جذر

يمتصّ الجذر الأملاح المعدنية والماء المتحلل من العضويات عن طريق الالتصاق بهذه المواد، ويكون الدخول إلى الجذر عبر فرق التركيز بين خلايا الجذر والبيئة التي ينمو فيها الجذر (ظاهرة الامتصاص)، وهذه الوظيفة تقوم بها بشكل عام الأجزاء الفتية من الجذر وليس الأجزاء الهرمة ويكون المسؤول عنها إما خلايا البشرة أو الأوبار الماصة الناشئة من خلايا البشرة. ويجب أن نعرف أن النبات يحصل على نسبة كبيرة من مائه وغذائه عن طريق الجذر وفق الترتيب التالي من الأسفل للأعلى:

1. 40% من الربع الأول من الجذر
2. 30% من الربع الثاني من الجذر
3. 20% من الربع الثالث من الجذر
4. 10% من الربع الرابع من الجذر

وهذا التقسيم يفيد كثيراً في معرفة كيفية التعامل مع عملية تسميد التربة والري.

حيث يتحور الجذر إلى وظيفة تخزينية، ففي ثنائيات الفلقة فإن كامل الغذاء المرسل إليه عبر اللحاء يستهلك جزء صغير منه ويخزن الباقي مثل اللفت وشمندر. أما في أحاديات الفلقة الحولية فإن الغذاء يستهلك ولا حاجة له لتخزينه، لأنها نباتات حولية حيث يستعمل الغذاء فيها للنشاط الانقسامي، مثل القمح والشوفان والشعير. يكون تخزين الغذاء في أحاديات الفلقة المعمرة في أعضاء أخرى مثل الجذمور أو منطقة التاج أو بصيلات.

وفي النباتات ثنائية الحول، مثل البقدونس وشوندر والجزر، فإن الغذاء المخزن في الجذر خلال العام الأول يستهلكه النبات في العام التالي لإنتاج بذور أو وحدات تكاثرية.

إيجاد صلة بين النباتات والمتًعضيات الحيوية الأخرى الموجودة في التربة، كبكتريا المستجذرة المثبتة للآزوت الجوي في جذور البقوليات، مثل العدس وفول الصويا والفول العادي، حيث أن هذه الجذور تقوم بإفراز مواد خاصة تتغذى عليها هذه البكتريا فتقوم هي بدورها بتثبيت الآزوت الجوي محققة الفائدة للتربة والنبات معاً.

للجذر وظيفة تكاثرية كما في نباتات البطاطا الحلوة والهليون والفصة التي تعتمد على جذورها في التكاثر بعد رعيها من قبل الحيوانات.

يقوم الجذر بطرح الماء الزائد من النبات. نقل النسغ الناقص باتجاه الساق.

يعرف الانتحاء بأنه استجابة الجذر للظروف البيئية السائدة ويحدد شكل واتجاه الجذر. أنواعه:

• انتحاء أرضي موجب يستجيب الجذر للجاذبية الأرضية.
• انتحاء مائي موجب ويستجيب الجذر بأن يتوجه إلى أماكن الرطوبة العالية.
• انتحاء ضوئي سالب يخالف فيه الجذر مصدر الضوء.

تحدد العوامل الوراثية شكل الجذر وطبيعة نموه ففي ثنائيات الفلقة يكون الجذر وتديا وفي أحاديات الفلقة شكله ليفي ومعلوم أن الجذر الوتدي ينشأ من البذرة وتخرج منه مجموعة من التفرعات كما في ثنائيات الفلقة مثل: الفول وفول الصويا والفصّة وقد لا يتفرع كما في الجزر والشوندر المنزلي الأحمر. أما في أحاديات الفلقة فإن المجموع الجذري الليفي تكون الجذور فيه عارضة (عرضية) مثل القمح والبصل. وعموما هناك تناسب بين الكتلة الخضرية والمجموع الجذري.

