ساختار گیاهان – گفتار سوم از سلول تا گیاه

از دانه تا درخت

چگونه از دانه‌ای کوچک، گیاهی چندین برابر بزرگ‌تر یا درختی با چندین متر طول ایجاد می‌شود؟ چه چیزی سبب می‌شود که گیاهان، شاخه و برگ جدید تولید کنند؟ یا چرا از شاخه یا ساقه جدا شده، گیاه کاملی ایجاد می‌شود؟

تا به اینجا دانستید که پیکر گیاه آوندی از سه سامانه بافتی ساخته می‌شود. اما منشا این سامانه‌های بافتی چیست؟ برای پاسخ به این پرسش باید به نوک ساقه و ریشه توجه کنیم.

در نوک ساقه و ریشه، یاخته‌های مریستمی وجود دارند که دائماً تقسیم می‌شوند و یاخته‌های موردنیاز برای ساختن سامانه‌های بافتی را تولید می‌کنند. این یاخته‌ها به طور فشرده قرار می‌گیرند و هسته درشت آنها که در مرکز قرار دارد، بیشترِ حجمِ یاخته را به خود اختصاص می‌دهد. در ادامه، انواع مریستم را بررسی می‌کنیم.

سلول‌های مریستمی فقط در بخش‌های خاصی از گیاه حضور دارند.

مریستم نخستین ریشه

این مریستم نزدیک به انتهای ریشه قرار دارد و با بخش انگشتانه مانندی به نام کلاهک پوشیده می‌شود. کلاهک ترکیب پلی‌ساکاریدی ترشح می‌کند که سبب لزج شدن سطح آن و درنتیجه نفوذ آسان ریشه به خاک می‌شود. یاخته‌های سطح بیرونی کلاهک به طور مداوم می‌ریزند و با یاخته‌های جدید، جانشین می‌شوند. کلاهک این مریستم را در برابر آسیب‌های محیطی، حفظ می‌کند.

تارهای کشنده در سطحی بالاتر از کلاهک ایجاد می‌شوند.

بررسی کنید:

آیا می‌توان گفت مریستم نوک ریشه می‌تواند هر سه نوع سامانه بافتی را ایجاد کند؟

پاسخ

مریستم ریشه می‌تواند هر سه نوع سامانه بافتی را ایجاد کند. اما دقت کنید این مریستم نزدیک به نوک ریشه قرار دارد نه در نوک ریشه.

مریستم نخستین ساقه

این مریستم عمدتاً در جوانه‌ها قرار دارد. جوانه‌ها مجموعه‌ای از یاخته‌های مریستمی و برگ‌های بسیار جوان‌اند . رشد جوانه‌ها علاوه بر افزایش طول ساقه، به ایجاد شاخه‌ها و برگ‌های جدیدی نیز می‌انجامد. جوانه‌ها را براساس محلی که قرار دارند در دو گروه جوانه راسی(انتهایی) و جوانه جانبی قرار می‌دهند.

مریستم نخستین علاوه بر جوانه‌ها، در فاصله بین دو گره در ساقه یا شاخه نیز وجود دارد. گره، محلی است که برگ به ساقه یا شاخه متصل است.

نتیجه فعّالیت مریستم نخستین، افزایش طول و تا حدودی عرضِ ساقه، شاخه و ریشه و نیز تشکیل برگ و انشعاب‌های جدید ساقه و ریشه است. چون با فعّالیت این مریستم ساختار نخستین گیاه شکل می‌گیرد، به آن، مریستم نخستین می‌گویند.

همه‌ی مریستم‌های نخستین ساقه توسط برگ‌های جوان محافظت نمی‌شوند.

با توجه به جوانه جانبی و جوانه انتهایی:

الف. کدام جوانه توسط برگ‌های بزرگ‌تری محافظت می‌شود؟

پاسخ

جوانه جانبی نسبت به جوانه انتهایی توسط برگ‌های بزرگ‌تری احاطه می‌شود.


