الاستجابة في النبات

• أوضح آلية عمل الهرمونات النباتية المختلفة.
• أوضح آلية عمل الهرمونات النباتية في استجابات النبات للمثيرات.
• أفسّر التغيرات التي تحدث للنباتات نتيجة المثيرات البيئية.

• الفكرة الرئيسة: يستجيب النبات لعدد من المثيرات، وتؤدي الهرمونات النباتية دورًا في هذه الاستجابات.
• يستجيب النبات لهذه المثيرات بطرائق عِدّة، منها إنتاجه هرمونات نباتية تُسهم في الحفاظ على بقائه.

الهرمونات: رسائل كيميائية بتركيز قليل

يتأثر النبات بالعديد من المثيرات في أثناء مراحل الحياة التي يمرّ بها، مثل: الجفاف، وطول الليل، وانخفاض درجات الحرارة.

• تُنتج الهرمونات في أجزاء مُعيّنة من النبات، وتؤدي عملها في أجزاء أخرى منه.
• الهرمونات الرئيسة: الأكسينات ⁦Auxins⁩، والسيتوكاينينات ⁦Cytokinins⁩، والجبرلينات ⁦Gibberellins⁩، والإيثيلين ⁦Ethylene⁩، وحمض الأبسيسيك ⁦Abscisic Acid⁩.
• وقد اكتشفت حديثًا هرمونات نباتية أُخرى.

ما الهُرمونات النباتية الرئيسة؟

الإيثيلين: هرمون يُنضج ويُسقط

• مكان التصنيع الرئيس: معظم أجزاء النبات.
• الوظائفُ الرئيسةُ:
• تحفيزُ نُضجِ الثمار، وتساقطِ الأوراق.
• زيادةُ معدَّلِ الشيخوخة.
• تحفيزُ تكوُّنِ الجذورِ والشُّعيراتِ الجذرية.

المثيرات: يومية أو فصلية أو مسبّبات أمراض

• تستجيبُ النباتاتُ للمثيراتِ في بيئاتِها، شأنُها في ذلكَ شأنُ الكائناتِ الحيةِ الأخرى.
• قد تكونُ هذهِ المثيراتُ يوميةً، أو فصليةً، أو مُسبِّباتِ أمراض.

النبات يميل نحو الضوء: دور الأكسين

• يلجأُ النباتُ إلى هذهِ العمليةِ للحصولِ على ما يلزمُهُ من إضاءة.
• للأكسينِ دورٌ مهمٌّ في عمليةِ الانتحاءِ الضوئيِّ، وهو يُصنَّعُ أهمُّهُ في القِمَّةِ الناميةِ للساق.
• يعملُ الأكسينُ على استطالةِ خلايا أسفلَ القِمَّةِ الناميةِ للساقِ في الجهةِ البعيدةِ عن الضوء، مُحدِثًا انتحاءً في اتجاهِ الضوء.

الجذر ينمو نحو الأسفل: بلاستيدات النشا

• وتنمو الساقُ في اتجاهِ ضوءِ الشمسِ دائمًا، بصرفِ النظرِ عن وضعيةِ البذرةِ لحظةَ زراعتِها.

• تحتوي النباتاتُ الوعائيةُ بلاستيداتٍ غنيةً بحبيباتِ النشا، وتوجدُ في خلايا قريبةٍ من قِمَّةِ الجذرِ النامية.
• نظرًا إلى ثقلِ وزنِها، تتجمَّعُ هذهِ البلاستيداتُ في الجزءِ السفليِّ من هذهِ الخلايا.
• ويُعتقَدُ أنَّ تجمُّعَها يُحفِّزُ زيادةَ تركيزِ الأكسينِ فيها، ما يُثبِّطُ استطالةَ خلايا الجزءِ السفلي.
• النتيجة: تستطيلُ خلايا الجزءِ العلويِّ على نحوٍ أسرع، فينمو الجذرُ نحو الأسفل.

نشاط: جذور الحمص تنمو إلى أين؟

أُفسِّرُ النتائجَ التي توصَّلتُ إليها.

أَتوقَّعُ: ماذا سيحدثُ إذا قلبتُ الطبقَ حتى زاوية 180°؟

كيف يتحمّل النبات الجفاف؟

• يؤدي تعرُّضُ النباتِ للجفافِ مُدَّةً طويلةً إلى موته.
• لكنَّ للنباتِ أنظمةَ تحكُّمٍ تُمكِّنُهُ من التكيُّفِ مع نقصِ الماء.
• يلجأُ النباتُ إلى التقليلِ من معدَّلِ النتحِ بصورةٍ كبيرةٍ للحدِّ من فقدِهِ الماء.
• طريقتان لذلك:
• بإغلاقِ الثغور.
• زيادةُ إفرازِ حمضِ الأبسيسيك الذي يساعدُ على إبقاءِ الثغورِ مُغلَقة.

• من أنماط الاستجابة للجفاف: التفافُ الأوراقِ على شكلٍ يُشبِهُ الأنبوب، وهو نمطٌ في النباتاتِ العشبية.