تبحث الجذور دوما عن الماء وتبتعد عن الطبقات السطحية الجافة (إلا في حالة تواجد الري أو الماء باستمرار)، ولذلك فإن المحاصيل المزروعة بعلا تمتلك مجموعا جذريا أكبر وأكثر تعمقا من نفس المحاصيل إذا كانت مروية. كلما انخفض معدل الرطوبة في طبقة من التربة ازداد تعمق الجذور. نبات العاقول 15م طول جذره أما الصبار فجذوره سطحية لأنه ينمو في بيئات رملية خفيفة لذلك فإن مجموعه الجذري سطحي حيث أن أي هاطل مطري إما أن يتبخر أو يبقى في السطح لذلك لا بد من الاستفادة منه. أيضاً يجب أن نعلم أن ازدياد الرطوبة في التربة (التربة الغدقة) يؤدي إلى توقف نمو الجذور نهائياًَ بسبب عدم توفر الأكسجين ويتوقف نمو الجذور على معدل الأمطار السنوي وطبيعة توزيعه أثناء العام فقلته توسع المجموع الجذري والعكس صحيح.

عموماً الجذور تنمو في أوساط حرارية أدنى في تلك التي ينمو فيها الساق والأوراق وحرارة التجمد المنخفضة تؤدي إلى تثبيط كثير من العمليات الكيميائية أو تخريب النظام الأنزيمي للجذر وتؤدي إلى تقطع الجذور.

في الترب الكتيمة الثقيلة نمو الجذور فيها ضعيف وذو بنية قاسية خاصة، أما في الترب الخفيفة فهو ينتشر بسهولة. تتغلغل الجذور أعمق في الترب الرملية من الترب الطينية. يمنع انضغاط التربة تعمق الجذور ويتم التعويض عن ذلك بانتشار أفقي وزيادة في التفرعات ضمن منطقة النمو، مما يؤدي إلى شكل متقزم للجذور. كلما زادت خصوبة التربة زاد النمو والعكس صحيح. من المعروف أن الفسفور يشجع نمو الجذور، ولذلك فهو ضروري بالذات في المراحل الأولى لنمو النبات.

يشكل الهواء من 20ـ25% من حجم التربة ولدينا منه 20% O2 وهو ضروري لتنفس الجذور والنبات ككل وعند نقص الأوكسجين (المناطق المغمورة بالماء مثلا) فإن الجذور وكائنات التربة الأخرى يتوقف نشاطها وتزداد كمية ثاني أكسيد الكربون.

تؤثر الحشرات والآفات التي تصيب الجذور (حفارات الجذور أو دودة جذور الذرة) على انتشار الجذور وامتصاص الماء، وكذلك يؤدي نقص الغذاء الوارد من المجموع الخضري بسبب مرض ما أو فقدان الأوراق إلى انخفاض نشاط الجذور.

1. بيئة ترابية: قد تنمو الجذور كلياًَ تحت سطح التربة مثل نبات القطن والشوندرأ وجزئياًَ كما في نبات الذرة الصفراء أو كف مريم أو تين المطاط.
2. بيئة مائية: كما في نبات عدس الماء وابن سينا بحيث تنمو جذوره في الطبقة العليا من سطح الماء، ولا تبلغ قاعه.
3. بيئة هوائية: كما في جذور نبات تين المطاط وقلب عبد الوهاب الجذور العارضة ذاتية التغذية وشرهة للرطوبة وعندما تصل للتربة تمتص الغذاء وعادة ما تقوم هذه الجذور بالتمثيل الضوئي.
4. بيئة نباتية: كما في نبات الحامول والدبق الأبيض حيث يرسل النبات ممصاته ليخترق نسيج اللحاء في ساق بعض النباتات المجاورة ليمتص منها الغذاء الجاهز من النسغ الكامل.
5. بيئة ترابية متحركة: أي جذور شادة متقلصة تعمل على شد النبات إلى أسفل التربة وأشهرها الأبصال كما في السوسن والكورمات كما في الزعفران الذي تنشأ جذوره من قاعدة الساق (عارضة) وتشده إلى الأسفل لحمايته من العوامل البيئية. إذاً كلها تقوم جذورها بحركة شد البصلة أو الساق لتبقيها تحت سطح التربة حفاظاً على النبات من العوامل البيئية الخارجية.

