تويت
الجذور أو الجذر (root) في علم النبات هو الجزء الذي يتواجد تحت سطح الأرض في النباتات الوعائية. وظائف الجذر الأساسية هي تثبيت النبات، وامتصاص الماء والمواد الذائبة وإيصالها حتى الساق، وحفظ الغذاء الاحتياطي. ويمتاز الجذر عن الساق (stem) أساسًا بافتقاره لآثار الأوراق والبراعم، وبامتلاكه لـ قلنسوة الجذر (root cap)، وامتلاكه للفروع التي تنشأ من الأنسجة الداخلية لا عن البراعم (buds).
أنواع الجذور وأنظمتها
الجذر الأولي (roots primary) أو الجذير (radicle)، هو أول ما يظهر حين تنبت البذرة (seed). ينمو باتجاه الأسفل داخل التربة؛ مثبتًا الشتلة. يغدو الجذير جذرًا وتديًا أو رئيسيًا (taproot) ينمو للأسفل في كلٍ من عاريات البذور (gymnosperms) وذوات الفلقتين (dicotyledons)، وهي من كاسيات البذور (angiosperms) التي لها ورقتي بذرة، بينما تنمو الجذور الثانوية (roots secondary) لتشكل نظام الجذر الوتدي. يخدم الجذر الوتدي في بعض النباتات، مثل الجزر واللفت كمخزن للغذاء.
تمتلك الأعشاب وذوات الفلقة الواحدة (monocotyledons) -وهي من كاسيات البذور ذات ورقة البذرة الواحدة- نظام الجذر الليفي (fibrous root)، الذي يتميز بكتلة من الجذور ذات أقطار متساوية. ولا تنبثق هذه الشبكة كأفرع من الجذر الأولي بل تتألف من جذور متفرعة تبرز من قاعدة الساق.
تنبثق بعض الجذور العَرَضيّة (adventitious roots) من عضو لا من الجذر، غالبًا من ساق وأحيانًا من ورقة. وهي كثيرة بالأخص في السيقان تحت الأرض، مثل الجذامير أو الرايزومات (rhizomes)، والجعثن أو الكورمة (corms)، والدرنات (tubers)، وتجعل عملية التكاثر الخضري لكثير من النباتات عبر قطع من السيقان أو الورق ممكنًا.
تعرف أنواع محددة من الجذور العرضية بالجذور الهوائية (aerial roots) وهي إما تعبر لمسافة ما خلال الهواء قبل أن تصل التربة أو تبقى معلقة بالهواء. تساهم بعضها، كما هو الحال في الذرة والكاذي وأشجار تين الهند (banyan)، في ترسيخ النبتة في التربة. في كثير من النباتات الهوائية (epiphytic plants)، مثل العديد من أنواع السحلبيات (orchids) والتيلاندسيا (tillandsia)، تكون الجذور الهوائية فيها هي الوسيلة الأساسية للتعلق بالسطوح غير الترابية مثل نباتات أخرى أو الصخور.
يوجد عدد من الجذور المتميزة الأخرى في النباتات الوعائية، المكورات التنفسية أو الجذور التنفسية (Pneumatophores)، تتواجد بكثرة في أنواع الأيكة الساحلية أو المانجروف (mangrove) التي تنمو في مسطحات طين الملح، وهي جذور جانبية تنمو باتجاه الأعلى عابرة الطين والماء لتقوم بدور استنشاق الأكسجين وتزويده لنظام الجذر الأولي المغمور في الماء والطين.
جذور بعض النباتات الطفيلية (parasitic plants) مصممة بشكل ممصات (haustoria) تنغرس في النظام الوعائي للنبات المضيف (العائل) لإطعام النبتة الطفيلية.
تعتمد العقد الجذرية (nodular roots) لكثير من أعضاء فصيلة البقوليات (pea family) على بكتيريا تكافلية تعمل على تثبيت النيتروجين (nitrogen fixing)، وكذلك كثير من جذور النبات تعتمد على اتحادات معقدة مع فطريات جذرية (mycorrhizalsoil fungi)؛ يعتمد عدد من النباتات المتطفلة على الفطريات (mycoheterotrophic plants) والتي لا تقوم بعملية البناء الضوئي، مثل الغليون الهندي (Indian pipe) على الفطريات بشكل كلي للحصول على الغذاء.
