11:43 م
الانتاج النباتي -
البيولوجيا -
كتب الزراعة
كتاب : محاضرات في فسيولوجيا النبات
يهتم فسيولوجيا النبات بالعمليات الحياتية للنباتات ، ومنذ البداية تم التركيز بشكل كبير على النباتات الأرضية الخضراء الأعلى ، والنباتات ذاتية التغذية (ذاتية التغذية) التي تغذي الحيوانات. تعود جذور فسيولوجيا النبات جزئيًا إلى الزراعة. السؤال المركزي في فسيولوجيا النبات هو كيف تنمو النباتات وتتطور وتتكاثر؟ عندما قام البشر البدائيون بجمع البذور وبدأوا في تربية النباتات الغذائية ، لا بد أنهم لاحظوا أن النباتات تحتاج إلى ضوء الشمس والدفء والرطوبة (ولكن ليست رطبة) للتربة ذات الحرث الجيد ، وأن البذور المأخوذة من النباتات القوية تنتج نباتات قوية. لاحظوا الآثار المفيدة للسماد (مذكورة في الكتاب المقدس ؛ لوقا 13: 8). أنتجت قرون من الممارسة الزراعية أصنافًا وممارسات ثقافية محسّنة ، واعتمدت الدراسات المبكرة لعلم وظائف الأعضاء على هذه المعرفة الأساسية لنمو النبات والتشريح الإجمالي.
كان السؤال الفسيولوجي المبكر هو أين يحصل النبات على المادة التي ينمو بها. في أوائل القرن السابع عشر ، قرر الطبيب البلجيكي يان فان هيلمونت أن المصدر يجب أن يكون الماء وحده. قام فان هيلمونت بزراعة شتلة صفصاف في 200 رطل من التربة ، ولم يضف سوى مياه الأمطار. تم إنتاج شجرة يبلغ وزنها 164 رطلاً مع فقد 57.1 جرامًا (2 أونصة) فقط من التربة. كان على علم بثاني أكسيد الكربون لكنه لم يحلم أبدًا بأن الغاز المنتشر يمكن أن ينتج خشب الصفصاف.
في القرن التالي وجد أنطوان لافوازييه أن المادة العضوية تتكون إلى حد كبير من الكربون والأكسجين. أظهر جوزيف بريستلي وجان إنجينهاوس وجان سنيبير أن أوراق النبات في الضوء تمتص ثاني أكسيد الكربون وتنبعث منها كميات مكافئة من الأكسجين. لاحقًا ، أشار نيكولاس دي سوسور إلى أن الماء كان متورطًا في هذه العملية. حدث العكس في الظلام - فالنباتات تتنفس مثل الحيوانات ، وتمتص الأكسجين وتصدر ثاني أكسيد الكربون. لاحظ J.R Mayer أن العملية حولت الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية للكربون العضوي. وهكذا فإن نمو الشتلات في الظلام أو في جذور التربة كان على حساب هذه الطاقة. لذلك ، بحلول القرن التاسع عشر ، تم تأسيس عملية التمثيل الضوئي ، على الرغم من عدم فهمها من الناحية الكيميائية الحيوية ، كعملية تركيبية أولية وأساسية في نمو النبات.
التغذية والنقل
في تجربته ، لم يخصص فان هيلمونت أي أهمية لأونصتين من التربة المفقودة. ومع ذلك ، بدءًا من أواخر القرن الثامن عشر وحتى منتصف القرن التاسع عشر ، استخدم Julius Sachs وآخرون فحوصات كيميائية لإثبات أن مكونات التربة الثانوية من الناحية الكمية من النيتروجين والبوتاسيوم والفوسفات والكبريت وعناصر أخرى لها أهمية كبيرة في نمو النبات. تكمن الأهمية المعترف بها منذ فترة طويلة للسماد في محتواه من هذه العناصر الغذائية غير العضوية ، وخاصة النيتروجين. تم اكتشاف أنه يمكن إضافتها إلى التربة كأملاح غير عضوية ، مثل نترات البوتاسيوم. ساهمت المادة العضوية للسماد الطبيعي ، أو بقايا اضمحلاله ، في تحسين الحراثة ، أو بنية التربة ، ولكنها لم توفر العناصر الغذائية. من هذه الاكتشافات جاء الاستخدام الزراعي الحديث للأسمدة الكيماوية.
ماذا عن الخسارة الكبيرة للمياه من التربة؟ كان على فان هيلمونت أن يسقي شجرة الصفصاف باستمرار بعدد أرطال من الماء تفوق ما تم دمجه في النهاية بواسطة الشجرة. في عام 1727 ، نشر رجل دين إنجليزي وعالم فيزيولوجي هاوٍ ، ستيفن هالز ، Vegetable Staticks ، وهو وصف لدراساته الرائدة حول النتح والنمو وتبادل الغازات في النباتات. أظهر هالز أن الماء من التربة يتحرك صعودًا في السيقان إلى الأوراق حيث يتم فقده كبخار ماء ، وهي عملية تسمى النتح. أظهرت الأبحاث اللاحقة في القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين أن الماء ينتشر من خلال الثغور (الثغرة المفردة) ، وهي ثقوب في البشرة الورقية (الطبقة الخارجية لخلايا الأوراق).