1. مجموع جذري ليفي: وهي جذور عرضية وتنشأ من أي جزء ما عدا الجذر الأولي الذي يموت مبكراً أو ينمو ضعيفاً. ويلاحظ تفرع هذه الجذور العارضة في بعض الأحيان إلى ثانوية وثالثية. كما في الأقماح.
2. مجموع جذري وتدي: قد يكون مغزلياََ كما في الشوندر أو مخروطياََ كما في الجزر أو وتدي متكور كما في اللفت، وهذا الجذر ينشأ ويتضخم انطلاقاََ من الجذير الأولي وتختص به ثنائيات الفلقة وعريانات البذور ويمتاز بسيطرة الجذر الرئيسي مدى حياة النبات.
3. مجموع مختلط: كما في نبات الفريز الحراجي أي نميز فيه النمطين الليفي والوتدي معاً.

هي مجموعة من الخلايا البرنشيمية الحية تكثر فيها الفجوات وتتآكل باستمرار في النوع النباتي الواحد. حجمها دائما ثابت ولكن الحجم متغير بين الأنواع - طولها لا يزيد عن (1 مم). تتواجد في قمة الجذر من الأسفل بشكل عام في كل النباتات ما عدا النباتات المائية إلا في حالة نبات الياسنت المائي الذي تحيط بجذوره الطافية قلنسوة طولها 1 سم لتحميه من الحشرات وعادة ما تحيط إحاطة كاملة بمخروط قمة النمو الميريستيمي للجذر.

منشأها ميرستيم الكاليبتروجين الذي يقع بين مخروط النمو والقلنسوة في أحاديات الفلقة مثل القمح. أما في في ثنائيات الفلقة مثل الفول فيكون المنشأ ميرستيم الكاليبتروجين والديرماتوجين. تقوم القلنسوة بالوظائف التالية:

1. حماية القمة النامية.
2. مركز للانتحاء الأرضي الموجب.
3. مصدر غني بالطاقة للخلايا الجنينية.
4. تسهل اختراق الجذر للتربة بفضل الإفرازات المخاطية الناتجة عن خلاياه.

وظيفتها تلوين المواد المشجعة على الانقسام مثل الهرمونات أو أنها تقوم بتصنيع تلك الهرمونات. خلاياها تتصف بما يلي: 1- البروتين فيها تركيزه منخفض. 2- الـ حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين والـ حمض نووي ريبوزي كميتها قليلة. 3- السيتوبلاسم فيها قليل. 4- الشبكة الإندوبلاسمية (البلاسما الداخلية) كميتها قليلة. 5- كمية الميتاكوندريا فيها قليلة. ووجد أن عدم نشاطها يعود لموقعها وليس لصفات خاصة بالنسيج فمثلاً لو زرع هذا النسيج في بيئة ملائمة فإنه ينشط وينقسم.

مسؤولة عن نمو الجذور طولاََ ويعود ذلك إلى: 1- الانقسام المتكرر. 2 - تطاول هذه الخلايا.

أقسامها:

1. منطقة الميرستيم القمي.
2. منطقة الاستطالة .

وهي منطقة مخروطية خلاياها تنقسم باستمرار وذلك لتعويض الخلايا التي فقدت بالاستطالة أو بالتمايز. وتتصف خلاياها بما يلي :

• طولها لا يتجاوز 1 مم.
• فجواتها معدومة (لقلة الفضلات).
• البروتوبلاسم كثيف ومركز.
• لونها أصفر.
• أنويتها ضخمة.
• جدرها رقيقة.

يبلغ طول منطقة الاستطالة أو القمة النامية من 1 إلى 10 مم. خلاياها لا تنقسم بل تستطيل ويختلف معدل الاستطالة من 2 إلى 10 مم يومياََ حسب نوع وظروف النبات.

