La وظيفة علاقة النبات إنها إحدى الوظائف الحيوية الرئيسية الثلاث لكل كائن حي، وهي أساسية لبقائه، مع أن النباتات تبدو للوهلة الأولى كائنات ساكنة وساكنة. إلا أن طريقة تفاعلها وتكيفها مع بيئتها أكثر تعقيدًا ونشاطًا مما نتصوره عادةً. في هذه المقالة، سنكتشف بأقصى قدر من التفصيل والوضوح، مع أمثلة، كيف... إدراك المحفزات ومعالجتها والاستجابة لها لمساعدتهم على التكيف والبقاء.
ما هي وظيفة العلاقة بين النباتات؟
يمكن تلخيص الوظائف الحيوية الموجودة في جميع الكائنات الحية في التغذية والتكاثر والعلاقةتسمح وظيفة العلاقة للكائنات الحية إدراك المحفزات الداخلية والخارجية وتطوير استجابات ضرورية للبقاء. أما النباتات، فرغم افتقارها إلى جهاز عصبي وأعضاء حسية كالحيوانات، إلا أنها تمتلك آليات خلوية وكيميائية متطورة للغاية لالتقاط المعلومات من بيئتها وتعديل سلوكها ونموها ووظائفها الفسيولوجية وفقًا لذلك.
La وظيفة العلاقة في النباتات يتجلى ذلك في الاستجابات لمحفزات بيئية مختلفة مثل الضوء، درجة الحرارة، الجاذبية، الرطوبة، المواد الكيميائية، والتلامس الجسدي، والتغيرات الموسمية. يمكن أن تكون هذه الاستجابات حركات مرئية أو تغيرات فسيولوجية داخلية. مع أن العديد من هذه الحركات أو الاستجابات قد تبدو بطيئة وغير واضحة، إلا أنها أساسية لحياتها. مثال بسيط على ذلك هو كيفية تنظيم النبات لفتح وإغلاق ثغوره في مواجهة الجفاف لمنع فقدان الماء المفرط.
نظرًا لعدم قدرتهم على الحركة، فقد طورت النباتات مجموعة واسعة من الآليات للتفاعل مع بيئتهم، والتي تتفاعل مع العوامل غير الحيوية (الضوء، الماء، درجة الحرارة، وما إلى ذلك) والعوامل الحيوية (الحيوانات العاشبة، والنباتات الأخرى، والكائنات الدقيقة في البيئة).
مراحل وظيفة العلاقة في النباتات
في العلاقة الوظيفية للنباتات، يتم التمييز بين ثلاث مراحل رئيسية:
- استقبال الحافز:تكتشف النباتات التغيرات في البيئة من خلال خلايا متخصصة موزعة في أعضاء كالجذور والأوراق والسيقان. على سبيل المثال، تستشعر الخلايا المستقبلة للضوء الضوء، بينما تستشعر أخرى الضغط أو درجة الحرارة أو وجود مواد كيميائية معينة.
- نقل المعلوماتبمجرد اكتشاف المنبه، تنتقل إشارة (كيميائية أو كهربائية أو هرمونية) إلى أجزاء أخرى من النبات. على الرغم من عدم وجود أعصاب لدى النباتات، إلا أنها تستخدم هرمونات النبات أو الهرمونات النباتية كرسل داخلية لتنسيق الاستجابات.
- الاستجابة أو رد الفعل:وأخيرًا، ينتج النبات استجابة تكيفية والتي قد تكون حركة، أو تغيرًا فسيولوجيًا، أو إطلاقًا لمواد كيميائية. قد تكون هذه الحركات بطيئة ومتزايدة (الاستواءات) أو سريعة وقابلة للعكس (ناستياس).
أنواع استجابات النباتات للمحفزات
يمكن للنباتات أن تتفاعل مع المحفزات من خلال فئتين رئيسيتين من الاستجابات:
- المناطق الاستوائية: إبن حركات النمو الدائمة حيث يوجه النبات نفسه أو ينمو اعتمادًا على اتجاه المنبه. ومن الأمثلة التقليدية على ذلك الانتحاء الضوئي (الاستجابة للضوء) والانتحاء الجاذبية (الاستجابة للجاذبية).