مع الضوء والماء الكافي ، تنتفخ الخليتان المحيطتان بالفغرة ، مما يفتح المسام لانتشار الغازات ؛ في ظل الظروف الجافة ، تصبح الخلايا مترهلة وتغلق المسام ، مما يحافظ على الماء. القوى الشعرية الناشئة في المسام المجهرية للورقة المتوسطة (خلايا التمثيل الضوئي الخضراء الداخلية) ، مع بعض المساهمة من التناضح ، تسحب أعمدة من الماء أعلى الأوعية المفتوحة والقصبات الهوائية في نسيج الخشب (الخشب) التي تحمل الأملاح المغذية من الجذور. يمنع التماسك بين جزيئات الماء والالتصاق بجدران الخلايا أعمدة المياه المشدودة من الانكسار حتى في الأشجار ذات الارتفاع الكبير. تم اقتراح هذا المخطط لأول مرة في عام 1895 من قبل هنري ديكسن وجون جولي. أكد العديد من الباحثين في القرن العشرين وصقلوا نظرية "التماسك والتوتر" للنقل.
قام هالس أيضًا بقياس ضغط الجذر (النزيف القسري) للنباتات المقطوعة الرأس. أظهر العمل اللاحق أنه في ظل ظروف رطوبة التربة الجيدة والتهوية ، تفرز الجذور بشكل فعال تركيزات عالية من الملح في نسيج الخشب مما يخلق ضغطًا تناضحيًا عاليًا يدفع الماء إلى أعلى الساق ويخرج المسام عند أطراف الأوراق (الإمساك). في عام 1926 ، اقترح إي.مونش آلية مماثلة لنقل السكريات من الأوراق إلى الجذور وأجزاء النبات الأخرى. تُعرف هذه الآلية باسم نموذج تدفق الضغط.
فسيولوجيا النبات الخلوية والجزيئية
بحلول القرن العشرين ، تحول علماء فسيولوجيا النبات بشكل متزايد إلى الكيمياء والفيزياء للمساعدة في الأسئلة الأساسية. كما أنشأوا مجتمعاتهم الخاصة مع المجلات لنشر نتائجهم ، والتي كان لها تأثير محفز في زيادة مستوى وكمية البحث. تم العثور على قدر كبير من الكيمياء الحيوية الأساسية لنمو الخلايا ووظائفها ، والمعروفة من الأبحاث الطبية والحيوانية والميكروبيولوجية الأكثر شمولاً ، لتطبيقها على الخلايا النباتية. أعطت الدراسات التشريحية تفاصيل هيكلية لدعم النتائج الفسيولوجية ، وتم الكشف عن بنية الخلية دون المجهرية بواسطة المجهر الإلكتروني.
تم تحديد جميع العناصر الغذائية المعدنية اللازمة لنمو النبات. ثبت أن مفتاح امتصاصهم الانتقائي من التربة ونقلهم إلى نسيج الجذر يكمن في آلية ضخ البروتون (أيون الهيدروجين) التي تتطلب الطاقة في أغشية الخلايا.
تم استكشاف الضوابط البيئية والهرمونية والجينية على النمو والتطور على نطاق واسع ، ولكن لا يزال هناك المزيد لنتعلمه. يعمل الإيثيلين ، وهو غاز بسيط ثنائي الكربون تولده النباتات ، على بدء نضج الثمار وينظم جوانب إنبات البذور. تم العثور على الاتجاهات الضوئية (الانحناء استجابة للضوء الأحادي ، الذي حققه تشارلز داروين) ، والتوجهات الأرضية (نمو الجذر لأسفل ، ونمو الجذع لأعلى) بسبب إزاحة هرمون نمو الخلية ، أو auxin. في بعض الظروف ، يمكن أن تؤدي الأكسينات أيضًا إلى انقسام الخلايا (تكوين الجذر في العقل الجذعية). تنظم هرمونات أخرى ، مثل الجبرلينات ، انقسام الخلايا في القمة الجذعية وتنشط تكوين الإنزيم في إنبات البذور.
أدت محاولات استنبات الأنسجة النباتية إلى اكتشاف المزيد من هرمونات انقسام الخلايا ، السيتوكينينات. نوع آخر من الهرمونات ، حمض الأبسيسيك ، يبدأ شيخوخة الأوراق وانفصالها في الخريف ، ويسبب انسداد الثغور تحت ضغط الماء. تم العثور على مركبات تنظيم النمو الإضافية والتحقيق فيها ، لكن الصورة المنسقة للتفاعل الهرموني غير موجودة. تم اكتشاف تنظيم الإزهار حسب طول النهار. تم العثور على حركات النوم ، مثل تدلى أوراق الفاصوليا في المساء ، ليتم التحكم فيها من خلال "ساعة" بيولوجية ، إيقاع الساعة البيولوجية ، وليس بداية الظلام. في عام 1952 ، تم اكتشاف فيتوكروم ووجد أنه الصباغ في مركز الدورة الضوئية.
--------------------
---------------------------
ليست هناك تعليقات: