نسخة الفيديو النصية
في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نصف التركيب الأساسي لساق النبات الثنائي الفلقة. وسوف نتعرف إلى الأنسجة البسيطة والمركبة التي يتكون منها الساق، والتراكيب المحددة التي تمنح الساق وظائفه المفيدة.
سيقان النباتات ذات أهمية حيوية لبقائها. عادة ما تكون السيقان عبارة عن تراكيب طويلة تشبه العصا، تشكل القوام الرئيسي للنبات. وترتفع السيقان عادة فوق سطح الأرض، ومع ذلك يمكن لبعض السيقان أيضًا أن توجد تحت سطح الأرض، على غرار نبات البطاطس الموضح هنا. يمكن للساق أن تساعد على تثبيت النبات ودعمه في ظل الظروف البيئية القاسية، كما تمكنه من الحركة للتزود بالضوء، ونقل المواد الأساسية إلى أعضاء النبات المختلفة.
لا بد أن تتكيف السيقان جيدًا لأداء هذه الوظائف، حيث إن بعض النباتات، مثل شجرة الهايبيريون الموجودة في أمريكا الشمالية والمعروضة هنا، والتي تسمى أحيانًا شجرة السيكويا، يمكن أن يبلغ طول ساقها 115 مترًا. ولفهم مدى ضخامة هذا النبات، نوضح هنا كيف سيبدو الشكل التقريبي لشجرة بهذا الحجم مقارنة بالحجم النموذجي لزرافة، التي تعد أطول حيوان على الأرض.
في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف يسهم تركيب سيقان النباتات في بقائها، بما في ذلك سيقان هذه الكائنات الحية الضخمة. النباتات ثنائية الفلقة هي نوع من النباتات التي تنتج بذورًا تحتوي على ورقتين جنينيتين. وهذه الأوراق الجنينية تسمى الفلقة، وهي التي تكون في نهاية المطاف أولى أوراق النبات التي نلاحظها فوق سطح الأرض. في هذا الفيديو، سوف نتناول تركيب سيقان النباتات الثنائية الفلقة. ولكن من الجدير بالملاحظة هنا أن أحاديات الفلقة، التي تنتج بذورًا بها ورقة جنينية واحدة فقط، لها تركيب مختلف قليلًا للساق. من السهل تذكر عدد الفلقات في كل نوع من هذه النباتات الزهرية بمجرد النظر إلى تسميتها، فكلمة أحادي تشير إلى وجود فلقة واحدة، وكلمة ثنائي تشير إلى وجود فلقتين.
لنلق نظرة على مقطع عرضي يوضح التركيب النموذجي لساق النبات ثنائي الفلقة. البشرة الخارجية هي طبقة واحدة من الخلايا تغطي ساق النبات وكذلك أوراقه وزهوره وجذوره، وتشكل حاجزًا بين النبات والبيئة الخارجية. إذ إنها تعمل في الواقع بمنزلة جلد صلب يحيط بالنبات، كما يمكنها أن تنتج أحيانًا طبقة كيوتين شمعية لحمايته. تساعد طبقة الكيوتين الشمعية على حماية الساق، لا سيما الخلايا الموجودة أسفل البشرة مباشرة، من التلف الميكانيكي أو فقدان المزيد من الماء. كما يمكنها أن تساعد على منع دخول الكائنات الحية الدقيقة الخطرة، مثل مسببات الأمراض، التي قد تسبب العدوى.
بالانتقال إلى الداخل تحت البشرة الخارجية، نلاحظ وجود عدة طبقات من الأنسجة الإسفنجية التي تشكل منطقة تسمى القشرة. والقشرة هي طبقة خارجية من النسيج توجد مباشرة أسفل بشرة الساق أو الجذر. وهي تتكون من عدة أنواع مختلفة من الأنسجة البسيطة. يتكون النسيج البسيط من خلايا متشابهة تمامًا من حيث التركيب والوظيفة. ويتكون الجزء الأكبر من القشرة من نسيج برنشيمي يعد أحد أمثلة الأنسجة البسيطة. وتشكل خلايا النسيج البرنشيمي الأنسجة اللحمية الرخوة داخل أجزاء مختلفة من النبات؛ مثل الأوراق والساق والجذور. يحتوي النسيج البرنشيمي على العديد من المساحات داخل الخلوية بين خلاياه، التي توفر التهوية لتعزيز تبادل الغازات. كما تحتوي خلايا النسيج البرنشيمي على بلاستيدات خضراء تقوم بعملية البناء الضوئي.
هناك منطقة أخرى من الأنسجة البسيطة تسمى النسيج الكولنشيمي توجد تحت البشرة مباشرة داخل قشرة السيقان النامية. عادة ما تكون خلايا النسيج الكولنشيمي أطول من خلايا النسيج البرنشيمي، كما تحاط بجدران خلوية سميكة مكونة من السليلوز والبكتين. وعلى غرار خلايا النسيج البرنشيمي، تحتوي خلايا النسيج الكولنشيمي عادة على بلاستيدات خضراء تؤدي عملية البناء الضوئي. عادة ما توجد خلايا النسيج الكولنشيمي أسفل البشرة في أوردة الأوراق وفي السيقان، ولا سيما السيقان الصغيرة، وهي ضرورية في المناطق النامية من النبات لتوفير الهيكل البنيوي وإضفاء بعض المرونة. ومن ثم، فإن هذه المنطقة من الساق المحددة باللون البرتقالي ستحتوي على نسبة عالية من خلايا النسيج الكولنشيمي أسفل البشرة مباشرة.
تعد الأنسجة الإسكلرنشيمية الأكثر صلابة من بين أنواع الأنسجة البسيطة الثلاثة الموجودة في النباتات. وتحاط خلايا النسيج الإسكلرنشيمي بجدران خلوية سميكة تحتوي على مادة كيميائية تسمى اللجنين مرسبة داخلها. وهذا يوفر دعمًا هيكليًّا وميكانيكيًّا، لا سيما السيقان والأوراق الناضجة. عادة ما تكون خلايا النسيج الإسكلرنشيمي ميتة. لذلك توجد غالبًا في قشرة المناطق الأكثر نضجًا في السيقان والأوراق، مثل هذه المنطقة المحددة باللون الوردي. في حين أنه من غير المرجح أن تحتوي المنطقة المحددة باللون البرتقالي على خلايا إسكلرنشيمية نظرًا لأنها ما زالت في طور النمو.
بما أن هذا النبات لا يزال صغيرًا إلى حد ما، دعونا نركز على هاتين المنطقتين اللتين تحتويان على قدر أكبر من النسيج الكولنشيمي والنسيج البرنشيمي في القشرة. تسمى الطبقة الأعمق من القشرة البشرة الداخلية، والتي يمكن تحديدها في هذا الشكل بهذا التركيب البرتقالي اللون. تسمى البشرة الداخلية أحيانًا الغلاف النشوي؛ لأنها مسئولة عن تخزين النشا، بالإضافة إلى تنظيم حركة الماء والأيونات والهرمونات النباتية في نظام النقل لدى النبات.
يتألف نظام النقل هذا من عدة تراكيب تسمى الحزم الوعائية، التي رسمنا دائرة على إحداها هنا. الحزم الوعائية مسئولة عن نقل المواد الأساسية إلى جميع أعضاء النبات المختلفة التي تحتاج إليها. وعلى الرغم من أن الحزم الوعائية موجودة في الجذور والأوراق وكذلك في الساق، فإن ترتيبها يختلف حسب موقعها. تتكون كل حزمة وعائية من نسيج اللحاء، الموضح هنا باللون الوردي؛ ونسيج الخشب، الموضح هنا باللون الأزرق؛ وطبقة تسمى الكامبيوم توجد بينهما. تدعم كل حزمة وعائية بقطعة صلبة من النسيج الإسكلرنشيمي تسمى البريسيكيل، وهي موضحة هنا باللون الأحمر.
لنلق نظرة فاحصة على توزيع هذه الأنسجة البسيطة في ساق النبات. نحن نعلم بالفعل أن قشرة السيقان النامية تتكون بشكل أساسي من الأنسجة الكولنشيمية والأنسجة البرنشيمية، في حين تتكون من الأنسجة الإسكلرنشيمية في المناطق الأكثر نضجًا، وأن البريسيكيل يحتوي على خلايا النسيج الإسكلرنشيمي لتوفير دعم هيكلي للحزم الوعائية. ويوجد بين كل حزمة وعائية مناطق من النسيج البرنشيمي تسمى الأشعة النخاعية. ويسمى الجزء الأكبر من منتصف الساق النخاع. النخاع هو نسيج إسفنجي يقع في منتصف سيقان النباتات، ويتكون من خلايا النسيج البرنشيمي. يعمل كل من النخاع والأشعة النخاعية بشكل أساسي بمنزلة أنسجة تخزين، ومع ذلك، تنقل الأشعة النخاعية أيضًا المواد من الحزم الوعائية إلى النخاع لتخزينها.
لنلق نظرة على تركيب حزمة وعائية في الساق بمزيد من التفصيل. الأنظمة الوعائية ضرورية في معظم الكائنات الحية متعددة الخلايا. فالكائنات الحية أحادية الخلية، مثل الأميبا، عادة ما يمكنها الحصول على المواد التي تحتاج إليها، مثل السكريات أو الماء أو الأكسجين مباشرة عبر سطحها عن طريق الانتشار، ويمكنها عادة إطلاق الفضلات بالطريقة نفسها، وذلك لأنها كائنات حية صغيرة ذات مساحة سطح كبيرة مقارنة بحجمها. بمجرد أن تصبح الكائنات الحية مكونة من أكثر من خلية واحدة، يصبح انتشار هذه المواد أبطأ بكثير، وذلك لأن جميع خلاياها المختلفة ستتطلب الحصول على هذه المواد. وعندما تصبح الكائنات الحية بحجم النباتات متعددة الخلايا التي يمكن أن تحتوي على ملايين الخلايا، إن لم يكن أكثر من ذلك، تصبح هذه العملية شبه مستحيلة.
معظم الكائنات الحية متعددة الخلايا، مثل النباتات والحيوانات، غير قادرة على نقل المواد التي تحتاج إليها عبر سطحها، وذلك لأن نقلها إلى خلاياها الأعمق سيستغرق وقتًا طويلًا جدًّا. وبناء على ذلك، تحتوي معظم الكائنات الحية متعددة الخلايا على أنظمة وعائية تكيفت خصوصًا لنقل جميع هذه المواد التي تحتاج إليها إلى كل خلية في الجسم. فهذا النبات على سبيل المثال، متعدد الخلايا، ويمتلك حزمًا وعائية لنقل مواد مثل السكريات والماء إلى جميع أجزاء جسمه. لا تقتصر وظيفة الحزم الوعائية على نقل الماء والأيونات المعدنية من الجذور إلى الأوراق والساق والأجزاء الأخرى من النبات التي تحتاج إليها فحسب، بل يتعين عليها أيضًا نقل المواد المذابة مثل السكريات والأحماض الأمينية من الأوراق، حيث يجري تكوين معظمها، إلى أعلى الساق وأسفله وأعضاء النبات الأخرى التي تحتاج إليها.
يوضح هذا الشكل صورة مقربة لإحدى الحزم الوعائية في الساق. ويمكننا ملاحظة أنها تتكون من منطقتين أساسيتين، وهما: الخشب واللحاء. في حين أن اللحاء مسئول عن نقل هذه السكريات والأحماض الأمينية، فإن نسيج الخشب مسئول عن نقل الماء والمعادن. لنلق نظرة فاحصة على أنسجة الخشب أولًا. يتكون نسيج الخشب من نوعين أساسيين من الخلايا وهما: أوعية نسيج الخشب وألياف نسيج الخشب. قد تتضمن بعض أجزاء نسيج الخشب خلايا تسمى القصيبات، ولا سيما النباتات غير الزهرية. وهي شبيهة بأوعية نسيج الخشب من الناحية التركيبية، لكنها مدببة ومغلقة، وغالبًا ما تكون أطول وأقل سمكًا. وبما أن كلًّا منهما يتكون من خلايا تختلف في تركيبها ووظيفتها عن الأخرى، فغالبًا ما يوصف نسيج الخشب بأنه نسيج مركب، أو أحيانًا نسيج معقد.
تختلف الأنسجة المركبة عن الأنسجة البسيطة في كونها تتألف من أنواع مختلفة من الخلايا التي تختلف اختلافًا كبيرًا في تركيبها ووظيفتها. تتكون أوعية نسيج الخشب من خلايا النسيج الإسكلرنشيمي. وعادة ما تموت عندما تنضج. وعلى غرار غيرها من خلايا النسيج الإسكلرنشيمي الأخرى، تحتوي أوعية نسيج الخشب على اللجنين في جدرانها، لذا يشار إليها باسم الخلايا الملجننة. تتراص الخلايا في أوعية نسيج الخشب جنبًا إلى جنب، وتفتح جدرانها الموجودة في الأطراف لتكوين أنبوب مجوف. هذه الأنابيب غير منفذة للماء بفضل اللجنين الموجود في جدرانها. ويسمح هذا لجزيئات الماء والأيونات المعدنية الذائبة بالتحرك صعودًا عبر أوعية نسيج الخشب دون أن تتسرب، كما لو أنها تنتقل عبر ماصة.
اللجنين الموجود في جدران أوعية نسيج الخشب لا يجعلها غير منفذة للماء فحسب، بل يجعلها أقوى أيضًا. كما أن ألياف نسيج الخشب ملجننة أيضًا، ما يساعد على توفير دعم هيكلي لأوعية نسيج الخشب، ويمنعها من الانهيار. تتمثل الوظيفة الرئيسية لنسيج الخشب في نقل المياه والأيونات المعدنية من الجذور، حيث تمتص من التربة، إلى أجزاء النبات الأخرى التي تحتاج إليها.
يعد الماء أحد المتفاعلات الرئيسية في عملية البناء الضوئي. لذا، فهو مطلوب في أجزاء النبات التي تقوم بعملية البناء الضوئي مثل الأوراق. كما أن الماء يعد وسطًا أساسيًّا للنقل، إلى جانب وظائفه الأخرى في النبات كملء الفجوات العصارية والمحافظة على شكل الخلية. تؤدي الأيونات المعدنية، التي تنقل في نسيج الخشب، العديد من الوظائف في النبات أيضًا؛ مثل بناء الأحماض الأمينية التي يمكنها بعد ذلك تكوين البروتينات اللازمة للنمو وتوفير الدعم أو تشكيل صبغة الكلوروفيل للبناء الضوئي.
بعد ذلك، دعونا نلق نظرة على اللحاء. نسيج اللحاء هو مثال آخر على النسيج المركب، حيث يتكون من أربعة أنواع رئيسية مختلفة من الخلايا وهي: الخلايا الغربالية التي تعرف أيضًا بمكونات الأنبوب الغربالي، والخلايا المرافقة، التي يمكن تحديدها هنا باللون الوردي؛ والألياف والخلايا الحجرية التي لم يتم توضيح أي منهما في هذا الشكل نظرًا لأن وظيفتها الرئيسية هي توفير دعم ميكانيكي للحاء. وظيفة اللحاء هي نقل السكريات والأحماض الأمينية بشكل أساسي من الأوراق وأجزاء النبات الأخرى التي تجري عملية البناء الضوئي إلى أعضاء النبات الأخرى التي تحتاج إليها.
يتم تخليق السكريات، مثل الجلوكوز، بشكل أساسي في أجزاء النبات المعرضة للضوء، حيث إن هذه الأجزاء هي التي ستجري عملية البناء الضوئي. لكن هذه السكريات ضرورية لجميع أجزاء النبات؛ حيث تقوم جميعها بالتنفس الخلوي لتحرير الطاقة اللازمة لأداء العمليات المختلفة للنبات. ومن ثم، تنقل هذه السكريات عبر اللحاء إلى جميع أجزاء النبات التي قد تحتاج إليها للتنفس. كما أن اللحاء مسئول عن نقل الأحماض الأمينية إلى مختلف أعضاء النبات.
تتمثل إحدى السمات الخاصة باللحاء في أنه قادر على نقل هذه المواد المذابة إلى أعلى الساق وأسفله حسب الاتجاه المطلوب. وهذا النمط يختلف عن نسيج الخشب، الذي يقتصر على نقل المياه والمعادن الممتصة من الجذور إلى أعلى النبات. لتسهيل حركة هذه المواد، توجد صفائح غربالية بين كل وحدة من وحدات الأنبوب الغربالي. وتحتوي هذه الصفائح الغربالية على فجوات كبيرة تتخللها، بحيث تشبه الغربال إلى حد كبير، ما يسمح بمرور مواد معينة عبرها.
تحتوي الخلايا المرافقة، المرتبطة بخلايا الأنبوب الغربالي، على العديد من الميتوكوندريا لتحرير الطاقة اللازمة لعملية النقل في اللحاء. ترتبط الخلايا المرافقة وخلايا الأنبوب الغربالي بعضها ببعض، وتمرر المواد عبر جدرانها من خلال فجوات تسمى البلازموديزما. ويشكل هذا تدفقًا متواصلًا من السيتوبلازم بين كلا نوعي الخلايا.
الآن، دعونا نختبر ما تعلمناه عن تركيب الساق عن طريق تناول سؤال تدريبي.
يوضح الشكل الآتي تركيبًا مبسطًا لساق نبات ثنائي الفلقة. ما التركيب الذي تشير إليه علامة الاستفهام؟ (أ) البشرة، (ب) القشرة، (ج) النخاع، (د) الحزمة الوعائية.
يوضح هذا الشكل مقطعًا عرضيًّا لساق نبات ثنائي الفلقة. وعلينا تحديد أحد التراكيب الموجودة فيه. لفعل ذلك، دعونا نلق نظرة على التراكيب المذكورة في خيارات الإجابة هذه.
البشرة طبقة واحدة من الخلايا تحيط بساق النبات، وتشكل حاجزًا بينها وبين البيئة الخارجية، وتعمل بمنزلة جلد صلب يحيط بالنبات. عادة ما تنتج البشرة طبقة كيوتين شمعية لتغطية الساق، من شأنها حمايتها من التلف الميكانيكي أو فقدان الماء، كما يمكنها أن تمنع دخول الكائنات الحية الدقيقة الخطرة التي قد تسبب العدوى.
توجد تحت البشرة مباشرة عدة طبقات من الخلايا تشكل منطقة تسمى القشرة. والقشرة عبارة عن منطقة إسفنجية مكونة من عدة أنسجة بسيطة، مثل الأنسجة البرنشيمية، وكذلك الأنسجة الكولنشيمية في السيقان النامية، أسفل البشرة مباشرة. في حين أن خلايا النسيج البرنشيمي تكون الكثير من الأنسجة اللحمية الرخوة في أجزاء مختلفة من النبات، توفر خلايا النسيج الكولنشيمي بعض الدعم الهيكلي والمرونة للسيقان النامية.
النخاع هو نسيج إسفنجي يقع في مركز سيقان النباتات ثنائية الفلقة. كما يتكون النخاع أساسًا من خلايا النسيج البرنشيمي، وذلك لأن وظيفته الأساسية تكمن في تخزين المواد مثل الماء والسكريات.
نلاحظ هنا أن علامة الاستفهام تشير إلى تركيب يسمى الحزمة الوعائية. الحزم الوعائية هي أنظمة النقل لدى النبات، حيث تنقل المغذيات الأساسية، مثل الماء والسكريات إلى مختلف الأعضاء التي تحتاج إليها في جميع أنحاء النبات. ويحيط بالجزء الخارجي من كل حزمة وعائية منطقة صلبة من الأنسجة الإسكلرنشيمية، التي تساعد على دعم الحزمة الوعائية. كما تحتوي الحزمة الوعائية كذلك على أنسجة اللحاء، التي تنقل السكريات والأحماض الأمينية إلى جميع أجزاء النبات، وهي موضحة في هذا الشكل باللون الأزرق.
بالاقتراب من النخاع، نلاحظ أن الحزمة الوعائية تحتوي أيضًا على أنسجة الخشب. ونسيج الخشب مسئول عن نقل الماء والأيونات المعدنية الذائبة من جذور النبات إلى الأجزاء الأخرى التي تحتاج إليها. وهو موضح في هذا الشكل باللون الأحمر. وعليه، فإن التركيب الذي تشير إليه علامة الاستفهام في هذا الشكل هو الحزمة الوعائية.
الآن بعد أن حاولنا تطبيق ما نعرفه، دعونا نراجع النقاط الأساسية التي تناولناها في هذا الفيديو. تحتوي التراكيب النموذجية الموجودة في ساق النبات الثنائي الفلقة على البشرة؛ والبشرة الداخلية، التي تعرف أحيانًا بالغلاف النشوي؛ ثم القشرة، التي تقع بينهما. كما توجد عدة حزم وعائية أيضًا، وتوجد بين كل حزمة وعائية أشعة نخاعية. تنقل الأشعة النخاعية المواد من الحزم الوعائية إلى النخاع في مركز الساق لتخزينها. الحزم الوعائية هي نظام النقل لدى النبات، وتتضمن أنسجة اللحاء وأنسجة الخشب. وفي حين أن اللحاء ينقل السكريات والأحماض الأمينية من أجزاء النبات التي تجري عملية البناء الضوئي إلى أعضاء النبات الأخرى التي تحتاج إليها، فإن نسيج الخشب ينقل الماء والأيونات المعدنية الذائبة من الجذور إلى باقي أجزاء النبات.
