التركيب النسيجي للورقة والساق في النباتات الوعائية: من البشرة الحامية إلى الأنسجة الوعائية المتخصصة ودورها في بقاء النبات ونموه

تركيب الورقة والساق في النباتات: دراسة تفصيلية للأنسجة والوظائف

تعتبر الورقة والساق من الأجزاء الأساسية في النباتات الوعائية، حيث تلعبان أدوارًا حيوية في بقاء النبات ونموه. الورقة هي المصنع الرئيسي للغذاء من خلال عملية البناء الضوئي، بينما يوفر الساق الدعم الهيكلي وينقل الماء والمغذيات بين الجذور والأوراق. يتكون كل من الورقة والساق من أنسجة متخصصة تعمل بتناغم لأداء وظائفها بكفاءة.

أولاً: تركيب الورقة (Leaf Structure): مركز تصنيع الغذاء

تتكون الورقة بشكل أساسي من ثلاثة أنواع من الأنسجة: البشرة، والنسيج المتوسط (الميزوفيل)، والنسيج الوعائي.

1- البشرتان العليا والسفلى (Upper and Lower Epidermis): الطبقات الحامية والمنظمة للتبادل الغازي

• التركيب: تتكون كل بشرة من طبقة واحدة من خلايا بارانشيمية برميلية الشكل، متراصة بإحكام دون وجود مسافات بينية كبيرة. هذه الخلايا شفافة ولا تحتوي على الكلوروفيل، مما يسمح بمرور الضوء إلى الأنسجة الداخلية.
• الكيوتين (Cuticle): تغطي السطح الخارجي لكل بشرة طبقة شمعية تسمى الكيوتين. هذه الطبقة غير منفذة للماء وتعمل على تقليل فقدانه عن طريق النتح (Evaporation).
• الثغور (Stomata): توجد فتحات صغيرة تسمى الثغور في كلتا البشرتين، ولكنها تكون أكثر عددًا في البشرة السفلى. تحيط بكل ثغر خليتان حارستان (Guard Cells) تحتويان على الكلوروفيل. تتحكم الخلايا الحارسة في فتح وإغلاق الثغور استجابةً للتغيرات في الظروف البيئية (مثل الضوء وتركيز ثاني أكسيد الكربون وتوافر الماء)، مما يسمح بتبادل الغازات (دخول ثاني أكسيد الكربون وخروج الأكسجين وبخار الماء) الضروري لعملية البناء الضوئي والتنفس.

2- النسيج المتوسط (Mesophyll): مركز البناء الضوئي

يقع النسيج المتوسط بين البشرتين العليا والسفلى ويخترقه النسيج الوعائي (العروق). يتكون من نوعين رئيسيين من الخلايا البارانشيمية التي تحتوي على البلاستيدات الخضراء:

• الطبقة العمادية (Palisade Layer):

1. التركيب: تقع مباشرة أسفل البشرة العليا وتتكون من صف واحد أو أكثر من خلايا مستطيلة الشكل، مرتبة بشكل عمودي على البشرة العليا. تتميز هذه الخلايا بكثافة عالية من البلاستيدات الخضراء، خاصة في الجزء العلوي من الخلية المواجه للضوء.
2. الوظيفة: تعتبر الطبقة العمادية الموقع الرئيسي لعملية البناء الضوئي في الورقة نظرًا لتركيز البلاستيدات الخضراء العالي فيها.

• الطبقة الإسفنجية (Spongy Layer):

1. التركيب: تقع أسفل الطبقة العمادية وتتكون من خلايا بارانشيمية غير منتظمة الشكل ذات فجوات هوائية كبيرة بينها. تحتوي هذه الخلايا على بلاستيدات خضراء ولكن بكمية أقل مقارنة بالخلايا العمادية.
2. الوظيفة: تسمح المسافات الهوائية الواسعة بانتشار الغازات (ثاني أكسيد الكربون والأكسجين وبخار الماء) بسهولة داخل الورقة وبين الخلايا، مما يسهل عملية البناء الضوئي والتنفس والنتح.

3- النسيج الوعائي (Vascular Tissue): نظام النقل داخل الورقة

يتكون النسيج الوعائي في الورقة من حزم وعائية متعددة توجد داخل العروق والعريقات. تقع الحزمة الوعائية الرئيسية في العرق الوسطى (Midrib). تتكون كل حزمة وعائية من نوعين رئيسيين من الأنسجة الوعائية:

• أوعية الخشب (Xylem Vessels):

1. التركيب: تقع في عدة صفوف داخل الحزمة الوعائية، وتتكون من خلايا ميتة ذات جدران سميكة تحتوي على اللجنين. توجد بين الأوعية خلايا بارانشيمية للخشب.
2. الوظيفة: نقل الماء والأملاح المعدنية الممتصة من الجذور إلى داخل الورقة لاستخدامها في عملية البناء الضوئي والحفاظ على انتفاخ الخلايا.

• اللحاء (Phloem):

1. التركيب: يقع أسفل الخشب في الحزمة الوعائية ويتكون من خلايا حية متخصصة تسمى الأنابيب الغربالية (Sieve Tubes) والخلايا المرافقة (Companion Cells).
2. الوظيفة: نقل الغذاء (السكريات المنتجة خلال البناء الضوئي) من الورقة إلى باقي أجزاء النبات (مثل الجذور والساق والأزهار والثمار) لتوفير الطاقة والمواد اللازمة للنمو والتطور.