طولها من(1.5 إلى 2 مم) وتمتاز بأنها تتقدم باستمرار مع نمو الجذر وهي في حالة تجدد مستمر أي تنشأ أوبار فتية دائماََ من استطالة خلايا البشرة وبالتالي فإن الأوبار تلامس تربة جديدة دائماََ مع كل اندفاع جديد نحو الأسفل من قبل الجذر وهذا يفيدنا في معرفة أهمية الأوبار الماصة في اختيار النباتات المتحملة للجفاف ومعدل الاستطالة اليومي يختلف من نبات إلى آخر فهو من 2 - 10 ملم يومياً.

أصل الوبرة الماصة خلية بشرة تطاول جدارها الخارجي وشكل نتوءاََ هاجر إليه كل من السيتوبلاسما والنواة. ولهذه الوبرة إفرازات مخاطية وتفيد في:

1- التصاقها بحبيبات التربة. 2- تفكيك المركبات الكيميائية وخاصة الفوسفورية منها. 3- تقوم الوبرة بامتصاص محلول التربة وبالتحديد شوارده وإذا غابت الشوارد المعدنية من الوسط أو لم تتوفر في منطقة الامتصاص فبعض النباتات تعتمد على الفطور في عملية التغذية.

طول الوبرة يصل إلى 1 مم ففي 1 مم 2 من جذور الذرة مثلاَََََََ يوجد 1900 وبرة، والطول الكلي للأوبار الماصة يصل إلى 4 كم لنبات الذرة. يصل طول أوبار جذور نبات الكوسا خلال كامل موسم النمو إلى 25 كم. يمتد عمر الوبرة من عشرة أيام إلى 20 يوماً، وقد تتخشب الوبرة في الظروف الجافة أو الرطبة فتكتسب صفة الديمومة كما في نبات الغلاديشيا.

وهي منطقة الجذور الجانبية وهي المنطقة الأقرب إلى سطح التربة وتحاط بطبقة من الفلين وفيها تكون النسج قد أكملت تمايزها وتشكل المساحة العظمى من الجذر، ومنها نلاحظ نشوء جذور جانبية.

تحتوي جميع جذور النباتات على نفس البنية الابتدائية وخاصةً في منطقة الأوبار الماصة وما يعلوها. وتتألف هذه البنية من مجموعة من النسج الأولية والتي تمايزت عن نشاط النسيج الجنيني الأولي وفي حال قمنا بعمل مقطع عرضي في جذر نبات فإننا سوف نلاحظ أسطوانتين لهما نفس المركز:

- تسمى الخارجية منها بالـ (Cortex) أي القشرة الأولية. - أما الداخلية فهي الاسطوانة الوعائية المركزية.

لتوضيح مفهوم القشرة الأولية:

فإنها تقسّم إلى عدة طبقات من الخلايا وهي من الخارج إلى الداخل: أدمة خارجية - أدمة متوسطة - أدمة داخلية. وفي عاريات البذور مثل الصنوبر وثنائيات الفلقة يكون عمر هذه القشرة قصير نسبياً لأن الكامبيوم يتمايز وبسرعة ليشكل البنية الثانوية والتي تحلّ مكانها. أما في أحاديات الفلقة فإن القشرة الأولية تستمر طيلة حياة النبات ولكن تساندها نسج متفلنة داعمة تلي البشرة الخارجية تماماً، ومن الطبيعي أن يزداد قطر الجذر في الحالة الأولى ولا يزداد في الحالة الثانية.

• الأدمة الخارجية

وهي طبقة واحدة أو عدة طبقات، وهي نسيج واقي، وفي منطقة الأوبار الماصة تستطيل خلاياها ومع نمو الجذر تتمزق الشعيرات ويحلّ مكانها الطبقة الخارجية للأدمة المتوسطة ويتم هذا عادةً في منطقة النضج وتغدو الخلايا متفلنة الجدران ما عدا بعض الخلايا التي تخلو من التفلن لتسمح بمرور الماء والغازات.

• الأدمة المتوسطة

خلاياها كبيرة ضخمة مستديرة رقيقة الجدار تحتوي على النشاء أحياناً. ولا تحتوي على اليخضور باستثناء: - الجذور التي تنمو في الضوء كما في جذور النباتات المائية (نبات ابن سينا). - جذور تنفسية كما في تين المطاط.

