نتح النبات: العملية والعوامل والأهمية - مادة الاحياء - 2026

و نتح النباتات وبقايا الكائنات النباتية هي عملية فقدان الماء في شكل غازي الذي يحدث من خلال الثغور، والتي هي هياكل متخصصة تقع في ريش ورقة.

يرتبط العرق بعمليات فسيولوجية مختلفة في النباتات ، والتي تمتص الماء وتفقده باستمرار. من خلال آلية الاستتباب هذه ، يحدث معظم تبخر الماء ، حيث يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي الضروري لعمليات التمثيل الضوئي.

ثغور Zebrina spp. (المصدر: AioftheStorm عبر ويكيميديا ​​كومنز)

في المتوسط ​​، يمكن للورقة أن تتبادل ما يصل إلى 100٪ من محتواها المائي مع البيئة خلال يوم حار وجاف ومشمس. وبالمثل ، تسمح الحسابات التي أجراها بعض المؤلفين بتقدير أنه خلال حياة النبات ، يمكن أن يفقد كتلة تعادل أكثر من 100 ضعف وزنه الطازج من خلال الأوراق بسبب العرق.

يكرس العديد من علماء فسيولوجيا النبات وعلماء الفسيولوجيا البيئية "قياس" معدل النتح للنباتات ، حيث يمكن أن يمنحهم ذلك معلومات حول حالتها الفسيولوجية وحتى بعض الظروف البيئية التي تتعرض لها النباتات باستمرار.

أين ولماذا يحدث التعرق؟

يُعرَّف العرق بأنه فقدان الماء على شكل بخار وهي عملية تحدث بشكل أساسي من خلال الأوراق ، على الرغم من أنها يمكن أن تحدث أيضًا ، ولكن بدرجة أقل بكثير ، من خلال "فتحات" صغيرة (عدسات) في اللحاء من السيقان والفروع.

يحدث ذلك بسبب وجود تدرج ضغط البخار بين سطح الورقة والهواء ، لذلك يُستنتج أنه يحدث بسبب زيادة ضغط بخار الماء الداخلي في الأوراق.

وبهذه الطريقة ، يصبح أكبر من البخار المحيط بنصل الورقة ، مما قد يتسبب في انتشاره من المنطقة الأكثر تركيزًا إلى المنطقة الأقل تركيزًا.

الثغور

الثغور في البشرة الزنبق. فياسكوس

هذه العملية ممكنة بسبب وجود الهياكل التي "تقطع" استمرارية سطح الورقة (البشرة) وتعرف بالثغور.

تسمح الثغور بإطلاق بخار الماء "المتحكم فيه" من الأوراق ، وتجنب التبخر عن طريق الانتشار المباشر من أنسجة البشرة ، والذي يحدث بشكل سلبي وبدون أي نوع من التحكم.

تتكون الثغرة من خليتين "حارستين" ، على شكل "نقانق" أو "كلية" ، والتي تشكل بنية على شكل مسام ، يتم التحكم في إغلاقها أو فتحها بواسطة محفزات هرمونية وبيئية مختلفة:

- يمكن القول أنه في الظروف المظلمة ، مع نقص المياه الداخلية وفي درجات الحرارة القصوى ، تظل الثغور مغلقة ، "في محاولة" لتجنب فقد المياه بشكل كبير من خلال العرق.

- إن وجود ضوء الشمس ، ووفرة المياه (الخارجية والداخلية) ودرجة الحرارة "المثلى" تعزز فتح الفم وتزيد من معدلات الترشيح التنفسي.

عندما تمتلئ خلايا الغوار بالماء ، فإنها تصبح منتفخة ، مما يؤدي إلى فتح مسام الفم ؛ هذا هو عكس ما يحدث عندما لا يكون هناك ما يكفي من الماء ، وهو عندما تظل الثغور مغلقة.

عملية التعرق

مخطط عملية النتح في النبات (المصدر: Laurel Jules عبر Wikimedia Commons)

بعد توضيح مفهوم الثغور ، تحدث عملية التعرق على النحو التالي:

1- ينتشر الماء المنقول في نسيج الخشب من النباتات الوعائية باتجاه الأنسجة الورقية ، خاصة نحو خلايا النسيج الوسطي.

2- يمكن أن تتبخر المياه المذكورة نتيجة ارتفاع درجات الحرارة والإشعاع الشمسي. وبخار الماء المتولد بهذه الطريقة يبقى في الفراغات الهوائية المميزة الموجودة في الطبقة المتوسطة (وهي "مركزة").

3- ينتقل بخار الماء هذا عن طريق الانتشار في الهواء عند فتح الثغور ، إما استجابة لبعض الهرمونات النباتية (مادة تنظم نمو النبات) ، أو بسبب حالة بيئية ، إلخ.

يشير فتح الفغرة إلى تبادل بخار الماء من النبات إلى الغلاف الجوي ، ولكنه في نفس الوقت يسمح بانتشار ثاني أكسيد الكربون من الهواء إلى الأنسجة الورقية ، وهي عملية تحدث أساسًا بسبب تدرج التركيز.

العوامل التي تؤثر على التعرق

هناك العديد من العوامل التي تؤثر على النتح ، على الرغم من أهميتها بالنسبة لنوع النبات قيد النظر

تأثير سرعة الرياح على معدل النتح (المصدر: DGmann)

عوامل خارجية

من وجهة نظر بيئية ، يعتمد التعرق بشكل كبير على الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة ، وكذلك على توافر المياه في التربة ، والعجز في ضغط بخار الهواء ، وسرعة الرياح ، إلخ.

