حرکت آب در گیاه : جهت رساندن آب و املاح جذب شده توسط ریشه به اندام‌های هوایی و برگ‌ها، وجود یک سیستم انتقال ضروری است. این سیستم انتقال در گیاهان، شامل اجزای مختلفی می‌باشد. در این مقاله، ساختار سیستم انتقال آب در گیاه ، حرکت آب در گیاه و نیروی محرک در طی مسیر انتقال آب مورد بررسی قرار می‌گیرد.
ساختار سیستم هادی
آوندهای چوبی شامل چهار نوع سلول تراکئید (Tracheids)̨ عناصر وسل (Vessel)̨ فیبر (Fibers) و پارانشیم آوند چوب می‌باشند که از بین ساول ها تراکئید ها و وسل ها دارای آرایش عمودی بوده و در کار انتقال آب دخالت دارند. در آوند چوبی، مخصوصاً در درختان، فقط سلول‌های پارانشیمی زنده هستند. البته سلول‌های فیبر و پارانشیم در آوند آبکش نیز دیده می‌شوند.
سیستم آوند چوبی دارای انشعاب‌ها و شاخه‌های متعددی است که انتقال ایمن آب به شاخ‌وبرگ گیاه را تضمین می‌کند، بدین ترتیب که اگر بخشی از آوندها صدمه ببیند، بقیه آن‌ها کار انتقال آب را انجام می‌دهند.
وسل ها و ترکئید های سلول‌های طویل و مرده‌ای هستند که بعد از رشد و تمایز، بخش‌های حیاتی آن‌ها از بین رفته و پروتوپلاست آن‌ها توسط سلول‌های دیگر جذب می‌شود که ازنقطه‌نظر جریان آب مهم می‌باشد.
یکی از این تغییرات، تشکیل دیواره ثانویه است که عمدتاً از سلولز، لیگنین و همی سلولز تشکیل شده و بخش بزرگی از دیواره اولیه را می‌پوشاند.
تشکیل دیواره ثانویه، باعث استحکام وسل ها و تراکئید ها شده و از درهم ریختن آن‌ها که معمولاً تحت مکش‌های زیاد در آوند چوب به وجود می‌آید، جلوگیری می‌کند.
دیواره ثانویه لیگنینی شده مانند دیواره اولیه نسبت به آب نفوذناپذیر است، اما در آن منافذی به وجود می‌آید که از طریق آن منافذ دو سلول تراکئید یا وسل مجاور هم تنها توسط دیواره اولیه از هم جدا شده‌اند.
دررابطه‌با علت صعود شیره خام در آوند چوبی، چند تئوری مطرح است که شامل تئوری مویینگی، تئوری فشار ریشه و تئوری کوهیژن می‌باشد.
لازم به ذکر است که گرچه با قراردادن قطر منافذ دیواره‌ها ارتفاع صعود می‌تواند از نظر تئوری به سه کیلومتر نیز برسد، ولی ازآنجایی‌که این منافذ بسیار ریز و میزان آب عبور کرده از آن‌ها بسیار پایین است و از طرفی صعود آب به طریق مویینگی به چنین ارتفاعی تنها وقتی امکان‌پذیر است که آب خالص بوده و فاقد املاح باشد، درحالی‌که آب موجود در خاک و آوند چوب خالص نیست، بنابراین، تئوری مویینگی پاسخگوی انتقال آب از آوند چوب نخواهد بود.
همچنین، ازآنجایی‌که فشار ریشه تنها در شرایط خاصی که جذب اسمزی برقرار است، صادق بوده و برای ارسال آب برای درختان کافی نمی‌باشد، تئوری فشار ریشه نیز جهت انتقال آب از آوند چوب مناسب و کافی نیست.
بنابراین، امروزه نظریه پذیرفتنی، نظریه کوهیژن است.
ویژگی‌های تئوری کوهیژن دررابطه‌با مکانیسم انتقال آب در آوند چوب عبارت‌اند از:
- دارای نیروی کوهیژن و استحکام کششی بالایی بوده و وقتی در لوله‌ای باریک، مثل عناصر آوند چوب، قرار می‌گیرد می‌تواند کشش ۳ و حتی ۳۰ مگاپاسکال را قبل از پاره شدن ستون آب تحمل کند.
- آب در گیاه، یک سیستم پیوسته را تشکیل داده و از دیواره‌های سلولی اشباع از آب سلول‌های برگ تا آوند چوب و از آنجا تا سطوح جذب‌کننده آب در ریشه‌ها امتداد دارد. در واقع، یک طرف ستون آب در فضاهای بین سلولی دیواره سلول‌های تبخیرکننده و طرف دیگر آن در فضای بین سلولی دیواره سلول‌های جذب‌کننده آب می‌باشد.
