بحث عن النباتات الوعائية

بحث , النباتات الوعائية, Vascular plant

ما سنسرده لك اليوم هو بحث عن النباتات الوعائية (Vascular plant). ستتعرَّف من خلاله على معلومات مُفصَّلة عنها، وكذلك الخصائص “المميزات”؛ فضلا عن أجزاءها. بجانب الكثير من المعلومات القيِّمة الأخرى التي يشتمل عليها هذا البحث.

لكن يكون البحث بصيغة PDF للتحميل، لكنه أبسط من ذلك؛ فقط أكمل القراءة أدناه.

النباتات الوعائية

النباتات الوعائية هي الفصيلة الأكثر تنوعًا وأهمية بين جميع الفصائل في شجرة الحياة.

ومنذ بداية ظهور أسلافها على الأرض قبل حوالي 420 مليون سنة، نجحت النباتات الوعائية نجاحًا باهرًا في استغلال جميع الموارد المتاحة من حولها؛ حيث يمكنها تحويل أشعة الشمس إلى غذاء، ويمكنها كذلك امتصاص العناصر الغذائية مباشرة من التربة دون الحاجة لعملية الهضم.

كما تستعين هذه النباتات بكائنات أخرى عند تكاثرها، فعادةً ما تتطلب عملية التكاثر وجود طرف ثالث كالحشرات لإتمام العملية بنجاح، ولا يقتصر النجاح التطوري الباهر للنباتات الوعائية على هذه الأمور، فالطحالب مثلاً بإمكانها القيام بعملية البناء الضوئي قبل النباتات بكثير، وكما وضحت لكم في الدرس الماضي فإن النباتات اللاوعائية تمتلك استراتيجيات تكاثرية متقنة وفعالة.

أمثلة على النباتات الوعائية

نبدأ مع النبات الحزنبل، وهو نبات مزهر يتواجد في نصف الكرة الشمالي، وتمتلك أوراقه خصائص علاجية قابضة للأوعية واسمه العلمي هو “القيصوم الألفي الأوراق”.

وكانت هذه النبتة تستخدم لمعالجة جروح الجنود. وهذا النبات يسمى الكنباث، وهو يعرف كذلك باسم “ذنب الخيل”، وعادةً ما يقوم الأطفال بفصله عن بعضه ثم إرجاعه إلى مكانه، ولكن في هذه الحالة يكون الجزء العلوي الذي تم فصله قد أصبح ميتًا.

ثم شجرة “صنوبر ثقيل الخشب ” – وهي من الأشجار المفضلة لدي- ويمكن أن يصل طولها إلى مئات الأقدام، وفي الأيام الدافئة عند شمها تكون رائحتها كرائحة الحلوى.

هذه النباتات تختلف عن بعضها البعض بأشكالها وأحجامها وخصائصها المختلفة، ولكنها جمعيها تتشارك في كونها نباتات وعائية.

ما الذي يميز النباتات الوعائية؟

أو يُمكِنك القول: ما هي خصائص النباتات الوعائية؟ حيثُ يكمن سر نجاح النباتات الوعائية في السمة الرئيسية التي تميز هذه النباتات، وهي امتلاكها للأنسجة الوعائية التوصيلية التي يمكنها إيصال الماء والغذاء من أحد أجزاء النبات إلى جزء آخر. ولهذا سميت النباتات الوعائية بهذا الاسم.

قد تبدو هذه السمة بسيطة بالنسبة لكم، ولكن القدرة على نقل المواد التي يحتاجها الجسم من مكان لآخر هي خطوة تطورية محورية بالنسبة للنباتات الوعائية، وهذا ما سمح لها بالنمو لأحجام كبيرة.

كما مكنها من تخزين الغذاء لحين حاجتها، ومنحها خصائص متميزة سمحت لها بالانتشار بشكل واسع وسريع، وهذا التطور أحدث ثورة في تاريخ الحياة على الأرض، والنتيجة كانت انتشار النباتات على كوكب الأرض قبل فترة طويلة من ظهور الحيوانات.

