تحقیق جذب آب توسط ریشه در گیاهان

دسته: پژوهش ها

فرمت فایل: doc

حجم فایل: 35 کیلوبایت

تعداد صفحات فایل: 21

تحقیق جذب آب توسط ریشه در گیاهان

تحقیق رابطه آب و خاک

ارتباط گیاه با آب عمدتا از طریق ریشه صورت می گیرد. بنابراین در بررسی روابط آب و گیاه باید به سیستم ریشه ای گیاهان و نقش آن درجذب آب و نمو گیاه نیز توجه شده سیستم های ریشه ای در گیاه چهار وظیفه مهم بر عهده دارند که عبارتند از: عمل کردن به عنوان لنگر گیاه، جذب آب و مواد غذایی، ساختن ترکیبات آلی و ذخیره مواد غذایی مورد نیاز گیاه آب در طول گرادیان پتانسیل از طریق ریشه ها، ساقه ها و برگهای گیاه از خاک به اتمسفر حرکت می کند.

آب در طی جذب به وسیله سیستم ریشه ای در دو مسیر مجزا حرکت می کند یکی از طریق بافت بین سلولهای اپیدری سطح ریشه و آوندهای چوبی درون مغز ریشه و دیگری از طریق کاپیله ی موجود بین نقطه ای که به داخل آوند چوبی جذب می شود و قاعده بخش های هوایی می باشد.

فرآیندهای جریان کاپیلاری در بخشی که مسیرهای آوند چوبی را برای حرکت آب نشان می دهد توضیح خواهیم داد ولی با این وجود در ریشه ها جریان کاپیلاری می تواند تحت تاثیر ورود آب در طول مسیرآوند چوبی قرار گیرد و باعث شود جریانها و پتانسیل ها مستقل از اثر بعد کاپیلاری تغییر کنند. این امر محاسبه جریان آوند چوبی در ریشه ها را پیچیده می کند و ممکن است به علت اختلال در تلاطم جریان غشایی که در اثر ورود آب به دیواره آوند به وجود می آید باعث انحراف از جریان پوئی سیول شود. اگر چه این اثرات پیشگویی جریان آب را در قسمت های مختلف سیستم ریشه ای بی نهایت مشکل می کند ولی بعضی از دانشمندان سعی کردند خصوصیات ضروری جریان کاپیلاری را در یک سیستم ریشه گندم شبیه سازی کنند.

حرکت آب از طریق بافت ریشه می تواند از طریق مسیرهای دیگری نیز صورت گیرد که این موضوع را در بخش مسیرهای حرکت آب خواهیم گفت.

برخی از ساختمانهای بافت ریشه که قبل از ورود به آوند چوبی باید از آنها عبور کند به علت اختلاف در مورفولوژی سلولهای آنها بر حرکت آب اثر خواهد گذاشت.

بیشترین اثر در رابطه با تغییرات مورفولوژی سلولها به علت بلوغ بافت های مختلف و چوب پنبه ای شدن آنها، بخصوص در آندودرم می باشد. سلولهای آندودرمی ریشه گیاه نواری غیر قابل نفوذ را دو دیواره های شعاعی سلولها تشکیل می دهد که حلقه کاسپاری نام دارد. و مانع از حرکت آب در دیواره سلولها در این نقطه می شود. بلوغ باعث ضخیم شدن حلقه کاسپاری و به دنبال آن چوب پنبه ای شدن دیواره های تماسی می شود و به طور فزاینده ای مانع از حرکت آپولپلاتیک آب در آندودرم می گیرد. آب برای پیمودن آندودرم، باید وارد سیمپلاست شود و از طریق پلاسمودرماتا مستقیما به آوند چوبی عبور کند و قبل از اینکه وارد آوند چوبی شود دوباره در آپوبلاست پارانشیم مغزی نفوذ کند. بر طقبق مشاهدات هیجین بوتام عبور از دیواره آوندهای چوبی بالغ ممکن است همچنین با چوب پنبه ای شدن وتفلفات پروتوپلاسم باقیمانده و پلاسمودزماتای آن محدود شود.

جذب آب به وسیله ریشه ها:

سیستم های ریشه ای گیاهان زراعی معمولا در لایه های سطحی خاک که دارای مقدار زیادی مواد غذایی قابل دسترس بود. و به وسیله بارندگی یا آبیاری مجدداً مرطوب می شوند بیشتر متمرکز می شود.

البته ریشه را می توان جهت نفوذ به عمق خاک از طریق خشکی طولانی سطح خاک یا وجود سطح اسیتایی آب در منطقه ریشه دهی تحریک نمود. دو خصوصیت مهم سیستم های ریشه ای گیاهان زراعی بر حذف آب توسط آنها اثر می گذارد. اولین خصوصیت تراکم زیاد ریشه است که می تواند باعث تخلیه سریع آب قابل دسترس لایه های سطحی خاک و دیگری نفوذ ریشه به اعماق است که میتواند حجم بیشتری از آب خاک را در مقایسه با آنچه لایه های سطحی می تواند تامین کند برای گیاه قابل دسترس کند.

جذب آب به وسیله ریشه های عمیق تا حدودی تحت تاثیر ریشه ها در خاک و مقاومت های ایجاد شده بو وسیله طول آوند چوبی مورد نیاز برای انتقال آب به سطح خاک قرار می گیرد. بعد از اینکه مقاومت آوند چوبی به انتقال آب به حساب آورده شد، پس جذب آب به وسیله ریشه ها در هر لایه ای از خاک عمدتا تحت تاثیر مقاومت های شعاعی نسبت به حرکت آب از خاک به سطح ریشه و پس از طریق بافت های ریشه به آوند چوبی قرار می گیرد. از این پس برای سهولت، جذب آب به عنوان فرایندهای موثر در حرکت آب به طور شعاعی از خاک به ریشه و در ریشه تا زمانیکه وارد آوند چوبی می شود در نظر گرفته خواهد شد. این امر شامل اثر مقاومت های شعاعی در خاک و در ریشه می شود. به همین ترتیب انتقال آب به فرایندهای موثر در حرکت آب به طور محوری در آوندهای چوبی در گیاه نیز نسبت داده می شود. این امر شامل مقاومت های نوع پوئی سول و احتمالا جاذبه می شود.

بنابراین یک سیستم ریشه ای تحت تاثیر جذب نسبی آب به وسیله بخش های مختلف ریشه قرار می گیرد، این موضوع به خصوص جائیکه ریشه ها تنک هستند صادق است. مدارک زیادی حاکی از جذب ترجیحی آب به وسیله بخشی از ریشه است که درست در پشت منطقه طویل شدن قرار گرفته است.

در بعضی گونه ها مانند ذرت وجود جذب آب و یون ها تحت تاثیر سو چوب پنبه ای شدن آندودرم تا 30-20 سانتیمتری از نوک ریشه قرار نمی گیرد.

در حدود cm10 از نوک جذب آب معمولا به حداکثر خود می رسد. چوب پنبه ای شدن- ریشه ها در رابطه با پیری مقاومت به جذب آب و یونها را به خصوص یا چوب پنبه ای شدن آندودرم افزایش می دهد.

در خاک خیلی مرطوب یا برای ریشه هایی که در محلول های غذایی هستند احتمالا قسمت عمده آب به وسیله بخش های غیر چوب پنبه ای ریشه جذب می شود. با این وجود با غیراشباع شدن خاک اطراف ریشه یک مقاومت قابل ملاحظه در منطقه ریشه می تواند به طور فزاینده ای به مقاومت کلی نسبت به جذب آب کمک کند. که در واقع این موضوع به خصوص در اطراف بخش هایی از ریشه که جذب فعال تری دارند بیشتر صادق است.

