انتقال آب و مواد معدنی در مسیرهای بلند

شیره خام در گیاهان، گاه تا فواصل بسیار طولانی جابه جامیشود. انتشار و انتشار تسهیل شده برای فواصل طولانی،کارآمد نیست. در گیاهان، جابه جایی مواد در مسیرهای طولانی توسط جریان تودهای انجام میشود. جریان تودهای حرکت گروهی مواد از جایی با فشار زیادتر به جایی با فشار کمتر است. سرعت انتشار آب و مواد در گیاه، چند میلیمتر در روز است ولی در جریان تودهای، این سرعت به چندین متر در روز میرسد. جریان توده ای در آوندهای چوبی تحت اثر دو عامل فشار ریشه ای و تعرق، و با همراهی خواص ویژه آب انجام میشود.

فشار ریشه ای:

یاخته های درونپوست و یاخته های زنده درون استوانه آوندی ریشه، با انتقال فعّال، یون های معدنی را به درون آوندهای چوبی منتقل میکنند. این عمل باعث افزایش مقدار این یون ها، کاهش پتانسیل آب و در نتیجه ورود آب به درون آوند چوبی میشود. در اثر تجمع آب و یون ها، فشار در آوندهای چوبی ریشه افزایش مییابد و فشار ریشه ای را ایجاد میکند.فشار ریشه ای باعث هل دادن شیره خام به سمت بالا میشود )شکل 20 ). در بیشتر گیاهان، فشار ریشه ای در صعود شیره خام نقش کمی دارد و در بهترین حالت میتواند چند متر آن را به بالا بفرستد. پس چه عاملی باعث حرکت شیرة خام به نوک درختان بسیار بلند میشود؟

تعرق:

عامل اصلی انتقال شیره خام، مکشی است که در اثر تعرق از سطح گیاه ایجاد میشود. تعرق، خروج آب به صورت بخار از سطح بخش های هوایی گیاهان است. علت تعرق نیز حرکت آب از محل دارای پتانسیل بیشتر به کمتر است. ستون آب درون آوندهای چوبی پیوسته است. این پیوستگی به علت ویژگی های هم چسبی و دگرچسبی مولکول های آب است

بیشتر تعرق گیاهان از روزنه های برگ انجام میشود. نیروی مکش تعرق آنقدر زیاد است که در یک روز گرم میتواند باعث کاهش قطر تنه یک درخت شود؛ هر چند این کاهش اندک است. اگر دیواره آوندهای چوبی استحکام کافی نداشت به راحتی در اثر مکش تعرق، له میشد.

تعرق در گیاهان از چه بخش هایی انجام میشود؟

در گیاهان، تعرق میتواند از طریق روزنه های هوایی، پوستک و عدسک ها انجام شود. بیشتر تبادل گازها و در نتیجه تعرق برگ ها از منفذ بین یاخته های نگهبان روزنه هوایی انجام میشود.روزنه های هوایی میتوانند با باز و بسته شدن، مقدار تعرق را تنظیم کنند. باز و بسته شدن روزنه به دلیل ساختار خاص یاخته های نگهبان روزنه و تغییر فشار تورژسانس آنها است.جذب آب به دنبال انباشت مواد محلول در یاخته های نگهبان روزنه انجام میشود. عوامل محیطی و عوامل درونی گیاه مانند بعضی هورمونهای گیاهی، با باز و بسته شدن روزنه ها را تنظیم میکنند. این عوامل با تحریک انباشت فعّال بعضی یونها و ساکارز در یاخته نگهبان، پتانسیل آب یاخته ها را کاهش داده و آب از یاخته های مجاور به یاخته های نگهبان روزنه وارد میشود. در نتیجه، یاخته ها دچار تورژسانس شده و به علت ساختار ویژه آنها، روزنه باز میشود. بسته شدن روزنه ها هم،در فرایندی معکوس انجام میشود.

یاخته های نگهبان روزنه با انتقال فعّال یون هایی مانند پتاسیم و کلر، پتانسیل آب را درون خود کاهش میدهند. این کار باعث جذب آب شده و با تورم یاخته ها، روزنه باز میشود.

ساختار یاخته های نگهبان روزنه:

 دیواره یاخته های نگهبان روزنه، ساختار خاصی دارند که با جذب آب، افزایش طول پیدا میکنند. یکی از این عوامل، آرایش شعاعی رشته های سلولزی است که مانند کمربندی دور دیواره یاخته های نگهبان روزنه قرار دارند. این کمربندهای سلولزی، هنگام تورژسانس یاخته،مانع از گسترش عرضی یاخته شده، ولی مانع افزایش طول یاخته نمیشوند. عامل دیگر، ضخامت بیشتر دیوارة یاخته های نگهبان روزنه در محل تماس دو یاخته است. هنگام تورژسانس،به علت ضخامت بیشتر در بخش شکمی این دیواره، دیواره پشتی یاخته بیشتر منبسط میشود. این دو ویژگی باعث میشود هنگام جذب آب و تورژسانس، یاخته ها خمیدگی پیدا کند و منفذ روزنه هوایی باز شود. در این حالت امکان تبادل گازها، فراهم میشود

عوامل محیطی مؤثر بر باز و بسته شدن روزنه ها

در گیاهان، تغییرات مقدار نور، دما، رطوبت و کربن دی اکسید از مهمترین عوامل محیطی مؤثر بر حرکات روزنه های هوایی است. مقدار آب گیاه و نیز هورمون های گیاهی، از عوامل درونی مهم هستند. افزایش مقدار نور، دما، کاهش کربن دی اکسید، تا حدی معین، میتواند باعث باز شدن روزنه ها در گیاهان شود.رفتار روزنه ای برخی گیاهان نواحی خشک مانند بعضی کاکتوسها، در حضور نور متفاوت است و سبب میشود در طول روز، روزنه ها بسته بمانند و از هدر رفتن آب جلوگیری شود. کاهش تعداد روزنه ها، روزنه های فرو رفته، پوشیده شدن برگ از کرکها و کاهش تعداد یا سطح برگها نیز از دیگر سازگاری های گیاهان برای زندگی در محیط های خشک هستند.