- ناستياس: حول حركات سريعة وقابلة للعكس التي لا تعتمد على اتجاه المنبه. ومن الأمثلة على ذلك نبات الميموزا بوديكا، الذي تطوى أوراقه عند لمسها (الزلزال).
المناطق الاستوائية: الأنواع والخصائص
الكثير المناطق الاستوائية إنها ضرورية لنمو النبات وتكيفه. أهم أنواع الاستوائيات في النباتات هي:
- التوجه الضوئي: هو رد فعل لتحفيز الضوء. عادةً، تظهر السيقان والأوراق التوجه الضوئي الإيجابي (تنمو نحو النور) والجذور، توجه ضوئي سلبي (يُبعد نموها عن الضوء). يمكنك معرفة المزيد عن كيفية تفاعل النباتات مع المحفزات المختلفة في مقالتنا عن النباتات المضادة للالتهابات.
- الانتحاء الجاذبي أو الانتحاء الأرضي: يشير إلى الاستجابة للجاذبية. الجذور موجودة الانتحاء الأرضي الإيجابي (تنمو باتجاه مركز الأرض) والسيقان، الانتحاء الجغرافي السلبي (تنمو في الاتجاه المعاكس للجاذبية). إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن نمو النباتات، كيف تنمو النباتات ستجد معلومات مفيدة.
- التوجه المائي: إنه اتجاه النمو نحو المناطق ذات الرطوبة المحيطة أو رطوبة التربة العالية، وهو أمر ضروري للجذور للعثور على الماء. لفهم كيفية استجابة النباتات لبيئتها بشكل أفضل، تأكد من زيارة دور أكسيد الحديد في النباتات.
- التوجه اللمسي: إنها تشكل الاستجابة للاتصال، وهي مرئية جدًا في النباتات المتسلقة والمتسلقة التي تنحني سيقانها أو محلاقها وتلتف عند ملامسة الدعامة.
- التوجه الكيميائي: وهي استجابات تنشأ بسبب وجود أو غياب المواد الكيميائية في البيئة، كما يحدث مع نمو أنبوب حبوب اللقاح أثناء الإخصاب أو مع الجذور التي تنمو نحو المناطق الغنية بالمغذيات.
ناستياس: الحركات العكسية الأساسية
ال ناستياس إنها استجابات سريعة وقابلة للعكس للمحفزات البيئية، وعادةً ما تؤثر على جزء واحد فقط من النبات. في مقالتنا عن نباتات ذات أوراق حمراء وخضراء سوف تكون قادرًا على تعلم المزيد من الأمثلة على تكيفات النباتات.
- مقاومة الزلازل: الاستجابات للاتصال الميكانيكي المفاجئ، مثل إغلاق أوراق الميموزا بوديكا.
- فوتوناستي: فتح أو إغلاق الزهور أو الأوراق اعتمادًا على وجود الضوء (مثل الزنبق).
- ثيرموناستي: الحركات الناجمة عن تغيرات درجات الحرارة؛ على سبيل المثال، فتح بعض الزهور أثناء النهار وإغلاقها أثناء الليل.
- هيدروناستي: التغيرات في الاستجابة للرطوبة البيئية.
- تيغموناستيا: الحركات استجابة للمس أو الاتصال، كما يحدث في النباتات آكلة اللحوم عندما تكتشف فريسة محتملة.
- نيكتيناستي: التغيرات الموضعية وفقا لدورة الليل والنهار، مثل "نوم" الأوراق في العديد من البقوليات التي تطوى عند الغسق.
- الصدمة: الاستجابة للإصابة أو الضرر الجسدي.
الهرمونات والهرمونات النباتية في العلاقة الوظيفية
لن تكون استجابة النبات للمحفزات ممكنة بدون عمل الهرمونات النباتية أو الهرمونات النباتيةتُنظّم هذه المواد الكيميائية نموّ النبات وتطوره وتكيّفه واستجاباته الدفاعية. تُنتَج بكميات صغيرة، وقد يكون لها تأثيرات موضعية أو بعيدة، وتعمل بشكل منسق لتعديل العمليات الفسيولوجية للنبات. الهرمونات النباتية الرئيسية ووظائفها الرئيسية في العلاقة هي:
- الأوكسينات: إنها تنظم نمو الخلايا واستطالتها، ولها دور رئيسي في توجه ضوئي والهيمنة القمية.