- تبخیر آب از سلول‌های برگ، پتانسیل آب دیواره‌های سلولی را کاهش داده و باعث می‌شود تا آب از آوند چوب به سطوح تبخیرکننده به حرکت درآید. این امر باعث کاهش فشار شیره آوند چوب شده و درنتیجه در سیستم هیدرولیک پیوسته گیاه، مکش ایجاد می‌شود.
- کاهش پتانسیل آب در سطوح تبخیری به ریشه‌ها منتقل‌شده و در آنجا سبب ورود آب از خاک به ریشه می‌شود؛ بنابراین، در گیاهان در حال تعرق جذب آب توسط سرعت تعرق کنترل می‌شود.
مقاومت در برابر حرکت آب
حرکت آب در طی مسیر جریان رابطه معکوسی با میزان مقاومت موجود در مسیر دارد. مقاومت می‌تواند در نقاط مختلف مسیر مانند ریشه، ساقه و برگ وجود داشته باشد، گرچه میزان آن در ریشه و برگ به مقدار قابل‌توجهی بیشتر از ساقه است.
کارایی سیستم هادی
کارایی سیستم هادی باتوجه‌به گونه گیاهی و شرایط رشد متغیر بوده و به طور معمول در موها بیشتر از گونه‌های گیاهی دیگر است. این مسئله به دلیل وجود آوندهایی با قطر بیشتر در موها است.
کنترل جریان
ازآنجایی‌که بیش از ٥٩% آب جذب‌شده در اکثر گیاهان به‌وسیله جریان تعرق تلف‌شده و تنها مقدار اندکی از آب جذب‌شده در گسترش سلول و فرایندهای بیوشیمیایی آن مصرف می‌رسد̨ به‌خاطر کمی̨ جریان آب در گیاه توسط تلفات آب در تعرق تنظیم می‌گردد.
تبخیر آب از دیواره‌های سلولی باعث ایجاد نیروی ماتریک یا فشار منفی یا جذبی در آن‌ها شده و درنتیجه آب از آوند چوب به‌سوی دیواره‌های سلولی جاری می‌شود.
این امر، باعث ایجاد کشش یا فشار منفی در شیره آوند چوب شده̨ که به ریشه منتقل و درنتیجه جریان آب به داخل ریشه را ایجاد می‌کند.
بنابراین، افزایش تعرق، باعث افزایش جذب آب و کاهش تعرق، باعث کاهش جذب آب می‌شود.
در مقابل، گر جذب براثر عواملی مثل سرما، خشک‌شدن خاک و تهویه ناکامی کاهش یابد، پتانسیل آب ریشه کاهش می‌یابد.
کاهش پتانسیل آب ریشه، سبب افزایش مقاومت ریشه یا کاهش نیروی محرک شده و درنتیجه، تعرق کاهش می‌یابد. اگر گیاه بتواند پتانسیل فشاری منفی‌تری در برگ‌ها ایجاد کند، مجدداً تعرق به‌سرعت قبلی خود بازمی‌گردد.
به‌هرحال درصورتی‌که کاهش پتانسیل فشاری برگ به‌قدری باشد که روزنه‌ها بسته شوند̨ کاهش تعرق ایجادشده قابل بازسازی نیست.
به‌طورکلی، جریان آب در گیاه به‌وسیله تعرق کنترل‌شده و درواقع روزنه‌ها تنظیم‌کنندگان اصلی جریان آب در گیاه هستند.
افزایش مقاومت در برابر حرکت آب، به‌ویژه در خاک و ریشه، تعرق را به طور غیرمستقیم و از طریق کاهش آماس برگ و بسته‌شدن جزئی تا کامل روزنه‌ها کاهش می‌دهد.
به‌عبارت‌دیگر، در شرایط مطلوب بودن رطوبت خاک، جذب تابع تعرق و در شرایط محدودیت رطوبت خاک، تعرق تابع جذب است که در نتیجه آن حرکت آب در گیاه بهبود می یابد.
برای دسترسی به محتواهای بیشتر صفحه مارا در اینستا گرام به ادرس www.instagram/aradshimy.co را دنبال نمایید
جهت مشاهده تولیدات شرکت دانش بنیان آراد شیمی سبز بنیان (آرامین) به صفحه محصولات مراجعه نمایید
منابع
- گالستون، دیویس، ساتر؛ ترجمه مسعود مجتهدی، حسین لسانی. زندگی گیاه سبز.1368. موسسه انتشارات دانشگاه تهران