وحتى في يومنا هذا تحتل النباتات أعلى المراتب القياسية في العالم في الكثير من الأمور؛ فالكائنات الأكبر حجمًا في العالم هي أشجار “السيكويا” في كاليفورنيا الشمالية التي يصل طولها إلى مائة وخمسة عشر متر، وهي أكبر من ثلاثة حيتان زرقاء، والكائن الأكثر ضخامة على الإطلاق هو بستان من أشجار حور راجفياني، الموجود في ولاية يوتا، وجميع هذه الأشجار تتشارك في نفس الجذور، ويصل وزنها إلى حوالي ثلاثة عشر مليون باوند.

وأقدم كائن حي في العالم هو النجير البحري الموجود في البحر الأبيض المتوسط، الذي يبلغ من العمر مائتي ألف سنة، بالطبع يوجد كائنات تتفوق على الإنسان في تعقيده وروعته، ولكنني أرى أن هذه النباتات مذهلة كذلك.

وضحنا لكم في الدروس السابقة أنه كلما زاد عدد الأنسجة المتخصصة التي يمتلكها الكائن الحي كلما ازداد تعقيده ونجاحه ككائن، وفسرنا لكم أيضًا أن هذه التغيرات لا تحدث بشكل مفاجئ؛ فالأنسجة الوعائية التي تمتاز بها النباتات الوعائية لم تتطور مرة واحدة.

أنواع الأنسجة التي تتألف منها هذه النباتات

في وقتنا الحالي هناك ثلاثة أنواع من الأنسجة التي تتألف منها هذه النباتات:

  • أولاً: الأنسجة الجلدية، وهي الطبقة الخارجية من النبتة وهي المسؤولة عن حمايتها من التلف كما تقلل من فقدانها للماء.
  • ثانيًا: الأنسجة الوعائية وهي المسؤولة عن نقل المواد المختلفة عبر النبتة.
  • أما النوع الثالث: وهي أكثر الأنسجة تواجدًا في النبتة الأنسجة الأساسية، وهي مسؤولة عن أهم الوظائف التي تقوم بها النبتة مثل عملية البناء الضوئي وتخزين الغذاء الذي لم يتم استخدامه.

بعض النباتات يتوقف نموها بعد تكوين هذه الأنسجة الثلاثة، فهي تنمو من بذرة منبتة وتتكون لديها هذه الأنسجة، ثم يتوقف نموها، هذا ما يسمى بالنمو الأولي. والنباتات التي يتوقف نموها عند هذه المرحلة تسمى النباتات العشبية، وكما هو واضح من اسمها فهي أعشاب صغيرة ولينة ومرنة.

وعادةً ما تذبل هذه النباتات وتبقى جذورها أو تموت كليًا بعد موسم نمو واحد، وهذه النباتات تشمل معظم الأعشاب التي تنمو في حديقة المنزل من الزهور والأعشاب والقنبيط الأخضر وغيرها من النباتات الأخرى، فهذه هي النباتات العشبية. ولكن العديد من النباتات العشبية الأخرى تستمر في النمو وتصل إلى مرحلة النمو الثانوي، مما يسمح لها أن تنمو لتصبح أطول وأعرض. ويتم ذلك نتيجة لتكون أنسجة إضافية وتحديد الأنسجة الخشبية، وهذه النباتات هي النباتات الخشبية، وهي تشمل الشجيرات والنباتات المتسلقة الخشبية، وبالطبع الأشجار.

أجزاء النباتات الوعائية

ومهما كبر أو صغر حجمها، جميع النباتات الوعائية جسمها يتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية. ولا شك أن هذه الأجزاء مألوفة بالنسبة لكم، لأنكم في الغالب درستم عنها في المرحلة الابتدائية، ولأنكم على الأرجح تأكلونها كل يوم:

  • أولاً: الجذر، وهو مسؤول عن امتصاص الماء والعناصر الغذائية المختلفة وتخزين الفائض منها وتثبيت النبات في الأرض.
  • ثانيًا: الساق، يحتوي الساق على تراكيب تنقل السوائل وتخزن العناصر الغذائية، والساق أيَا هو الجزء الذي تتواجد فيه خلايا متخصصة تسمى الأنسجة الإنشائية، وهذه الأنسجة مسؤولة عن تكوين أجزاء جديدة في النبات، والوظيفة الأهم للساق هي دعم الجزء الثالث من النبات وهو الورقة.
  • ثالثًا: الورقة هي المكان الذي يتم فيه تبادل الغازات مع الغلاف الجوي، كما تخزن الورقة أشعة الشمس لتصنيع الغذاء بمساعدة الماء والمعادن التي امتصها الجذر وانتقلت إلى أعلى عبر الساق.