- الجبرلينات: أنها تحفز الإنبات ونمو الساق والإزهار.
- السيتوكينينات: تعمل على تعزيز انقسام الخلايا وتطور البراعم الجانبية.
- حمض الأبسيسيك: يعتبر أساسيا في الاستجابة للإجهاد المائي، فهو يسبب إغلاق الثغور وينظم فترة الكمون.
- الإيثيلين: يتحكم في نضج الثمار وتساقط الأوراق والاستجابة للجروح.
تعمل هذه الهرمونات معًا على تمكين النبات من تكييف سلوكك الداخلي والخارجي للتغيرات المستمرة في البيئة.
أمثلة على وظيفة العلاقة في النباتات
- التوجه الضوئي في التهجين: إذا لم تحصل العصاريات على ما يكفي من الضوء، فإن سيقانها تميل إلى الاستطالة بحثًا عن مصدر ضوء. يسعى هذا التفاعل إلى تحسين جمع الطاقة الشمسية ضروري لعملية التمثيل الضوئي. بالإضافة إلى السيقان، تستطيع الأوراق أيضًا توجيه نفسها لالتقاط المزيد من الضوء، كما يحدث في عباد الشمس الصغيرة.
- الجاذبية الأرضية في البذور والجذور: عندما تنبت البذرة، يحاول الجذر دائمًا النمو إلى الأسفل (الاتجاه الأرضي الإيجابي)، بينما ينمو الجذع إلى الأعلى، ضد الجاذبية (الاتجاه الأرضي السلبي)، مما يضمن النمو الأمثل.
- التوجه اللمسي في النباتات المتسلقة: تلتف النباتات المتسلقة والزاحفة، مثل اللبلاب والبوثوس، حول سيقانها حول الأوتاد أو الدعامات عندما تشعر بالاتصال الجسدي، مما يضمن الدعم وتحسين الوصول إلى الضوء ومقاومة الرياح.
- الدفاع ناستياس: تظهر النباتات مثل الميموزا بوديكا أو النباتات آكلة اللحوم استجابات سريعة للمس، والتي تعمل كوسيلة دفاع ضد الحيوانات العاشبة وللقبض على الفرائس.
- فتح وإغلاق الثغور: عندما تواجه النباتات الجفاف أو الرطوبة الزائدة، فإنها تنظم فتح ثغورها للتحكم في تبادل الغازات ومنع الجفاف.
- تساقط الأوراق والإزهار حسب الموسم: تفقد العديد من الأنواع أوراقها في الخريف اعتمادًا على طول النهار ودرجة الحرارة، بينما يؤدي وصول الربيع وزيادة الضوء إلى تنشيط الإزهار، نتيجة الآلية المعروفة باسم التصوير الصحفي.
المحفزات والقدرات الحسية الأخرى للنباتات
ليس الضوء والجاذبية وحدهما ما يُحفّزان استجابات النباتات، بل إنها قادرة على إدراك مجموعة واسعة من الإشارات الكيميائية والفيزيائية:
- درجة الحرارة: بعض النباتات تفتح أو تغلق أزهارها حسب الحرارة أو البرودة، وهي آلية حاسمة للبقاء في مواجهة الصقيع أو الحرارة الشديدة.
- التعرف على المحطة: إنهم يستخدمون المعلومات من مدة ضوء النهار (الفترة الضوئية) والجودة المحددة لهذا (الكشف عن الضوء الأحمر والأحمر البعيد من خلال الكرومات النباتية) لمزامنة دورات النمو والإزهار وسقوط الأوراق وتكوين البذور.
- الاستقبال الكيميائي: إنها تكتشف وجود مواد كيميائية معينة، سواء في التربة أو في الهواء، مما يسمح لها، على سبيل المثال، بإطلاق مركبات للدفاع عن نفسها ضد الآفات، أو جذب الملقحات، أو التنافس مع النباتات الأخرى (التباين الأليلوجي).