ب. کدام جوانه سلول‌های بیشتری دارد؟

پاسخ

جوانه انتهایی


پ. در مشاهده با میکروسکوپ نوری کدام جوانه به رنگ تیره دیده می‌شود؟

پاسخ

هر دو جوانه به رنگ تیره دیده می‌شوند

ساختار نخستین ساقه و ریشه

مقایسه ریشه گیاه تک‌لپه و دولپه
ریشه گیاه تک‌لپهریشه گیاه دو لپه
دسته آوندیدارددارد
استوانه آوندیدارددارد
قطر استوانه آوندیبیشترکمتر
شکل ریشهافشانمستقیم
بافت مغزداردندارد
حجم پوستکمزیاد
پوستکنداردندارد
عدسکندارددارد(مسن)
مقایسه ساقه تک‌لپه و دولپه

.

ساقه گیاه تک‌لپهساقه گیاه دولپه
تعداد دسته آوندیبیشترکمتر
استوانه آوندیندارددارد
قطر استوانه آوندیزیاد
آرایش آوندهاپراکندهروی یک دایره
بافت مغزندارددارد
پوستخیلی نازکدارد
پوستکدارددارد(جوان)
عدسکندارددارد(مسن)

با توجه به ریشه و ساقه‌ی تک‌لپه‌ای‌ها و دو لپه‌ای‌ها:

سلول‌های پوست ریشه در کدام گیاهان بزرگ‌تر هستند؟

پاسخ

با توجه به تصویر سلول‌های پوست ریشه در دولپه‌ای‌ها بزرگ‌تر هستند.


ضخامت روپوست در ریشه تک‌لپه‌ای‌ها بیشتری است یا دولپه‌ای‌ها؟

پاسخ

با توجه به تصویر ضخامت روپوست در تک‌لپه‌ای‌ها بیشتر است.


حداقل فاصله بین دسته‌های آوندی در ساقه دولپه‌ای‌ها کمتر است یا تک‌لپه‌ای‌ها؟

پاسخ

حداقل فاصله بین دسته‌های آوندی در ساقه تک‌لپه‌ای‌ها کمتر است.


اندازه دستجات آوندی در ساقه تک‌لپه‌ای‌ها بزرگ‌تر است یا دولپه‌ای‌ها؟

پاسخ

این اندازه در ساقه دولپه‌ای‌ها بزرگ‌تر است.

مریستم‌هایی که بعدا عمل می‌کنند

تشکیل ساقه‌ها و ریشه‌هایی با قطر بسیار در نهان‌دانگان دولپه‌ای نمی‌تواند حاصل فعّالیت مریستم نخستین در این گیاهان باشد. بنابراین باید مریستم‌های دیگری باشند تا بتوانند با تولید مداوم یاخته‌ها، بافت‌های لازم برای این افزایش قطر را فراهم کنند. به این مریستم‌ها که در افزایش ضخامت نقش دارند، مریستم پسین می‌گویند. دو نوع مریستم پسین در گیاهان دو لپه ای وجود دارد.

۱-دقت کنید مریستم‌های نخستین نیز نقش کمی در افزایش قطر دارند.

۲-در گیاهان تک‌لپه فقط مریستم‌های نخستین در رشد عرضی نقش دارند.

کامبیوم چوب آبکش

این مریستم همانطورکه از نامش پیداست، منشا بافت‌های آوندی چوب و آبکش است. این مریستم بین آوندهای آبکش و چوب نخستین تشکیل می‌شود و آوندهای چوبِ پسین را به سمت داخل و آوندهای آبکشِ پسین را به سمت بیرون تولید می‌کند. مقدار بافت آوند چوبی‌ای که این مریستم می‌سازد، به مراتب بیشتر از بافت آوند آبکشی است.

۱-کامبیوم آوندساز در ریشه شکلی تقریبا ستاره‌ای دارد.

۲-کامبیوم آوندساز در ریشه در نزدیک آوند‌های آبکش فرورفته و در نزدیک آوند‌های چوبی برآمده است.

۳-در ریشه آوندهای چوب و آبکش دقیقا مقابل یکدیگر نیستند.

کامبیوم چوب‌پنبه‌ساز

این مریستم در سامانه بافت زمینه‌ای ساقه و ریشه تشکیل می‌شود، به سمت درون، یاخته‌های پارانشیمی و به سمت بیرون، یاخته‌هایی را می‌سازد که دیواره آنها به تدریج چوب‌پنبه‌ای می‌شود و در نتیجه، بافتی به نام بافت چوب‌پنبه را تشکیل می‌دهند. چوب‌پنبه از ترکیبات لیپیدی و نسبت به آب نفوذناپذیر است. بافت چوب‌پنبه بافت مرده‌ای است.