تأثير سرعة الرياح على معدل النتح (المصدر: DGmann)

بالنسبة لبعض النباتات ، يعتبر تركيز ثاني أكسيد الكربون الخارجي (CO2) أيضًا عنصرًا أساسيًا في تنظيم التعرق (فتح الفم). تشير بعض النصوص إلى أنه عندما تنخفض مستويات ثاني أكسيد الكربون الداخلية بشكل كبير ، فإن الخلايا الحامية تسمح بفتح مسام الفم لتسهيل دخول الغاز المذكور.

تأثير درجة الحرارة على معدل الترشيح التنفسي (المصدر: DGmann)

العوامل الداخلية

في السياق التشريحي ، تختلف معدلات الترسب التنفسي اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على الخصائص الخارجية لسطح الورقة (بالإضافة إلى مساحة سطح الورقة). في معظم نباتات الأوعية الدموية ، تُغطى الأوراق عادةً "بطبقات شمعية" تُعرف مجتمعة باسم البشرة.

تأثير مساحة الورقة على معدل النتح (المصدر: DGmann عبر ويكيميديا ​​كومنز)

البشرة عبارة عن هيكل شديد الكراهية للماء (يصد الماء) ، لذلك فهو يمنع التعرق عن طريق التبخر البسيط من حمة الأوراق إلى السطح وبالتالي يمنع الجفاف الكلي لخلايا أنسجة الورقة.

إن وجود أو عدم وجود بشرة "فعالة" في احتباس بخار الماء يحد من معدلات الترسب التنفسي لنبات الأوعية الدموية. علاوة على ذلك ، يمكن أن تكون قدرة الجذور على امتصاص الماء عامل تكييف للعرق.

حمض الأبسيسيك (ABA) هو هرمون نباتي مرتبط بالتعرق: فهو يعزز إغلاق الفم عن طريق تثبيط بعض الإنزيمات اللازمة لدخول الماء إلى الخلايا الحامية للثغور ، مما يمنع فتحها.

عادة ما تكون مادة يتم إنتاجها "لإبلاغ" النبات بوجود نقص في المياه من أنسجة الجذر.

أهمية

التوازن الحراري

يعد الماء من أهم الموارد الطبيعية لجميع الكائنات الحية ، لذلك فإن النباتات ليست استثناء. لذلك ، فإن جميع العمليات التي تتعلق بتبادل المياه بين النبات والبيئة المحيطة به لها أهمية قصوى لبقائها.

من وجهة نظر التوازن الحراري ، فإن العرق ضروري لتبديد الحرارة الناتجة عن الإشعاع الشمسي. يحدث هذا التبدد بفضل حقيقة أن جزيئات الماء التي تتسرب إلى الغلاف الجوي على شكل بخار الماء لديها كمية كبيرة من الطاقة ، مما يؤدي إلى تكسير الروابط التي "تحتفظ بها" في شكل سائل.

إن هروب جزيئات الماء "يترك وراءه" كتلة من الجزيئات ذات طاقة أقل من تلك التي تبددت ، مما يشجع على تبريد "جسم" الماء المتبقي ، وبالتالي تبريد النبات بأكمله.

نقل المياه عن طريق الضغط الهيدروستاتيكي السالب

عندما تكون معدلات النتح في الأوراق عالية جدًا ، فإن عمود الماء في نسيج الخشب ، وهو جزء من نظام الأوعية الدموية للعديد من النباتات ، يرتفع بسرعة من الجذور ، مما يعزز امتصاص الجذر للماء والمركبات والعناصر الغذائية الأخرى في أرضية.

وهكذا ، ينتقل الماء من الأرض إلى الغلاف الجوي داخل النباتات بفضل الضغط الهيدروستاتيكي السلبي الذي تمارسه الأوراق أثناء النتح ، والذي يحدث بفضل الخصائص المتماسكة للماء ، والتي تحافظ على توترات عالية في جميع أنحاء طول عمود الماء في نسيج الخشب.

بمعنى آخر ، يوفر تبخر الماء وإطلاقه عن طريق النتح معظم الطاقة اللازمة للحركة الصاعدة للمياه ، وذلك بفضل وجود تدرج محتمل للمياه بين شفرات الأوراق والجو.

البناء الضوئي

نظرًا لأن التعرق لا يتعلق فقط بفقدان الماء في شكل بخار ، بل يشمل أيضًا دخول ثاني أكسيد الكربون في الأنسجة الورقية ، فإن هذه العملية أيضًا ذات أهمية قصوى لعملية التمثيل الضوئي ، نظرًا لأن ثاني أكسيد الكربون ضروري لتركيب المواد الغذائية.

المراجع

1. Azcón-Bieto، J.، & Talón، M. (2000). أساسيات فسيولوجيا النبات (رقم 581.1). ماكجرو هيل Interamericana.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2014). موسوعة بريتانيكا. تم الاسترجاع في 5 يناير 2020 من www.britannica.com/science/transpiration
3. تعز ، إل ، وزيقر ، إي (2002). فيزياء النبات.
4. Taiz، L.، Zeiger، E.، Møller، IM، & Murphy، A. (2015). فسيولوجيا النبات وتطوره.
5. تورتنوالد ، ك. (2018). علم. تم الاسترجاع في 8 يناير 2020 ، من www.sciencing.com