- التعرف على اللون: تم إجراء تجارب باستخدام مصابيح بألوان مختلفة (أزرق، أحمر، أبيض) لإثبات أن بعض النباتات توجه سيقانها نحو ألوان معينة فقط، مما يدل على تعقيد آلياتها الحسية.
العلاقة بين النباتات: التواصل والتعاون
بالإضافة إلى التفاعل مع البيئة المادية، تتواصل النباتات أيضًا وتتعاون (أو تتنافس) مع بعضها البعض باستخدام آليات مختلفة:
التواصل الكيميائي
- انبعاث المركبات المتطايرة: تُطلق العديد من النباتات مركبات كيميائية في الهواء أو التربة لتحذير بعضها البعض من وجود تهديدات، مثل الآفات أو الحيوانات العاشبة أو العدوى. يمكن لهذه الإشارات الدفاعية أن تُفعّل آليات الدفاع قبل انتشار المشكلة.
- الأليلوباثي: تفرز بعض الأنواع مواد في البيئة المباشرة والتي منع نمو النباتات المجاورة لتقليل المنافسة على الموارد.
العلاقة مع الفطريات: الميكوريزا
- التعايش بين النبات والفطريات: يمكن للنباتات أن تشكل الفطريات بفضل فطريات التربة، تُسهّل الفطريات الوصول إلى الماء والمغذيات المعدنية، بينما تتلقى السكريات من النبات. علاوة على ذلك، تربط هذه الشبكة الجوفية بين النباتات المختلفة، مما يسمح بنقل المعلومات والموارد الكيميائية.
تنسيق الإزهار والتلقيح
- تُنسّق العديد من الأنواع إزهارها في فترة واحدة، مما يزيد من كفاءة التلقيح، وبالتالي التكاثر. تُنظّم هذه الظاهرة بشكل رئيسي بواسطة التصوير الصحفي وإدراك الإشارات الكيميائية.
الاستجابات الفسيولوجية والتطور
- تنظم الهرمونات النباتية والإشارات الكيميائية الداخلية عمليات مثل إنبات البذور، نضج الثمار ونمو البراعم حسب الظروف البيئية.
- تتفاعل بعض النباتات باستجابات فسيولوجية للإجهاد البيئي، مثل: إنتاج مركبات مضادة للإجهاد ضد الجفاف أو الحرارة أو هجوم مسببات الأمراض.
غرائب وتجارب توضيحية
- وقد أظهرت التجارب التي أجريت على الضوء ذي الألوان المختلفة أن النباتات مثل عباد الشمس ويمكن للأنواع الأخرى أن توجه براعمها بشكل تفضيلي نحو أطياف معينة، في حين تتجاهل أطيافًا أخرى (مثل اللون الأخضر)، مما يدل على الإدراك الانتقائي.
- La إنبات البذور وقد يعتمد ذلك على وجود الضوء أو غيابه، مما يدل على حساسية هذه المراحل المبكرة من النبات للظروف البيئية.
- تشير الحركات السريعة للأوراق والزهور، مثل تلك التي لدى الميموزا بوديكا أو بعض النباتات آكلة اللحوم، إلى أنه على الرغم من عدم امتلاك النباتات لعضلات، إلا أنها قادرة على القيام بحركات فورية تقريبًا.
الأهمية البيولوجية والبيئية لوظيفة العلاقة
تسمح وظيفة العلاقة للنباتات بما يلي:
- التكيف مع البيئة والتغلب على المواقف الصعبة والبقاء على قيد الحياة في النظم البيئية المتغيرة.
- تنظيم الدورات البيولوجية العوامل الرئيسية مثل الإنبات والإزهار وتساقط الأوراق.
- الدفاع ضد الحيوانات المفترسة والآفات والأمراض مع الآليات النشطة.
- التفاعل والتواصل مع النباتات والكائنات الدقيقة الأخرى، مما يؤدي إلى إنشاء شبكات من التعاون أو المنافسة التي تشكل مجتمعات نباتية معقدة.
