد الماء في خلايا النسيج الوسطى، فينتقل الماء من أوعية الخشب عبر الخلايا إلى الفراغات.

أما التماسك (Cohesion) فيعود إلى أن جزيئات الماء تتماسك ببعضها بروابط هيدروجينية، مما يجعلها تسحب بعضها إلى الأعلى على شكل عمود متواصل من الماء. وهذا يعني أن السحب الذي يبدأ من الأوراق ينتقل إلى جذع النبات ثم إلى الجذور ثم إلى التربة.

عوامل تؤثر في معدل النتح

يتأثر معدل النتح بعدة عوامل بيئية رئيسية:

• الرياح: زيادة سرعة الرياح ترفع معدل النتح لأنها تُزيل بخار الماء المتراكم حول الثغور.
• الرطوبة: انخفاض رطوبة الهواء يزيد من معدل النتح، بينما رطوبة الهواء المرتفعة تُقلّله.
• درجة الحرارة: ارتفاعها يُسرّع تبخّر الماء ويرفع معدل النتح.
• الضوء: يُفتح الثغور أثناء النهار ويُغلق في الليل، لذا يحدث معظم النتح أثناء النهار.

تكيّفات نباتات البيئة الجافة

طوّرت نباتات البيئة الجافة (Xerophytes) تكيّفات عديدة للتقليل من فقدان الماء:

• كيوتيكل (Cuticle) سميكة وشمعية على سطح الورقة تُقلّل النتح.
• ثغور مغمورة داخل حُفَر في البشرة تُقلّل تأثير الرياح.
• أوراق صغيرة الحجم تُقلّل مساحة السطح الذي يتبخّر منه الماء.
• أوراق أو سيقان تُخزّن الماء (كالصبّار).
• جذور سطحية واسعة الانتشار لالتقاط الماء بسرعة.

الدرس الثالث: نقل نواتج التمثيل الغذائي

تركيب اللحاء وعملية الإزاحة الكتلية

يتخصص اللحاء في نقل المواد العضوية الناتجة عن التمثيل الضوئي (Assimilates) مثل السكروز والأحماض الأمينية والهرمونات، من مناطق الإنتاج (المصدر) إلى مناطق الاستهلاك أو التخزين (المصبّ). يمكن أن يحدث هذا النقل في اتجاهين (لأعلى ولأسفل) مما يُميّز اللحاء عن الخشب.

محتوى عصارة اللحاء (Phloem sap) غني جداً، ويحتوي على تركيزات عالية جداً من السكروز (نحو 250 ميلي مول/لتر)، إضافة إلى أيونات البوتاسيوم، وأحماض أمينية، وأيونات الكلوريد والفوسفات والمغنيسيوم.

نظرية التدفق الكتلي بالضغط

تُفسّر نظرية التدفق الكتلي بالضغط كيفية انتقال المواد في اللحاء. تبدأ في المصدر (مثل الأوراق): تُنتج عملية التمثيل الضوئي السكروز بكميات كبيرة، فيتم تحميله بنشاط (بالنقل النشط) إلى الأنابيب الغربالية. هذا يُخفّض جهد الماء في الأنابيب، فيدخل الماء بالأسموزية مما يرفع الضغط داخلها.

في المصبّ (مثل الجذور): يُفرَّغ السكروز من الأنابيب الغربالية بالنقل النشط. هذا يرفع جهد الماء فيخرج الماء بالأسموزية وينخفض الضغط. الفرق في الضغط بين المصدر والمصبّ يُسبّب تدفق المحلول من الضغط العالي إلى المنخفض عبر الأنابيب الغربالية.

تُعدّ نظرية التدفق الكتلي نظرية مقبولة علمياً لتفسير نقل المواد في اللحاء، وإن كانت هناك بعض التساؤلات التي لا تزال محل بحث.