این مقاومت مقادیر جذب آب به وسیله بخش های جوانتر و مسن تر ریشه را متوازن می کند، در نتیجه، اغلب مشاهده می شود که بدون توجه به اختلافات در پراکنش ریشه بین گونه ها یا اختلاف در پراکنش ریشه های جوانتر در پروفیل یک خاک یکنواخت، جذب آب به طور موثری در واحد طول ریشه در کل سیستم ریشه یکنواخت است.

دومین تک لپه ایها و دولپه ایها تفاوت زیادی از نظر معماری ریشه وجود دارد. در دو لپه ایها، ریشه اولیه و ریشه های جانی کل سیستم ریشه ای را تشکیل می دهند در حالیکه در تک لپه ایها، ریشه اولیه و ریشه های بذری از جنین بذر منشا گرفته اند. و معمولا به وسیله ریشه های نابجا (ریشه های گره ای) که از گره های قاعده ساقه تولید می شوند تکمیل می شود.

بسیاری از گونه های گیاهان زراعی دو لپه یک ریشه راست بزرگ دارند که می تواند باعث نفوذ ریشه به عمق شود.

به عنوان مثال در یونجه و سویا ریشه هایی مشاهده شد. که پایین تر از 2 متری قرار دارند. این امر باعث می شود که چنین گونه هایی از اثرات خشکی ناگهانی اجتناب کنند. با این وجود توسعه جانبی و تراکم نسبی این نوع سیستم ریشه اولیه ممکن است تا حدودی رقابت را برای آب و مواد غذایی در لایه های سطحی خاک محدود کند.

اگر چه استثنائاتی وجود دارد ولی تولید تعداد زیادی ریشه های گره ای در گیاهان زراعی تک لپه می تواند باعث تراکم زیاد ریشه در سطح خاک گردد و باعث شود که تعداد کمی ریشه به عمق نفوذ کند. در غلات این سیستم ریشه باعث می شود که ریشه از خاک سطحی زیاد از حد بهره برداری کند و فرصت کافی برای استفاده از ذخائر آب زیر سطحی نداشته باشد.

لازم به ذکر است که با وقوع یک خشکی ناگهانی چنین گیاهانی چنین گیاهان زراعی به سرعت سطح خاک را خشک کرده و بلافاصله از اثرات تنش آب صدمه می بینند و اغلب فرصت کافی برای سازگاری تنش از طریق تغییر در پتانسیل اسمزی یا از طریق تسریع بخشیدن در تکمیل سیکل زندگی خود ندارند.

این دو واکنش ها می توانند شدت کاهش عملکرد در اثر تنش آب را تا حدی تعدیل کنند.

جذب آب فرآیند مستقلی نبوده بلکه به میزان آبی که به صورت تعرق از نبات خارج می شود وابسته است. حتی تا حد زیادی تعرق، جذب آب را کنترل می کند. جذب و تعرق به وسیله ستون پیوسته آب که در سیستم آوندی نباتات وجود دارد بهم مربوط می شوند. بنابراین حرکت آب از خاک به هوا از طریق گیاهان به صورت مجموعه به هم پیوسته ای از فرایندهای در نظر گرفته می شود که در آن کندترین فرایند و یا به عبارت دیگر مرحله ای که شدیدترین مقاومت نسبت به حرکت آب در آن رخ می دهد سرعت کلی تعرق در کنترل می کند. ماده رنگی وارد آن نخواهد شد بلکه حتی شیره از داخل آن وارد ماده رنگی می شود. آبی که در آوندهای نباتات سریع التعرق جریان دارد تحت فشاری کمتر از یک اتمسفر قرار دارد در حالی که در نباتاتی که تعرق آنها کند است آب موجود در آوندها تحت فشار مثبت (بیشتر از یک اتمسفر) است که این فشار اصطلاحا فشار ریشه ( root Pressure) نام دارد.