كل من هذه الأجزاء الثلاثة تحتوي على الأنواع الثلاثة من الأنسجة التي ذكرتها، وتعمل هذه الأنسجة مجتمعة لامتصاص وتوصيل واستغلال الجزيء الأكثر أهمية على هذا الكوكب وهو الماء. وبما أن النباتات تعتمد على الماء اعتمادًا كليًا سأتتبع معكم جزئ H2O ليريكم كيف تستفيد منه النباتات.

الأنسجة الجلدية

أولاً وكما هو الحال في العديد من الكائنات الأخرى فلا يمكن لأي جزئ أن يدخل أو يخرج من النبات دون المرور عبر الجلد، وفي هذه الحالة الأنسجة الجلدية، في معظم النباتات الصغيرة غير الخشبية هذه الأنسجة تكون عبارة عن طبقة رفيعة من الخلايا تسمى البشرة؛ هذه الطبقة تعمل كحاجز يفصل البيئة الخارجية عن الأجزاء الخارجية، وفي أجزاء مختلفة من النبات تكون لطبقة البشرة بعض الخصائص المميزة.

ففي الأوراق والساق تكون البشرة مغطاة بطبقة خارجية شمعية تسمى الجليد، وهذه الطبقة الشمعية تحول دون فقدان النبتة للماء، أما في القرون التي تحتوي على البذور فينمو على طبقة البشرة زوائد سطحية تسمى شعيرات، وهذه الشعيرات تبعد الحشرات عن هذا الجزء من النبتة، كما تفرز الشعيرات سوائل سامة أو لزجة؛ فعلى سبيل المثال نفس الإفرازات التي تجعل النبات الحزنبل مفيدًا للإسعاف الأولي تقوم أيضًا بتنفير النمل وتمنعه من أكلها.

وأخيرًا في الجذور تكون طبقة البشرة مغطاة بشعيرات جذرية، مما يزيد من مساحة السطح للامتصاص، وكما تلاحظون هذه الميزة موجودة في أجهزة جسم الإنسان كذلك، ويتم في هذه الشعيرات الجذرية امتصاص الماء الذي يحتاجه النبات.

وتعد الخلايا التي تكون هذا النسيج الجلدي في الجذور من أبسط الوحدات البنائية الرئيسية في النباتات الوعائية، ويطلق عليها الخلايا “البارانشيمية” أو خلايا النسيج الحشوي، وهذه الخلايا هي الخلايا النباتية الأكثر وفرة، وهي لا تتواجد فقط في الجذور فهي موجودة كذلك في السيقان والأوراق والأزهار، وهي رفيعة ومرنة ويمكنها أداء عدة وظائف مختلفة بناءً على موقعها في النبات، على مرور الماء عبر طبقة البشرة في الجذور، ثم عبر القشرة النشوية والطبقة الخارجية يصل الماء إلى أول نوع من أنواع الأنسجة الوعائية وهو النسيج الوعائي الخشبي.

النسيج الوعائي الخشبي

الوظيفة الرئيسية للنسيج الوعائي الخشبي هي نقل الماء والمعادن المنثابة من الجذور وحتى الأوراق. ولكن كيف؟ كيف يمكن للنباتات أن تجعل الماء يقاوم الجاذبية؟

أحد أسباب حدوث ذلك أنه في أعلى النبتة يستمر الماء بالتبخر من خلال عملية تسمى النتح التبخري، وعند تبخر الماء من الأوراق وهو ما سأتحدث عنه بتفصيل أكثر عند الوصول إلى الجزء العلوي.