علم التشكُّل (المورفولوجيا Morphology) والنمو
يزيد طول الجذور من نهاياتها فقط. يغطى أقصى طرف الجذر بقلنسوة جذر ذات شكل قمعي؛ تعمل على حماية الطرف عندما ينمو ويتخلل التربة. ويقع خلف قلنسوة الجذر تمامًا النسيج الإنشائي النباتي القمي (apical meristem)، وهو نسيج خلايا تنقسم بنشاط.
تضاف بعض الخلايا التي ينتجها النسيج الإنشائي النباتي القمي إلى إلى قلنسوة الجذر، لكن أغلبها تضاف إلى منطقة الاستطالة، التي تقع فوق المنطقة النسيجية تمامًا. وهناك حيث منطقة الاستطالة تحدث زيادة الطول.
تقع فوق منطقة الاستطالة منطقة النضوج، حيث الأنسجة الأولية للجذر تنضج وتكمل عملية تمايز الخلية التي تبدأ من الجزء العلوي للمنطقة النسيجية الإنشائية (meristematic region).
الأنسجة الأولية للجذر كالتالي من الخارج إلى الداخل: الأدمة الخارجية أو البشرة (epidermis)، والقشرة (cortex)، والأسطوانة الوعائية (vascular cylinder). تتألف الأدمة الخارجية من خلايا جدارية رقيقة من طبقة واحدة من الخلايا في العادة.
يُمتص الماء والمعادن الذائبة عبر الأدمة الخارجية، وتتحسن هذه العملية بشكل كبير في النباتات الأرضية بفضل وجود الجذور الشُعيرية (root hairs)، وهي زيادات رفيعة أنبوبية لجدار خلايا الأدمة الخارجية التي توجد في منطقة النضج. وتقود عملية امتصاص الماء الضغط الأسموزي (التناضحي) الذي يحدث للأسباب التالية:
ضغط الجذر مسؤول جزئيًا عن ارتفاع الماء في النباتات، لكن لا يمكن الاعتماد عليه وحده في نقل المياه إلى قمم الأشجار الطويلة.
توصل القشرة الماء والمعادن الذائبة عبر الجذر من الأدمة الخارجية إلى الأسطوانة الوعائية، ثم تنقل بعد ذلك إلى بقية أجزاء النبتة. كما تخزن القشرة الغذاء المنقول باتجاه الأسفل والآتي من الأوراق عبر الأنسجة الوعائية. تتألف أدنى طبقة داخلية للقشرة عادة من طبقة محشوة من الخلايا، تدعى الأدمة الداخلية (endodermis)، وتنظم تدفق الأملاح بين القشرة والأنسجة الوعائية.
تقع الأسطوانة الوعائية في جوف الأدمة الداخلية وتحاط بالدائرة المحيطية (pericycle)، وهي طبقة من الخلايا ترفع الجذور المتفرعة. تترتب الأنسجة الموصلة للأسطوانة الوعائية على شكل نجمي. يُشكل النسيج الوعائي الخشبي (xylem tissue) الذي يحمل الماء والمعادن الذائبة إلى نواة النجمة. ويقع النسيج اللحائي (phloem tissue) الذي يحمل الغذاء في مجموعات صغيرة بين رؤوس النجمة.
تُشكل الجذور الأقدم للنباتات الخشبية أنسجة ثانوية تؤدي لزيادة محيطها. تُنتَج هذه الأنسجة الثانوية من الكامبيوم الوعائي (vascular cambium)، وهو طبقة مولدة أحادية الخلية، ومن الكامبيوم الفليني (cork cambium). تظهر الصورة السابقة من خلايا نسيجية إنشائية تقع بين النسيج الأولي الخشبي واللحائي. وعندما تنمو، يُشكل الكامبيوم الوعائي حلقة حول الأسطوانة الوعائية الأولية.
ينتج انقسام الخلية في الكامبيوم الوعائي نسيجًا خشبيًا ثانويًا داخل الحلقة ونسيجًا لحائيًا ثانويًا خارجها. ويدفع نمو هذه الأنسجة الوعائية الثانوية الحلقة الدائرة المحيطية إلى الخارج فاصلة القشرة والأدمة الخارجية. تصبح الدائرة المحيطية كامبيوم فليني، ينتج خلايا فلينية تحل مكان القشرة والأدمة الخارجية.
