النقل في النباتات الجزء الثاني – الصف الخامس العلمي

تعد عملية النقل في النباتات من العمليات الحيوية المهمة التي تضمن استمرار الحياة للنبات، إذ تُمكّن النبات من إيصال الماء والمعادن من الجذور إلى الأوراق، وكذلك نقل المواد الغذائية من الأوراق إلى بقية أجزاء النبات. ويشمل هذا الموضوع شرحًا مفصلًا لنظريتي التماسك والشد، ومسارات النقل، ومفاهيم أساسية مثل عصارة الخشب وعصارة اللحاء، بالإضافة إلى ظاهرة التفجّي.

أولًا: نظريتا التماسك والشد والالتصاق

تعريف نظرية التماسك والشد:

هي نظرية تفسّر حركة الماء من الجذور إلى الأوراق، وتعتمد على قوتين:

1. قوة التماسك: هي القوة التي تجذب جزيئات الماء إلى بعضها داخل أنابيب الخشب.
2. قوة الالتصاق: هي القوة التي تجذب جزيئات الماء إلى جدران أنابيب الخشب (مثل الأوعية والقصيبات).

التعريف الوزاري – نظرية التماسك والشد: توضع من خلالها القوى الفيزيائية لتماسك جزيئات الماء مع بعضها البعض وقوة التصاقها بجدران أنابيب الخشب، والتي تؤدي إلى ارتفاع الماء إلى أعلى ضد الجاذبية الأرضية.

مجرى النتح:

هو المسار الذي يسلكه الماء ابتداءً من الجذور مرورًا بالساق إلى الأوراق، ومن ثم يخرج عبر الثغور.

ملاحظة:

كلما كان قطر الأنبوب أصغر، زادت قدرة الماء على الصعود إلى الأعلى بسبب التماسك والالتصاق.

ثانيًا: ظاهرة التفجّي (Cavitation)

ما المقصود بالتفجي؟

هي ظاهرة تعني توقف أو إعاقة في حركة الماء خلال أنسجة الخشب نتيجة تكوّن فقاعات غازية.

تعريف التفجي:
هي إعاقة في مسار الماء خلال أنسجة الخشب بسبب تكوّن فقاعات غازية، وتظهر في الأنابيب ذات القطر الصغير.

ما أسباب التفجي؟

1. عندما يكون معدل النتح أعلى من معدل إحلال الماء المفقود.
2. صغر سعة الأنبوب الناقل.
3. زيادة سحب الماء إلى الأعلى بسرعة مما يؤدي إلى تبخر الماء وتكون الفقاعات.

سؤال وزاري محتمل:

ما السبب في ذبول قمة النبات؟
الجواب: بسبب حدوث التفجي نتيجة الفقاعات التي تمنع وصول الماء إلى الأوراق العليا.

ثالثًا: نسيج الخشب (Xylem)

تعريفه:

نسيج متخصص يمتد من قمم الجذور إلى الأوراق عبر الساق، وينقل الماء والمعادن المذابة.

عصارة الخشب:
هي محلول مائي مخفف يمتص من التربة عبر الجذور وينقل إلى أجزاء النبات، ويتكون من الماء والمعادن.

رابعًا: سحب الماء من قبل الجذور

آلية السحب:

يحدث دخول الماء إلى النبات من خلال الجذور عندما يكون تركيز المحلول في التربة أقل من تركيزه في خلايا الجذر.

التفسير:
الماء ينتقل من محلول منخفض التركيز (التربة) إلى محلول عالي التركيز (خلايا الجذر) عبر ظاهرة التناضح.

علل: يتحرك الماء بالانتشار إلى داخل خلايا الجذر؟

لأن تركيز المحلول في التربة أقل من تركيزه في خلايا الجذر، فيتحرك الماء من مناطق التركيز العالي إلى الواطئ.

خامسًا: الشعيرات الجذرية

تعريف:

هي امتدادات من خلايا بشرة الجذر، تزيد من مساحة التلامس مع جزيئات الماء.

علل: وجود الشعيرات الجذرية؟
لزيادة المساحة السطحية لامتصاص الماء والمعادن.

سادسًا: مسارات حركة الماء داخل الجذر

1. المسار الخارجي (الأبو بلاست Apoplast):

يتحرك الماء بمحاذاة جدران الخلايا والفراغات الخارجية حتى يصل إلى طبقة البشرة الداخلية.

2. المسار الداخلي (السيمبلاست Symplast):

ينتقل الماء من خلية لأخرى عبر الروابط البلازمية (Plasmodesmata).

تعريف الروابط البلازمية:
روابط تنقل الماء والمواد الذائبة بين خلايا البشرة والقشرة.

الحاجز: شريط كاسبر (Casparian Strip)

هو شريط محكم في خلايا البشرة الداخلية يمنع مرور الماء عبر الفراغات، ويجبر الماء على الدخول إلى الخلايا عبر الأغشية.

سابعًا: عصارة اللحاء (Phloem Sap)

ما هي عصارة اللحاء؟

هي المواد الناتجة من عملية البناء الضوئي (خصوصًا السكريات) والتي تنقل من الورقة إلى جميع أجزاء النبات عبر نسيج اللحاء.

تعريف عصارة اللحاء:
هي مركبات عضوية ناتجة من البناء الضوئي تنتقل عبر اللحاء، وتحتوي على سكريات ومعادن وماء.

كيف نعرف مكوناتها؟

عن طريق حشرة المن التي تفرز “عسل المن” الغني بالكربوهيدرات بعد امتصاصها لعصارة اللحاء.

ثامنًا: إثبات النقل في عصارة اللحاء

باستخدام الكربون المشع (C14):

نُعرض ورقة إلى ثاني أكسيد الكربون المحتوي على كربون مشع، فتدخل المادة في عملية البناء الضوئي وتتحرك المواد الغذائية الناتجة خلال اللحاء إلى الجذور.

المسار:

1. الورقة → العروق الوسطى → نسيج اللحاء → الجذر.

تاسعًا: آلية النقل – خاصية انسياب الضغط (Pressure Flow)

تعريفها:

المواد الغذائية تنتقل من مناطق التركيز العالي (الورقة) إلى مناطق التركيز الواطئ (الأعضاء التي تحتاج الغذاء) بفضل ضغط التركيز داخل الأنابيب الغربالية.

الأنابيب الغربالية:
تتكون من خلايا حية تحتوي على صفيحة غربالية مثقبة، تنقل المواد الغذائية عبرها.

آلية النقل:
تشبه عملية فتح “بوري” من خزان ماء ممتلئ، فينزل الماء حسب فرق الضغط.

خلاصة:

• الخشب: ينقل الماء والمعادن من التربة إلى الأوراق.
• اللحاء: ينقل الغذاء من الأوراق إلى باقي أجزاء النبات.
• النقل يتم بآليتين: نظرية التماسك والشد، والانسياب بالضغط.
• يحدث التفجي عند اضطراب توازن النتح وإحلال الماء.