کامبیوم چوب‌پنبه‌ساز و یاخته‌های حاصل از آن در مجموع پیراپوست(پریدرم) را تشکیل می‌دهند. پیراپوست در اندام‌های مسن، جانشین روپوست می‌شود. پیراپوست به علت داشتن یاخته‌های چوب‌پنبه‌ای شده، نسبت به گازها نیز نفوذناپذیر است، در حالی‌که بافت‌های زیر آن زنده‌اند و برای زنده  ماندن به اکسیژن نیاز دارند؛ به همین علت در پیراپوست مناطقی به نام عدسک ایجاد می‌شود. در این مناطق یاخته‌ها از هم فاصله دارند و امکان تبادل گازها را فراهم می‌کنند.

آنچه به عنوان پوست درخت می‌شنـاسیم، مجـموعـه‌ای از لایه‌های بافتی است که از آوند آبکش پسین شروع می‌شود و تا سطح اندام ادامه دارد. با کندن پوست درخت، کامبیوم آوندساز در برابر آسیب‌های محیطی قرار می‌گیرد.

۱-هم در پوست و هم در زیر پوست می‌توان کامبیوم را دید.

۲-کامبیوم آوندساز در دو سمت خود با سلول‌های بدون هسته مجاورت دارد.

۳-بعد از فعالیت کامبیوم آوندساز چیزی به نام دستجات آوندی وجود ندارد.

بسیار مهم: مسئله فاصله

در مبحث مریستم‌های پسین مسائلی وجود دارد برای مقایسه فاصله لایه‌ها. به شکل شماتیک که مربوط به یک درخت پنج ساله است توجه کنید.

از کامبیوم آوندساز شروع می‌کنیم.

کامبیوم آوندساز آوندهای چوبی را به سمت داخل و آوندهای آبکش‌ها به سمت خارج می‌سازند. اعداد نشان دهنده سال ساخت است. مثلا عدد یک نشان دهنده آوند چوب و آبکشی‌ست که در سال اول ساخته شده و عدد ۵ نشان دهنده آوند چوب و آبکشی‌ست که در سال پنجم ساخته شده است.

همان‌طور که می‌بینید آوند چوب و آبکش‌های قدیمی به تدریج از کامبیوم آوندساز فاصله می‌گیرند و جدیدترین آوندهای ساخته شده همواره در کنار کامبیوم قرار دارد.

حالا یک سوال: فاصله بین چوب سال اول و پنجم بیشتر است یا آوندهای آبکش سال اول و پنجم؟

به دلیل اینکه آوندهای چوب ضخیم‌تر هستند فاصله بین آوندهای چوبی نیز بیشتر است.

حالا به سراغ کامبیوم چوب‌پنبه ساز می‌رویم.

این کامبیوم به سمت داخل سلول‌های پارانشیم و به سمت خارج سلول‌هایی می‌سازند که بعدا چوب‌پنبه‌ای می‌شود. با توجه به این موضوع سلول‌های پارانشیم در کنار آوند‌های آبکش قرار می‌گیرند.

حالا سوالی دیگر: در درخت بالا، فاصله بین سلول‌های پارانشیم و آوند آبکش سال اول بیشتر است، یا فاصله بین آبکش سال پنجم و کامبیوم آوندساز؟

پاسخ این است که فاصله برابر است. سلول‌های پارانشیم در کنار آوند آبکش سال پنجم قرار دارد و آبکش سال پنجم نیز در کنار کامبیوم.

یکی از سوالات خودآزمایی مربوط به این مسئله است. خودتان آن را حل کنید و سپس پاسخنامه را چک کنید.

مقایسه انواع کامبیوم

.