أنواع الجذور وأنظمتها
الجذر الأولي (roots primary) أو الجذير (radicle)، هو أول ما يظهر حين تنبت البذرة (seed). ينمو باتجاه الأسفل داخل التربة؛ مثبتًا الشتلة. يغدو الجذير جذرًا وتديًا أو رئيسيًا (taproot) ينمو للأسفل في كلٍ من عاريات البذور (gymnosperms) وذوات الفلقتين (dicotyledons)، وهي من كاسيات البذور (angiosperms) التي لها ورقتي بذرة، بينما تنمو الجذور الثانوية (roots secondary) لتشكل نظام الجذر الوتدي. يخدم الجذر الوتدي في بعض النباتات، مثل الجزر واللفت كمخزن للغذاء.
تمتلك الأعشاب وذوات الفلقة الواحدة (monocotyledons) -وهي من كاسيات البذور ذات ورقة البذرة الواحدة- نظام الجذر الليفي (fibrous root)، الذي يتميز بكتلة من الجذور ذات أقطار متساوية. ولا تنبثق هذه الشبكة كأفرع من الجذر الأولي بل تتألف من جذور متفرعة تبرز من قاعدة الساق.
تنبثق بعض الجذور العَرَضيّة (adventitious roots) من عضو لا من الجذر، غالبًا من ساق وأحيانًا من ورقة. وهي كثيرة بالأخص في السيقان تحت الأرض، مثل الجذامير أو الرايزومات (rhizomes)، والجعثن أو الكورمة (corms)، والدرنات (tubers)، وتجعل عملية التكاثر الخضري لكثير من النباتات عبر قطع من السيقان أو الورق ممكنًا.
تعرف أنواع محددة من الجذور العرضية بالجذور الهوائية (aerial roots) وهي إما تعبر لمسافة ما خلال الهواء قبل أن تصل التربة أو تبقى معلقة بالهواء. تساهم بعضها، كما هو الحال في الذرة والكاذي وأشجار تين الهند (banyan)، في ترسيخ النبتة في التربة. في كثير من النباتات الهوائية (epiphytic plants)، مثل العديد من أنواع السحلبيات (orchids) والتيلاندسيا (tillandsia)، تكون الجذور الهوائية فيها هي الوسيلة الأساسية للتعلق بالسطوح غير الترابية مثل نباتات أخرى أو الصخور.
يوجد عدد من الجذور المتميزة الأخرى في النباتات الوعائية، المكورات التنفسية أو الجذور التنفسية (Pneumatophores)، تتواجد بكثرة في أنواع الأيكة الساحلية أو المانجروف (mangrove) التي تنمو في مسطحات طين الملح، وهي جذور جانبية تنمو باتجاه الأعلى عابرة الطين والماء لتقوم بدور استنشاق الأكسجين وتزويده لنظام الجذر الأولي المغمور في الماء والطين.
جذور بعض النباتات الطفيلية (parasitic plants) مصممة بشكل ممصات (haustoria) تنغرس في النظام الوعائي للنبات المضيف (العائل) لإطعام النبتة الطفيلية.
تعتمد العقد الجذرية (nodular roots) لكثير من أعضاء فصيلة البقوليات (pea family) على بكتيريا تكافلية تعمل على تثبيت النيتروجين (nitrogen fixing)، وكذلك كثير من جذور النبات تعتمد على اتحادات معقدة مع فطريات جذرية (mycorrhizalsoil fungi)؛ يعتمد عدد من النباتات المتطفلة على الفطريات (mycoheterotrophic plants) والتي لا تقوم بعملية البناء الضوئي، مثل الغليون الهندي (Indian pipe) على الفطريات بشكل كلي للحصول على الغذاء.
علم التشكُّل (المورفولوجيا Morphology) والنمو
يزيد طول الجذور من نهاياتها فقط. يغطى أقصى طرف الجذر بقلنسوة جذر ذات شكل قمعي؛ تعمل على حماية الطرف عندما ينمو ويتخلل التربة. ويقع خلف قلنسوة الجذر تمامًا النسيج الإنشائي النباتي القمي (apical meristem)، وهو نسيج خلايا تنقسم بنشاط.
تضاف بعض الخلايا التي ينتجها النسيج الإنشائي النباتي القمي إلى إلى قلنسوة الجذر، لكن أغلبها تضاف إلى منطقة الاستطالة، التي تقع فوق المنطقة النسيجية تمامًا. وهناك حيث منطقة الاستطالة تحدث زيادة الطول.