• ومنها تخلُّصُ النباتِ من أوراقِهِ بصورةٍ كلية.

أُوضِّح أنماط استجابة النبات للجفاف.

الإيثيلين: نضجٌ ينتقل من ثمرة إلى أخرى

• تجذب الثمارُ الناضجةُ الحيواناتِ، ما يُسهمُ في انتشارِ البذور، واستمرارِ دورةِ حياةِ النبات.

• سلسلة النضج: يُحفِّزُ الإيثيلينُ الثمارَ إلى النُّضج، ثم يُحفِّزُ النُّضجُ النباتَ إلى إنتاجِ مزيدٍ منه.
• ينتشرُ الإيثيلينُ من ثمرةٍ إلى أُخرى بسببِ حالتِهِ الغازية.
• تجاريًّا: يُضافُ إلى الثمارِ غيرِ الناضجةِ المحفوظةِ في مخازنَ حتى تنضج.
• لإبطاء النضج: توضعُ الثمارُ في صناديقَ، ثم تُعرَّضُ لغازِ ثاني أكسيدِ الكربون.
• يُراعى استمرارُ تجدُّدِ الهواءِ، ما يمنعُ تراكمَ الإيثيلين، فثاني أكسيدِ الكربونِ يُثبِّطُ إنتاجَهُ.

كيف تنفصل الورقة عن الساق؟

• يحمي تساقطُ أوراقِ النباتاتِ في فصلِ الخريفِ النباتاتِ من الجفاف.
• تنقلُ النباتاتُ بعضَ الموادِّ الضروريةِ من الأوراقِ قبلَ تساقطِها، وتخزّنُها في الخلايا البرنشيميةِ للساقِ والجذر.
• تنفصلُ الورقةُ عن الساقِ قربَ عنقِ الورقة التي تضعفُ نتيجةَ تحلُّلِ السُّكَّرياتِ في الجُدُرِ الخلويةِ للخلايا بفعلِ عددٍ من الأنزيمات.
• يُسهمُ الإيثيلينُ إسهامًا فاعلاً في تحفيزِ هذهِ الأنزيمات.
• ويُسهمُ كلٌّ من الرياحِ ووزنِ الورقة في انفصالِها وسقوطِها.

حمض الأبسيسيك: البذرة تنتظر الظروف المناسبة

• في مرحلةِ نُضجِ البذورِ يرتفعُ تركيزُ حمضِ الأبسيسيك، ما يؤدي إلى تثبيطِ عمليةِ الإنبات.
• ويُحفِّزُ إنتاجَ بروتيناتٍ تساعدُ البذورَ على مقاومةِ عواملِ الجفافِ التي تمرُّ بها عمليةُ نُضجِها.
• عند توافرِ الظروفِ المناسبةِ (مثلَ الهَطْل) ينخفضُ تركيزُ حمضِ الأبسيسيكِ فيها، فتنهي طورَ السكونِ وتنبت.

الجبرلين: إشارة أن البذرة بدأت تنبت

• تُعدُّ أجنَّةُ البذورِ مصدرًا غنيًّا بـالجبرلينات.
• بعدَ امتصاصِ البذورِ الماء، يُطلَقُ الجبرلينُ من الجنين، في إشارةٍ إلى أنَّ البذرةَ قد أنهت طورَ السكونِ وأخذت تنبت.
• بعضُ البذورِ التي تحتاجُ إلى عواملَ بيئيةٍ مُعيَّنةٍ لتنبتَ (مثلَ التعرُّضِ للضوء) تنهي طورَ السكونِ وتنبتُ إذا عولجت بالجبرلين.

الأوراق تستشعر الضوء وتُرسل «هرمون الإزهار»

• تتشكَّلُ الأزهارُ من برعمٍ قمي، أو برعمٍ إبطي.
• تعملُ الأوراقُ التي تستشعرُ التغيراتِ في مدةِ الضوءِ على إنتاجِ موادَّ خاصةٍ تُحفِّزُ البراعمَ إلى التحوُّلِ إلى أزهار.
• في نباتاتِ النهارِ القصيرِ ونباتاتِ النهارِ الطويل، تعرُّضُ ورقةٍ واحدةٍ فقط لكميةِ الضوءِ الضروريةِ كافٍ ليحدثَ الإزهارُ بفعلِ هرمونِ الإزهار.
• المادةُ المُحفِّزةُ قد تنتقلُ من نباتٍ تتوافرُ فيه شروطُ الإزهارِ إلى نباتٍ آخرَ لا تتوافرُ فيه، باستخدامِ التطعيم.

• مُحفِّزُ الإزهارِ واحدٌ لنباتاتِ النهارِ القصيرِ والنهارِ الطويل، على الرغمِ من اختلافِ عددِ ساعاتِ الضوءِ اللازمةِ في النوعين.
• ظلَّ هرمونُ الإزهارِ فلوريجن ⁦Florigen⁩ مجهولَ الهويةِ مدَّةً تزيدُ على 70 عامًا.