کامبیوم آوندسازکامبیوم چوب‌پنبه‌ساز
در چه گیاهانی وجود دارند؟دو لپه‌ای چوبی
چه سلول‌های تولید می‌کنند؟آوند چوبی(به داخل)-آوندی آبکش(به خارج) پارانشیم(به داخل)-سلول‌های که چوب‌پنبه‌ای می‌شوند(به خارج)
ایجاد سلول‌هایی با دیواره لیگنینیداردندارد
ایجاد سلول‌های زنده بدون هستهداردندارد
سلول‌های تولیدی آن جز پوست درخت است؟فقط آوند آبکشهمه سلول‌های تولیدی
محل قرارگیریبین آوند چوب و آبکش نخستیندر سامانه زمینه‌ای
بخش اعظم سلول‌های تولیدیآوند چوبپارانشیم
در پوست درخت قرار داردندارددارد

سازش با محیط

مساحت پهناوری از سرزمین ایران را مناطق خشک و کم آب تشکیل می‌دهند؛ اما در این مناطق انواعی از گیاهان زندگی می‌کنند. برای اینکه بدانیم این گیاهان چه ویژگی‌های ساختاری متناسب با محیط دارند، ابتدا باید به این موضوع توجه کنیم که این گیاهان با چه مشکلاتی مواجه‌اند.

همانطور که از نام این مناطق پیداست، آب در این مناطق کم، و به همین علت پوشش گیاهی اندک است. تابش شدید نور خورشید و دمای بالا، به ویژه در روز، از ویژگی‌های دیگر این مناطق است. در نتیجه، گیاهانی می‌توانند در چنین مناطقی زندگی کنند که توانایی بالایی در جذب آب و نیز سازوکارهایی برای کاهش تبخیر آن داشته باشند.

روزنه‌هایی در غار

خرزهره گیاهی است که به طور خودرو در چنین مناطقی رشد می‌کند. پوستک در برگ‌های این گیاه ضخیم است و روزنه‌های آن در فرورفتگی‌های غارمانندی قرار می‌گیرند.

در این فرورفتگی‌ها تعداد فراوانی کرک وجود دارد. این کرک‌ها با به دام انداختن رطوبت هوا، اتمسفر مرطوبی در اطراف روزنه‌ها ایجاد می‌کنند و مانع خروج بیش از حد آب از برگ می‌شوند.

۱-روپوست بالایی همانند روپوست پایینی بیش از یک لایه سلول دارد.

بعضی گیاهان در این مناطق ترکیب‌های پلی ساکاریدی در واکوئول‌های خود دارند. این ترکیبات مقدار فراوانی آب جذب می‌کنند و سبب می‌شوند تا آب فراوانی در واکوئول‌ها ذخیره شود. گیاه در دوره‌های کم آبی از این آب استفاده می‌کند.

شما چه ویژگی‌های دیگری می‌شناسید که به حفظ زندگی گیاهان در چنین محیط‌هایی کمک می‌کند؟

با توجه به اینکه کشور ما با مشکل کم آبی مواجه است، شناخت ساختار گیاهان، نقش مهمی در انتخاب گونه‌های گیاهی مناسب برای کشاورزی و توسعه فضای سبز دارد.

زندگی در آب

بعضی گیاهان در آب و یا جاهایی زندگی می‌کنند که زمان‌هایی از سال با آب پوشیده می‌شوند. این گیاهان با مشکل کمبود اکسیژن مواجه‌اند، به همین علت برای زیستن در چنین محیط‌هایی سازش‌هایی دارند. تشکیل فضاهای وسیع در بافت پارانشیم ریشه، ساقه و برگ از سازش‌های چنین گیاهانی است.

جنگل‌های حرّا در سواحل استان‌های هرمزگان و سیستان و بلوچستان از بوم سازگان‌های ارزشمند ایران‌اند. ریشه‌های درختان حرّا در آب و گِل قرار دارند. درختان حرّا برای مقابله با کمبود اکسیژن، ریشه‌هایی دارند که از سطح آب بیرون آمده‌اند. این ریشه‌ها با جذب اکسیژن، مانع از مرگ ریشه‌ها به علت کمبود اکسیژن می‌شوند. به همین علت به این ریشه‌ها، شُش ریشه می‌گویند.

خودآزمایی

به سوالات زیر به صورت بله و خیر پاسخ دهید و سپس پاسخنامه را بررسی کنید.

در تک لپه‌ها ما انشعاب ساقه نداریم. جوانه جانبی هم نداریم.