وجود چنین تفاوتها حاکی از آن است که جذب آب توسط گیاهان سریع التعرق ممکن است به علت مکانیسمی باشد که طرز کار آن با مکانیسم موجود در نباتاتی که تعرق کند دارند متفاوت باشد. جذب در اثر فشار ریشه فقط در ریشه های سالم که از تهویه خوبی برخوردارند به وقوع می پیوندد و به نظر می رسد که فشار ریشه ای به فعالیت سلولهای زنده ریشه بستگی داشته و از این نظر آن را اصطلاحا جذب فعال گفته اند. برعکس، جذب آب به وسیله شاخه های معرق از طریق ریشه های بی رمق و مرده و یا حتی بدون ریشه نیز امکان پذیر است. به نظر می رسد نقش ریشه در نباتات معرق شبیه سطوح جذب کننده غیرفعال باشد که در آن حرکت آب به صورت جریان توده ای صورت می گیرد. از این نظر این فرایند را جذب غیرفعال نام نهاده اند.

تمامی جذب آب از خاک به ریشه در امتداد شیب نزولی پتانسیل آب صورت می گیرد ولی علت این شیب در جذب فعال و غیرفعال متفاوت است. در جذب فعال که در نباتات کند تعرق رخ می دهد کاهش پتانسیل آب در شیره آوندی تماما و یا اکثرا به دلیل تجمع اجسام حل شدنی در آوندها بوده و فشار شیره آوندی مثبت است اما در طی جذب غیرفعال در گیاهان سریع التعرق غلظت اجسام حل شدنی در شیره آوندی کم بوده و پائین افتادن پتانسیل آب در درجه اول در اثر کاهش فشار یا ایجاد مکش در شیره آوندی است.

درمورد جذب فعال و پیدایش فشار ریشه نظریات متعددی وجود دارد که می توان آنها را به سه گروه تقسیم کرد. دسته اول نظریاتی است که در آن تصور میشود سلول های ریشه دارای فعالیت تراوشی بوده و اجسام از جمله آب را به خارج میراند. دسته دوم بر وجود نیروهای الکترواسمزی تاکید داشته و نظریه سوم بر این فرض استوار است که جذب فعال یک فرآیند ساده اسمزی است و عمل سلول های ریشه در این فرایند شبیه غشاء نیمه تراوای اسمزسنج (اسمومتر) است.

در این مورد تفاوت بین نفوذپذیری قسمت داخلی و خارجی سطوج سلولهای ریشه را موجد تراوش آب به داخل آوندهاست. بدین ترتیب که اگر غلظت اجسام حل شدنی در یک طرف سلول از طرف دیگر آن بیشتر باشد تراوش یک جهته آب و راندن آن به داخل آوندها امکان پذیر است. با این وجود نظریه تراوش امروزه کمتر مورد قبول قرار می گیرد. زیرا نفوذپذیری زیاد غشاء های سلولی در مقابل حرکت آب جذب غیر اسمزی آب را بسیار نامحتمل می سازد.

در سالهای اخیر تعدادی از محققین فشار ریشه را به حرکت الکترو اسمزی آب به داخل آوندها منسوب کرده اند. این تبیین جالب توجه است زیرا این امر به خوبی شناخته شده است که می توان تحت تاثیر یک جریان الکتریکی، آب را از یک غشاء عبور داد. اگر نفوذپذیری غشاء ها ثابت بماند، حجم جریان کم و بیش با تفاوت بین پتانسیل الکتریکی نسبت مستقیم داشته و جهت جریان به طرف قطبی است که با غشاء مورد نظر هم علامت باشد. از آنجایی که غشاء های سلولزی که با آب در تماسند دارای بار منفی می باشند، آب به طرف قطب منفی، که در قسمت داخلی ریشه قرار دارد حرکت می کند. اختلاف پتانسیل بین سطح و قسمت داخلی حدود 100 میلی ولت است ولی چنین کمیتی ناچیزتر از آن است که بتواند موجب جریان قابل توجهی از آب گردد.