هذا التبخر يولد ضغطًا عكسيًا داخل النسيج الوعائي الخشبي، مما يسحب الماء إلى الأعلى، ويمكن للنباتات أن تطلق كمية هائلة من الماء بالتبخر، ونتيجة لذلك فإن الغلاف الجوي يسمح بعيش الكائنات الحية المختلفة.

تصور أن فدانًا واحدًا من الزرع يطلق ثلاثة آلاف جالوم من الماء كل يوم، وشجرة واحدة يمكنها أن تطلق أربعين ألف جالوم في السنة، فلا تستخدم النباتات سوى 1% فقط من الماء الذي تمتصه وتستخدمه في عملية البناء الضوئي، أما الباقي فيتم إطلاقه في الجو تدريجيًا، مما يسمح بحدوث أحد أهم العمليات التي تتم على الأرض، وهي نقل الماء من التربة إلى الغلاف الجوي، ثم يعود هذا الماء مرة ثانية إلى سطح الأرض من خلال المطر، وهذا السبب الرئيسي لاستمرار الحياة على الأرض.

وبالعودة إلى النسيج الوعائي الخشبي؛ عند الصعود عبره إلى الأعلى تصبح الخلايا أكثر تنوعًا، فلا تقتصر وظيفة الخلايا في هذه المرحلة على نقل المواد بل تقوم بتوفير الدعم الهيكلي؛ فعلى سبيل المثال هناك خلايا طولية ذات جدران خلوية سميكة تسمى الخلايا “الكولنشيمية” تقوم بدعم أو إسناد جسم النبات خاصة النباتات العشبية والتراكيب الصغيرة مثل البتيلة، نبات الكرفس غني بهذه الخلايا، مما يعني أنكم على الأرجح تعرفون مذاقها، أما في النباتات أما فير النباتات الأكبر حجمًا مثل النباتات الخشبية هناك الخلايا “الاسكلرنشيمية” وخاصة في النسيج الوعائي الخشبي، وتكون جدران هذه الخلايا أكثر سماكة من النوع السابق، وتكون مصنوعة من الليغنين، وهو عبارة عن بوليمر شديد الصلابة، وهو الذي يعطي الخشب صلابته، والأمر الغريب  بشأن الخلايا الاسكلرنشيمية هو أنه عند وصول معظمها إلى مرحلة النضج فإنها تنمو وتترك خلفها جدرانها الخلوية القوية كهيكل داعم للنبات، وعند نمو طبقة جديدة من هذه الخلايا في موسم النمو التالي فإنها تدفع الطبقة القديمة إلى الخارج .

في السنوات الدافئة الغزيرة بالمطر، هذه النباتات تكون سميكة، بينما في السنوات الباردة والجافة تكون رفيعة وخفيفة، هذه البقايا الخشبية هي التي تشكل حلقات الأشجار التي يمكن للعلماء استخدامها لتحديد عمر الشجرة، وكذلك لمعرفة التاريخ المناخي التي عاشت خلاله.

نسيج الورقة المتوسط

وفي على النسيج الوعائي الخشبي يصل الماء إلى وجهته النهائية، أي الورقة، ينتقل الماء هنا عبر شبكة دقيقة من التراكيب الوعائية التي تقل سماكتها تدريجيًا إلى أن يصل الماء إلى نوع جديد من الأنسجة يسمى نسيج الورقة المتوسط، وكما هو واضح من الاسم تتواجد طبقة الأنسجة هذه في الوسط بين الطبقة العلوية من بشرة الورقة، أي الجزء الوسطي في تركيب الورقة، وهكذا يكون الماء قد وصل إلى النسيج الأساسي.

وتعرف هذه الأنسجة على أنها أي أنسجة نباتية ليست جلدية وعائية، وبالرغم من عدم وضوح هذا التعريف إلا أن هذه الأنسجة في غاية الأهمية لأنها تحتوي على الغذاء، يكون نسيج الورقة المتوسطة غنيًا بالخلايا البرنشيمية ذات الأحجام والأشكال المختلفة، والعديد من هذه الخلايا يكون بينها فراغات للسماح لثاني أكسيد الكربون والمواد الأخرى بالمرور من خلالها، وهذه الخلايا تحتوي على العضيات المسؤولة عن عملية البناء الضوئي، أي البلاستيدات الخضراء التي تتم داخلها عملية البناء الضوئي.