• الأدمة الداخلية (البشرة الداخلية)

وهي صف واحد من الخلايا المتراصة وتمتاز خلاياها بأنها وفي مراحل متقدمة يحصل عليها ترسب عندئذٍ تسمى بشريط كاسبار، ويختلف شكل الترسب ما بين أحادي الفلقة وثنائي الفلقة فهو في أحادي الفلقة يكون بشكل حرف (U) وفي ثنائي الفلقة يكون بشكل مماسي.

شريط كاسبار وخلايا العبور :

هو خاصية البشرة الداخلية للجذر. إن وظيفة البشرة الداخلية حتى الآن غير أكيدة إلا أنه يعتقد أن الترسبات الآنفة الذكر تمنع مرور الماء والذائبات خلال جدران الخلايا وتحصره فقط ضمن البروتوبلازم الحيّ لخلايا البشرة الداخلية حيث تحدث عملية انتقاء واختيار وترتيب الدور.

في أحاديات الفلقة تبقى بعض خلايا البشرة الداخلية بدون تغلظ وتدعى بخلايا المرور أو العبور (Passage cell) ومن خلالها يتم تأمين كل التبادل المائي والغذائي ما بين الاسطوانة المركزية والقشرة وما يليها (أي التربة). بينما في ثنائيات الفلقة لا توجد مثل هذه الخلايا لأن طبيعة التغلظ تسمح بأن تكون هذه الخلايا قابلة للتبادل بدون أي عائق.

1- هي مسالك لانتشار الماء والغازات بفضل كثرة المسافات البينية بين خلاياها. 2- تخزين الغذاء كما في ثنائيات الفلقة. 3- نقل الماء والأملاح الممتصة من قبل الشعيرات الجذرية إلى خلايا الأوعية الناقلة التي هي داخل الاسطوانة المركزية.

وينتقل الماء والأملاح عادة بالآليات التالية:

1- نتيجة الاختلافات الحادثة في الجهود الأسموزية ما بين الخلايا. 2- نتيجة الفروق في تراكيز الأيونات بين الشعيرات وخلايا القشرة. 3- نتيجة فقد الماء من الأجزاء الهوائية. ويجب أن تتصادف الخلايا الغير متفلنة مع خلايا العبور وهذه الخلايا بدورها يجب أن تلتقي دائماً مع أوعية خشبية ناقلة في أحاديات الفلقة. إن القشرة نسيج سميك في ثنائيات الفلقة وخلاياه أصغر وقليل السماكة في أحاديات الفلقة. والسبب يعود لميزة التخزين كما في الشوندر السكري والجزر والبقدونس. الأسطوانة المركزية :

إن جميع البذريات تمتاز بوضوح الاسطوانة المركزية التي تستقل وتنفصل عن القشرة.

- تمتاز الجذور أيضاً بوضوح اسطوانتها أكثر من السوق لأنها متصلة في أكثر امتداداتها في الجذور بينما في الساق فإن الاسطوانة المركزية تفاجئ دوماً بانقطاعات بسبب أماكن خروج الأوراق. وتتألف الاسطوانة المركزية من:

• الحزم الوعائية الناقلة (الجهاز الناقل).
• الكامبيوم.
• المحيط الدائر.
• المخ.

1- توصيل المغذيات نحو الساق والأوراق باتجاه علوي. 2- إكساب الجذر صلابة. 3- تلعب دوراً في توصيل الأغذية المخزنة في الجذر. وظيفة اللحاء هي نقل الغذاء من الأوراق إلى باقي خلايا النسج النباتية. إن التواجد التبادلي بين الخشب واللحاء في الجذر يجعلهما على اتصال مباشر كلاهما مع قشرة الجذر. بحيث يمركل من الماء والأملاح إلى الاسطوانة الوعائية بدون عائق، أو يمر الغذاء إلى القشرة (أي بالعكس) لتخزنه وبدون عائق أيضاً سواء أحادي أو ثنائي الفلقة.