نظریه های اسمزی آب می تواند به وسیله پدیده اسمزی از محلول رقیق خاک که دارای فشاری معادل 3/0 – بار است وارد شیره های آوندی از پتانسیل آن برابر 2/0- بار است بشود. آب در حین حرکت از سلولهای پوستی پارانشیمی متورم با پتانسیل اسمزی 5- یا 6- بار ولی با پتانسیل آب فقط 1- بار می گذرد. چنین گیاهی با فشار ایستایی 5/0 بار در شیره آوندی خود ممکن است در ریشه چنان فشاری ایجاد نماید که باعث ترشح آن به خارج گردد. اولین کسی که از این اصول برای تفسیر فشار ریشه استفاده نمود اتکیننر (Atkins) بود که اظهار داشت (جریان آب از خاک به قسمتهای چوبی ریشه ها از طریق سلولهای پوستی صورت می گیرد) زیرا فشار اسمزی خاک به مراتب بیشتر از آوندها بوده و چون سلولها در اثر فشار داخلی کاملا آماس شده هستند صرفا به عنوان یک غشا نیمه تراوای پیچیده عمل می کنند. برخی متخصصان در تبیین اسمزی ریشه را اسمزسنجی می پندارند که در آب در امتداد شیب نزولی پتانسیل آب از قسمت خارجی به داخلی ریشه و از میان یک غشا نیمه تراوا که از بافتهای اندودرمی یا بافتهای دیگر تشکیل یافته است جریان دارد. مشکل اصلی در تفسیر نظریه اسمزی فشار ریشه، توضیح این مساله است که چگونه می توان غلظت مواد محلول در مجاری آوندهای ریشه را به نحوی حفظ کرد که بتواند شیب لازم جهت ایجاد پتانسیل آب را در ریشه ها بوجود آورد.

اهمیت نسبی جذب فعال و غیرفعال

جذب فعال از نظر اقتصاد آب در بیشتر و شاید تمام گیاهان از اهمیت ناچیزی برخوردار است. فشار ریشه و پدیده های مربوط به آن صرفا نتیجه اتفاقی این حقیقت است که تجمع نمک در مغز انواع ریشه ها تولید اختلاف پتانسیل آب نموده که متعاقب آن جریان آب به طرف داخل صورت گرفته و فشار شیره آوندی بالا می رود. اهمیت جذب فعال ناشی از چند دلیل است:

1- حجم مقدار آب مترشحه از ساقه ها به ندرت بیشاز چند درصد حجم آب تعرق یافته از گیاهان سالم مشابهی است که در شرایط مناسب از نظر تعرق قرار گرفته اند.

2- قدرت جذب آب از محلولهای غلیظ و خاکهای خشک توسط گیاهان سالم بیش از سیستمهای ریشه ای گیاهانی است که قسمت راس آنها قطع شده است.

3- گرچه نمی توان فشار ریشه را در گیاهان معرق مشخص کرد ولی اگر چنانچه قسمتهای هوایی این گیاهان قطع گردد جذب آب از کنده ریشه صورت خواهد گرفت.

4- در گروههای بسیار زیادی از گیاهان فشار ریشه به ندرت در کنده ریشه مشاهده می شود. گاهی اوقات گفته می شود که جذب فعال، گرچه از نظر کیفیت دارای اهمیت چندانی نیست، ولی پدیده ای است که دائما صورت گرفته و تکمیل کننده جذب غیرفعال است.

شواهد موجود دلالت دارند که بیشتر و شاید تمام آبی که توسط گیاهان معرق جذب ریشه ها می گردد از طریق غیرفعال انجام می پذیرد. میزان جذب فعال فقط در گیاهانی قابل اندازه گیری است که تعرق آنها کند بوده و جذب فعال بیشتر از میزان تعرق است.

عبارات کلیدی

  • تحقیق جذب آب توسط ریشه در گیاهان
  • تحقیق جذب آب توسط ریشه در گیاهان
  • جذب آب توسط ریشه در گیاهان
  • پروژه جذب آب توسط ریشه در گیاهان
  • دانلود جذب آب توسط ریشه در گیاهان
  • درباره جذب آب توسط ریشه در گیاهان
  • پایان نامه جذب آب توسط ریشه در گیاهان