ما المقصود بهرمون الإزهار؟

ما المقصود بنباتات النهار القصير، ونباتات النهار الطويل؟

اللمس والفرك: نباتات تقصر وتلتفّ وتنطوي

• تتصفُ النباتاتُ بحساسيتِها الشديدةِ للمثيراتِ الميكانيكية.
• قد ينتجُ من فركِ ساقِ نباتٍ عدَّةَ مرَّاتٍ يوميًّا نباتٌ قصيرٌ مقارنةً بنباتٍ من النوعِ نفسِهِ لم تُفرَكْ ساقُه.

• للنباتاتِ المُتسلِّقةِ، ومنها العنب، محاليقُ تلتفُّ حولَ الدعامة، وهي تنمو مستقيمةً إلى أن تُلامسَ جسمًا صلبًا.
• فيُحفِّزُ التلامسُ استجابةَ الالتفافِ الناتجةَ من النموِّ غيرِ المتماثلِ للخلايا على جانبي المحلاق.

• تنطوي وريقاتُ نباتِ الميموزا ⁦Mimosa⁩ المُرَكَّبةِ بعضُها على بعضٍ عند ملامستِها، نتيجةَ فقدانِ ضغطِ الامتلاءِ في خلايا الوريقات.
• تُسهمُ هذه الاستجابةُ في حمايةِ النباتِ من آكلاتِ الأعشاب.

أُعدِّد بعض أنماط استجابة النبات للمثيرات الميكانيكية.

نباتات تحصل على غذائها بطرائق مختلفة

• تحصل معظم النباتات على المواد الأولية التي تلزمها لصنع الغذاء من التربة عن طريق جذورها.
• لكنَّ بعضها تكيَّف للحصول على هذه المواد، إضافةً إلى توفير الغذاء بطرائق مختلفة.

النباتات الهوائية: تعيش على سيقان غيرها

• تعيش على سيقان نباتات أُخرى من دون أن تتصل جذورها بالتربة.
• تحصل على الماء والعناصر الغذائية بامتصاصها من الأوراق التي تهطل عليها الأمطار.
• بعض أنواعها تمتلك جذورًا هوائية تُثبتها على السطح الذي تنمو عليه وتمتص الماء من الرطوبة.

النباتات الطفيلية: تأخذ غذاءها من العائل

• تحصل على الماء والعناصر الغذائية والسُّكَّر من النبات العائل.
• لها جذور تخترق الأنسجة الوعائية للنبات العائل؛ ما يُمكنها من أخذ حاجتها من الماء والغذاء.

النباتات الآكلة للحوم: تعويض نقص النيتروجين

• يُمكن لهذا النوع من النباتات القيام بعملية البناء الضوئي.
• تعيش في بيئات حمضية، وتفتقر تربتها إلى عناصر غذائية ضرورية مثل النيتروجين.
• تكيَّفت لتوفير ما يلزمها منها عن طريق اصطياد الحشرات وبعض الحيوانات الصغيرة.
• تحاصر الفرائس داخل بعض أجزائها مثل الزهرة، ثم تُفرز أنزيمات تُسهم في هضمها.

مراجعة الدرس: اختبر نفسك

الفكرة الرئيسة: أوضح كيف يستجيب النبات للضوء.

ما المقصود بالهُرمونات النباتية؟

• أ. إنضاج الإيثيلين ثمارًا عِدَّةً في آنٍ معًا ضمن مكان واحد.

• ب. نموّ الجذر نحو الأسفل في النباتات الوعائية.

• أ. نباتات النهار الطويل، ونباتات النهار القصير.

• ب. تساقط الأوراق، وإنبات البذور.

أستنتجُ: ما الأسباب التي تدفع بعض النباتات إلى أكل الحيوانات الصغيرة؟

أطرح سؤالًا تكون إجابته «تؤدي إلى إنتاج مواد خاصة تُحفِّز البراعم إلى التحول إلى إزهار».

حلقات الأشجار تحكي مناخ الماضي

• تمتاز الأشجارُ بحساسيتِها وتأثُّرِها الشديدِ بعواملِ المُناخِ المحليةِ، مثل: المطر، ودرجةِ الحرارة.
• استفادَ منها العلماءُ في تعرُّفِ بعضِ المعلوماتِ عن المُناخِ المحليِّ الذي سادَ قديمًا.
• تنمو حلقاتُ الأشجارِ بسرعةٍ، ويزدادُ سُمكُها في السنواتِ الدافئةِ والرطبة، وتكونُ أقلَّ سُمكًا في السنواتِ الباردةِ والجافة.
• إن تعرَّضت الأشجارُ لظروفٍ قاسيةٍ (مثلَ الجفاف) في سنةٍ ما، فإنَّها لن تنمو في تلك السنة.
• جذوعُ الأشجارِ المُعمَّرةِ التي ماتت نتيجةَ التغيُّرِ المُناخيِّ تُقدِّمُ أدلةً عمَّا كانَ عليهِ المُناخُ قبلَ زمنٍ طويلٍ من توافرِ البياناتِ المُناخية.