تقع فوق منطقة الاستطالة منطقة النضوج، حيث الأنسجة الأولية للجذر تنضج وتكمل عملية تمايز الخلية التي تبدأ من الجزء العلوي للمنطقة النسيجية الإنشائية (meristematic region).
الأنسجة الأولية للجذر كالتالي من الخارج إلى الداخل: الأدمة الخارجية أو البشرة (epidermis)، والقشرة (cortex)، والأسطوانة الوعائية (vascular cylinder). تتألف الأدمة الخارجية من خلايا جدارية رقيقة من طبقة واحدة من الخلايا في العادة.
يُمتص الماء والمعادن الذائبة عبر الأدمة الخارجية، وتتحسن هذه العملية بشكل كبير في النباتات الأرضية بفضل وجود الجذور الشُعيرية (root hairs)، وهي زيادات رفيعة أنبوبية لجدار خلايا الأدمة الخارجية التي توجد في منطقة النضج. وتقود عملية امتصاص الماء الضغط الأسموزي (التناضحي) الذي يحدث للأسباب التالية:
- تواجد الماء بتراكيز عالية في التربة أكثر منها في خلايا الأدمة الخارجية (حيث تحتوي الملح، والسكر، وغيرها من المواد العضوية المذابة).
- غشاء خلايا الأدمة الخارجية يسمح بنفاذ الماء لكن ليس لكثير من المواد المذابة في السائل الداخلي. تخلق هذه الظروف تدرجًا أسموزيًا (osmotic gradient)؛ فيتدفق الماء إلى خلايا الأدمة الخارجية. وينشئ التدفق قوة تدعى ضغط الجذر (root pressure)، يساعد في سوق الماء خلال الجذور.
ضغط الجذر مسؤول جزئيًا عن ارتفاع الماء في النباتات، لكن لا يمكن الاعتماد عليه وحده في نقل المياه إلى قمم الأشجار الطويلة.
توصل القشرة الماء والمعادن الذائبة عبر الجذر من الأدمة الخارجية إلى الأسطوانة الوعائية، ثم تنقل بعد ذلك إلى بقية أجزاء النبتة. كما تخزن القشرة الغذاء المنقول باتجاه الأسفل والآتي من الأوراق عبر الأنسجة الوعائية. تتألف أدنى طبقة داخلية للقشرة عادة من طبقة محشوة من الخلايا، تدعى الأدمة الداخلية (endodermis)، وتنظم تدفق الأملاح بين القشرة والأنسجة الوعائية.
تقع الأسطوانة الوعائية في جوف الأدمة الداخلية وتحاط بالدائرة المحيطية (pericycle)، وهي طبقة من الخلايا ترفع الجذور المتفرعة. تترتب الأنسجة الموصلة للأسطوانة الوعائية على شكل نجمي. يُشكل النسيج الوعائي الخشبي (xylem tissue) الذي يحمل الماء والمعادن الذائبة إلى نواة النجمة. ويقع النسيج اللحائي (phloem tissue) الذي يحمل الغذاء في مجموعات صغيرة بين رؤوس النجمة.
تُشكل الجذور الأقدم للنباتات الخشبية أنسجة ثانوية تؤدي لزيادة محيطها. تُنتَج هذه الأنسجة الثانوية من الكامبيوم الوعائي (vascular cambium)، وهو طبقة مولدة أحادية الخلية، ومن الكامبيوم الفليني (cork cambium). تظهر الصورة السابقة من خلايا نسيجية إنشائية تقع بين النسيج الأولي الخشبي واللحائي. وعندما تنمو، يُشكل الكامبيوم الوعائي حلقة حول الأسطوانة الوعائية الأولية.
ينتج انقسام الخلية في الكامبيوم الوعائي نسيجًا خشبيًا ثانويًا داخل الحلقة ونسيجًا لحائيًا ثانويًا خارجها. ويدفع نمو هذه الأنسجة الوعائية الثانوية الحلقة الدائرة المحيطية إلى الخارج فاصلة القشرة والأدمة الخارجية. تصبح الدائرة المحيطية كامبيوم فليني، ينتج خلايا فلينية تحل مكان القشرة والأدمة الخارجية.