من أين يأتي ثاني أكسيد الكربون؟

من الميزات الهامة للورقة هي هذه الفتحات الصغيرة الموجودة في فتحات البشرة، والتي تسمى الثغور، وحول كل ثغر هناك خليتان حارستان متصلتان من الجهتين، وهي تتحكم بشكل الثغر وحجمه.

في حالة الجفاف تكون هذه الخلايا هزيلة وتلتصق ببعضها البعض، مما يؤدي إلى إغلاق الثغر، فعندما تكون الورقة مليئة بالماء فتنتفخ هذه الخلايا وتبتعد عن بعضها، مما يفتح الثغر ويسمح للماء بالتبخر، ولثاني أكسيد الكربون بالدخول، وهذه الآلية هي التي تسمح بحدوث عملية النتح التبخري، بالإضافة إلى البناء الضوئي.

وكما تعلمون فإن عملية البناء الضوئي هي عبارة عن سلسلة من التفاعلات المعقدة التي تبدأ نتيجة الطاقة الشمسية، فيتحد ثاني أكسيد الكربون مع الهيدروجين الموجود في جزئ الماء لإنتاج الجلوكوز، والأكسجين الناتج يتم إطلاقه عبر الثغور، أما الجلوكوز فيكون جاهزًا للاستخدام.

هل وجدت الآن إجابة لسؤالِك: كيف ينتقل الماء في النباتات الوعائية؟

ربما لاحظتم أننا ذكرنا في البداية وجود نوعين من الأنسجة الوعائية في النبات، وهنا تبدأ رحلة العودة، حيث يخرج السكر من الورقة عبر النسيج الوعائي اللحائي، ويتألف النسيج الوعائي اللحائي من خلايا مكدسة على هيئة أنابيب يوجد على طرفيها صفائح مثقوبة، بعد ذلك يدخل الجلوكوز في خلايا تعرف باسم الأنبوب الغربالي، وتقوم هذه الخلايا بامتصاص الماء من نسيج وعائي خشبي مجاور، وتشكل عصارة سكرية لنقل السكر، وهذه العصارة السكرية هي التي تعطي شجرة الصنوبر ثقيل الخشب رائحة الحلوى التي ذكرتها في البداية، ومن خلال الضغط الداخلي والانتشار تنتقل العصارة السكرية إلى المكان المطلوب مثل الأجزاء التي تنمو من النبات خلال موسم النمو أو إلى الأسفل إلى الجذور عندما تكون هذه الأجزاء خاملة في فصل الشتاء، فيتم تخزين هذه العصارة حتى فصل الربيع.

وبهذا نكون قد فسرنا لكم كل ما عليكم معرفته عن النباتات الوعائية ومميزاتها العديدة والمتنوعة ذات الأهمية الكبيرة. حيث لا تعود أهميتها فقط لكونها الكائنات الأكبر والأثقل والأقدم في العالم مع أن هذه أمور مذهلة بالفعل، ولكن تعود أهميتها لدورها المحوري في استمرارية الحياة على الأرض.

فالنباتات هي التي تتسبب بسقوط المطر، وهي الحلقة الأولى والأهم في السلسلة الغذائية، ولهذا السبب فإن المواطن البيئية الغنية بالنباتات مثل الغابات المطيرة والأراضي العشبية لها دور رئيسي في استمرار الإنسان، وتغير هذه المواطن يؤثر على كل شيء على هذا الكوكب، بما في ذلك الطقس والمواد الغذائية وحتى الكوارث الطبيعية، ولهذا السبب فأنا أرى أن النباتات هي كائنات مذهلة لأنها تضمن استمرار الحياة على الأرض.

وقد تتساءلون الآن كيف تقوم الأنواع المختلفة من النباتات بالتكاثر، وهذا هو الموضوع الذي تحدثنا عنه سابِقًا؛ اقرأ هنا: بحث عن تكاثر النباتات.

اترك تعليقًا

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

error: