دانلودمقاله حرکت آب در گیاه با فرمت ورد ودر 21 صفحه قابل ویرایش

قسمتی از متن مقاله

مقدمه

جهت رساندن آب و املاح جذب شده توسط ریشه به اندام های هوایی و برگ ها̨ وجود یک سیستم انتقال ضروری است. این سیستم انتقال در گیاهان̨ شامل اجزای مختلفی می باشد. در این قسمت̨ ساختار سیستم انتقال آب در گیاه̨ نیروی محرک̨ سرعت و حجم جریان و میزان مقاومت در طی مسیر انتقال آب مورد بررسی قرار می گیرد.

ساختار سیستم هادی

آوندهای چوبی شامل چهار نوع سلول تراکئید (Tracheids)̨ عناصر وسل (Vessel)̨ فیبر (Fibers) و پارانشیم آوند چوب می باشند̨ که از بین این سلول ها تراکئید ها و وسل ها دارای آرایش عمودی بوده و در کار انتقال آب دخالت دارند.

در آوند چوب̨ مخصوصا در درختان̨ فقط سلول های پارانشیمی زنده هستند. البته سلول های فیبر و پارانشیم در آوند آبکش نیز دیده می شوند.

سیستم آوند چوب دارای انشعاب ها و شاخه های متعددی است که انتقال ایمن آب به شاخ و برگ گیاه را تضمین می کند̨ بدین ترتیب که اگر بخشی از آوند ها صدمه ببیند̨ بقیه آن ها کار انتقال آب را انجام می دهند.

وسل ها و ترکئید های سلول های طویل و مرده ای هستند که بعد از رشد و تمایز̨ بخش های حیاتی آن ها ازبین رفته و پروتوپلاست آن ها توسط سلول های دیگر جذب می شود که از نقطه نظر جریان آب مهم می باشد.

یکی از این تغییرات̨ تشکیل دیواره ثانویه است که عمدتا از سلولز̨ لیگنین و همی ساولز تشکیل شده و بخش بزرگی از دیواره اولیه را می پوشاند.

تشکیل دیواره ثانویه̨ باعث استحکام وسل ها و تراکئید ها شده و از درهم ریختن آن ها̨ که معمولا تحت مکش های زیاد در آوند چوب به وجود می آید̨ جلوگیری می کند.

دیواره ثانویه لیگنینی شده مانند دیواره اولیه نسبت به آب نفوذناپذیر است̨ اما در آن منافذی به وجود می آید که از طریق آن منافذ دو سلول ترکئید یا وسل مجاور هم̨ تنها توسط دیواره اولیه از هم جدا شده اند.

معمولا این منافذ ساده بوده و شامل یک گودال گرد در دیواره ثانویه هستند̨ ولی گاهی در ترکئید ها و وسل ها منافذی با ساختار های پیچیده نیز مشاهده می شود. به طور کلی̨ بازدانگان شامل مخروطیان̨ کاجیان و وابستگان آن ها فقط دارای تراکئید هستند̨ در حالی که تقربیا کلیه نهاندانگان و گیاهان گلدار̨ دارای هم ترکئید و هم وسل می باشند. گاهی در ترکئید ها و وسل ها ضخیم شدن مارپیچی نیز مشاهده می شود.

گرچه در نهاندانگان عناصر وسلی با قطر حدود 500 و حتی 800 میکرو متر نیز مشاهده شده است̨ ولی به طور معمول قطر عناصر وسل بین 40 تا 80 میکرومتر است. لازم به ذکر است که عموما ترکئید ها درازتر و باریکتر از عناصر وسل بوده و قطر آن ها بین 10 تا 25 میکرومتر و طول آن ها معمولا کمتر از 5 میلی متر است.

سلول های تراکئید̨ دارای دنباله های باریک شده ای هستند که منافذ یا پیت های موجود در این دنباله های باریک اجازه عبور آب از یک ترکئید به تراکئید بعدی را می دهند.

تعداد زیاد منافذ موجود در تراکئید ها̨ عبور آب از یک ترکئید به تراکئید دیگر را تسهیل می کند. وسل ها در دو انتهای خود دارای صفحات سوراخ دار هستند. این صفحات سوراخ هایی دارند که دارای دیواره ثانویه نبوده و دیواره اولیه و غشای میانی آن ها نیز حل شده است.

عناصر وسل که به این ترتیب به هم متصل می شوند̨ لوله های طویلی را می سازند که وسل نامیده شده و از چند سانتی متر تا چند متر در درختان بلند قامت طول دارد.

به دلیل وجود عناصر وسل در نهان دانگان و با توجه به اینکه این عناصر قطر بیشتری نسبت به نراکئیدها دارند و همچنین وجود صفحات سوراخ دار در آن ها̨ مقاومت در برابر جریان آب در نهان دانگان با سهولت و سرعت بیشتری نسبت به بازدانگان صورت می گیرد.

البته لازم به ذکر است که قطر بیشتر وسل ها همیشه به عنوان یک مزیت نبوده وسبب می شود تا این عناصر راحت تر از ترکئید ها دچار پدیده حفره سانی یا رگ بستگی آوند ها شوند. در این حالت̨ سلول از بخار یا حباب های هوا پر شده و قادر به انتقال آب نیستند (کرامر 1995).

نیروی محرکه در انتقال آب

در رابطه با علت صعود شیره خام در آوند چوب̨ چند تئوری مطرح است که شامل تئوری مویینگی̨ تئوری فشار ریشه و تئوری کوهیژن می باشد (کرامر 1995).

لازم به ذکر است که گرچه با قرار دادن قطر منافذ دیواره ها ارتفاع صعود می تواند از نظر تئوری به سه کیلو متر نیز برسد̨ ولی از آنجایی که این منافذ بسیار ریز و میزان آب عبور کرده از آن ها بسیار پایین است و از طرفی صعود آب به طریق مویینگی به چنین ارتفاعی تنها وقتی امکان پذیر است که آب خالص بوده و فاقد املاح باشد̨ در حالی که آب موجود در خاک و آوند چوب خالص نیست̨ بتابراین̨ تئوری مویینگی پاسخگوی انتقال آب از آوند چوب نخواهد بود.

همچنین̨ از آنجایی که فشار ریشه تنها در شرایط خاصی که جذب اسمزی بر قرار است̨ صادق بوده و برای ارسال آب برای درختان کافی نمی باشد̨ تئوری فشار ریشه نیز جهت انتقال آب از آوند چوب مناسب و کافی نیست.

بنابراین̨ امروزه نظریه پذیرفتنی̨ نظریه کوهیژن است.

ویژگی های تئوری کوهیژن در رابطه با مکانیسم انتقال آب در آوند چوب عبارتند از:

(1)- آب̨ دارای نیروی کوهیژن و استحکام کششی بالایی بوده و وقتی در لوله ای باریک̨ مثل عناصر آوند چوب̨ قرار می گیرد می تواند تا کشش 3 و حتی 30 مگا پاسکال را قبل از پاره شدن ستون آب̨ تحمل کند.

(2)- آب در گیاه̨ یک سیستم پیوسته را تشکیل داده و از دیواره های سلولی اشباع از آب سلول های برگ تا آوند چوب و از آنجا تا سطوح جذب کننده آب در ریشه ها امتداد دارد. در واقع̨ یک طرف ستون آب در فضاهای بین سلولی دیواره سلول های تبخیر کننده و طرف دیگر آن در فضاهای بین سلولی دیواره سلول های جذب کننده آب می باشد.

(3) – تبخیر آب از سلول های برگ̨ پتانسیل آب دیواره های سلولی را کاهش داده و باعث می شود تا آب از آوند چوب به سطوح تبخیر کننده به حرکت در آید. این امر باعث کاهش فشار شیره آوند چوب شده و در نتیجه در سیستم هیدرولیک پیوسته گیاه̨ مکش ایجاد می شود.

(4) – کاهش پتانسیل آب در سطوح تبخیری به ریشه ها منتقل شده و در آنجا سبب ورود آب از خاک به ریشه می شود. بنابراین̨ در گیاهان در حال تعرق جذب آب توسط سرعت تعرق کنترل می شود. ایجاد مکش یا فشار منفی یا پتانسیل فشاری در سطوح تبخیر دیواره های سلولی از رابطه زیر بدست می آید که به آن کشش تعرقی نیز می گویند.