ثانياً: تركيب الساق (Stem Structure): الدعامة والنقل

يوفر الساق الدعم الهيكلي للنبات ويحمل الأوراق والأزهار والثمار. كما أنه يعمل كطريق لنقل الماء والمغذيات بين الجذور والأجزاء الهوائية للنبات. يتكون الساق من ثلاثة أنظمة نسيجية رئيسية: البشرة، والقشرة، والأسطوانة الوعائية.

1- البشرة (Epidermis): الطبقة الخارجية الحامية

• التركيب: تتكون من صف واحد من خلايا بارانشيمية برميلية الشكل، متراصة بإحكام لتوفير الحماية للأنسجة الداخلية.
• الكيوتين (Cuticle): تغطي البشرة طبقة من الكيوتين لتقليل فقدان الماء. قد تحتوي بشرة الساق على ثغور قليلة تساعد في التبادل الغازي.

2- القشرة (Cortex): الدعم والتخزين والتهوية

تقع القشرة أسفل البشرة وتتكون من عدة أنواع من الخلايا:

• الخلايا الكولنشيمية (Collenchyma Cells): تقع مباشرة أسفل البشرة وتتكون من خلايا حية ذات جدران خلوية سميكة وغير منتظمة مكونة من السليلوز. توفر هذه الخلايا الدعم والمرونة للساق، وقد تحتوي على بلاستيدات خضراء وتقوم بعملية البناء الضوئي في السيقان الصغيرة أو الخضراء.
• الخلايا البارانشيمية (Parenchyma Cells): توجد في عدة صفوف بين الخلايا الكولنشيمية والغلاف النشوي. تتميز هذه الخلايا بوجود مسافات بينية واسعة بينها، مما يسمح بالتهوية وتبادل الغازات. كما تقوم بتخزين الغذاء (مثل النشا والسكريات).
• الغلاف النشوي (Endodermis): يمثل الطبقة الداخلية للقشرة ويتكون من صف واحد من الخلايا البارانشيمية التي تحتوي على حبيبات النشا لتخزينها. يساعد الغلاف النشوي في تنظيم حركة المواد بين القشرة والأسطوانة الوعائية.

3- الأسطوانة الوعائية (Vascular Cylinder أو Stele): نظام النقل والدعم الرئيسي

تشغل الأسطوانة الوعائية الجزء المركزي من الساق وتتكون من عدة مكونات:

• البريسيكل (Pericycle): يقع مباشرة داخل الغلاف النشوي ويتكون من طبقات من الخلايا البارانشيمية والألياف (خلايا سكلرنشيمية). يوفر البريسيكل الدعم للساق ويساهم في تكوين الجذور الجانبية.
• الحزم الوعائية (Vascular Bundles): تتكون من الخشب واللحاء والكمبيوم (في النباتات ذات النمو الثانوي). تترتب الحزم الوعائية في الساق بطرق مختلفة حسب نوع النبات (مثل ترتيب دائري في ذوات الفلقتين وترتيب متناثر في ذوات الفلقة الواحدة).
• الخشب (Xylem): ينقل الماء والأملاح من الجذور إلى الأجزاء العلوية من النبات. يتكون من أوعية وقصيبات وخلايا بارانشيمية للخشب وألياف الخشب.
• اللحاء (Phloem): ينقل الغذاء المنتج في الأوراق إلى باقي أجزاء النبات. يتكون من الأنابيب الغربالية والخلايا المرافقة والألياف البارانشيمية للحاء.
• الكمبيوم (Cambium): يوجد بين الخشب واللحاء في النباتات التي تنمو نموًا ثانويًا (يزداد سمكها). يتكون من طبقة أو أكثر من الخلايا المرستيمية (الإنشائية) التي تنقسم لإنتاج خشب ثانوي إلى الداخل ولحاء ثانوي إلى الخارج، مما يؤدي إلى زيادة قطر الساق وتكوين حلقات النمو السنوية في الأشجار.
• النخاع (Pith): يشغل المنطقة المركزية للساق ويتكون من خلايا بارانشيمية تقوم بتخزين الغذاء والماء.
• الأشعة النخاعية (Pith Rays أو Medullary Rays): هي صفوف من الخلايا البارانشيمية تمتد شعاعيًا بين الحزم الوعائية، وتربط النخاع بالقشرة. تعمل هذه الأشعة على تخزين الغذاء ونقله بشكل جانبي.

خلاصة:

يمثل تركيب الورقة والساق تكيفات رائعة لوظائفهما الأساسية في النبات. الورقة، بتصميمها الذي يزيد من امتصاص الضوء وتبادل الغازات، هي مركز إنتاج الغذاء. أما الساق، بهيكله القوي ونظام النقل المتطور، فيوفر الدعم وينقل المواد الضرورية لنمو النبات وبقائه. فهم هذه التراكيب النسيجية المعقدة ضروري لتقدير تعقيد وفعالية الحياة النباتية.