التكيف الهيكلي التشريحي للنباتات الصحراوية

النباتات الصحراوية أو الجافوف أو الجفافية هي نباتات قادرة على العيش في أماكن جافة جدًا، وعندما يكون الماء وفيرًا يكون معدل النتح لديهم هو نفسه تقريبًا مثل النباتات الأخرى، ومع ذلك في الجفاف الطويل لديهم العديد من آليات البقاء التي تجعلهم ناجحين والتي سنتطرق إليها هنا في هذا المقال.

التكيف التشريحي بالتورم لدى النباتات

فقط أولئك الذين يقاومون الجفاف قد يكون من المتوقع أن يكون لديهم تشريح معدل بشدة، ولكن حتى نباتات الناجية التي تعيش كبذور أو بصيلات أو في أشكال منخفضة بلا أوراق قد يكون لها بعض التكيفات مع الفترات شبه القاحلة التي تكون فيها مورقة عادة، وغالبًا ما ترتبط العادة بصيلة الشكل -التورم- بالحالات الجافة حيث تتواجد الأزهار والأوراق كأعضاء هوائية لفترة محدودة كل عام وعلى سبيل المثال نبات النرجس ونبات التوليب ونبات زهرة الدم ونبات الخزيمة.

كما يحدث تورم في السيقان تحت الأرض فعلى سبيل المثال العديد من أسرة الصقلاباوات (Asclepiadaceae)، ففي الجذور أو كورمات أو أرجل خشبية، وكما هو الحال في الفترات سريعة الزوال تنمو هذه النباتات عادة بنشاط عندما تتوفر المياه، ونتيجة لذلك قد تظهر أوراقها القليل من التكيف مع الظروف الجافة، وإذا كانت دائمة الخضرة مثل أنواع الكينا تصبح أوراقها صلبة وتظهر تعديلات جافة.

التكيف التشريحي لثغور النباتات

في تلك النباتات التي لها أوراق أو سيقان ثابتة (معمرة) تعد التعديلات المورفولوجية والتشريحية شائعة جدًا، وغالبًا ما تكون الثغور (ولكن ليس دائمًا) غارقة حيث يمكن أن يكون لديهم غرف انتظار مختلفة وتجويفات فرعية مبطنة بالجلد والتي يمكن أن تلعب دورًا في تنظيم المياه، وغالبًا ما تكون البشرة نفسها أكثر سمكًا في الخلايا النباتات الصحراوية منها في خلايا نباتات الرطوبة المعتدلة، ولكن سماكة جدار الخلايا البشرة والجلد ليسا دليلين موثوقين للتجفيف، فقد تكون الثغور كثيرة جدًا وموزعة على نطاق واسع أو قد تكون محصورة في الأخاديد أو القنوات في الورقة أو الساق.

بعض أوراق الجفافية التشكل قادرة على الالتفاف وبالتالي إحاطة الثغور عندما تسود الظروف الجافة، ومن ناحية أخرى عندما تتوفر كمية كافية من الماء فقد تبين أنّ الصنوبريات ذات الأوراق الشبيهة بالإبرة يمكن أن تنتشر بسرعة مثل النباتات الرطوبة المعتدلة، ويبدو أنّ النباتات مثل العديد من الصبار ذات بشرة كثيفة وشمع فوقي وجدران خارجية سميكة لخلايا البشرة، والثغور الغارقة والمحمية بشكل مختلف بحيث تكون قادرة تمامًا على تنظيم وتقليل فقد الماء أثناء فترات الجفاف.

قد يكون للحافة المرتفعة التي تشكل تجويفًا فوق الفم فوق كل فغرة وظيفة تعزز التبخر عندما تكون ظروف النمو جيدة، ويمكن أن يكون للهيكل تأثير فنتوري مما يقلل الضغط فوق الفغرة ويساعد على النتح في ظل ظروف مناسبة، وفي مثل هذه النباتات التي تتمتع بحماية مكثفة من فقدان الماء قد يكون من الصعب الحفاظ على التبخر الكافي من الأوراق لدفع تيار النتح حتى عندما يكون الماء في إمدادات كافية، وفي هذه الظروف إذا كانت الثغور الموجودة في قاع الأوراق مفتوحة فقد يؤدي تدفق الهواء الخارجي فوق الأوراق إلى انخفاض الضغط فيها مما يعزز تدفق بخار الماء من النبات.

يمكن لبعض النباتات على سبيل المثال نبات إيليجيا(Restionaceae) أن تنمو في مناطق بها إمدادات كافية من المياه الجوفية ولكن حيث قد تتسبب رياح الجفاف القوية في فقد الماء بشكل مفرط، فلا تتضرر هذه النباتات التي تشبه الاندفاع جسديًا بفعل الرياح القوية لأنّها بلا أوراق ومرنة.

التكيف التشريحي لأنسجة الساق

العديد من نباتات الرستيونية وبعض من الفصيلة الأسلية ملحوظة في إظهار ملامح الجفافية التشكل في السيقان ولكن الميزات المائية في الجذور، وتوجد أنسجة ميكانيكية وفيرة وعادة ما تكون خلايا متصلبة -سكلرنشيما- أو خلايا خشنة أخرى في السيقان ولكن تجاويف هوائية كبيرة في قشرة الجذور، ويبدو أنّ السيقان يمكن أن تتعرض لرياح تجفيف قوية عندما يكون الجو باردًا جدًا بحيث لا تستطيع الجذور توفير كمية كافية من الماء لمواجهة خسائر التبخر، وغالبًا ما تنمو الجذور في التربة المغمورة بالمياه أو في المياه الراكدة، وبالتالي عندما تكون ظروف النتح وعمل الجذر مرضية فمن المحتمل أن يكون تكيف الجذر مفيدًا.

التكيف التشريحي لشعر النبات

إنّ ارتباط بعض السمات الأخرى بالنباتات الصحراوية أمر مشكوك فيه أكثر، حيث كان من المفترض أن يساعد الشعر في تقليل سرعة الرياح السطحية ومن ثم معدلات التبخر ولكن غالبًا ما يكون الشعر ذو طابع عائلي، وهناك العديد من النباتات الزصحراوية التي تنتمي إلى العائلات التي يكون فيها الشعر نادرًا والذي يعمل بشكل كافٍ بدونه، فيمكن أن تزيد الشعيرات الرقيقة الجدران من فقدان الماء بسهولة في ظل بعض الظروف، ولكن معظم نباتات الصحراوية المشعرة على سبيل المثال أنواع قصب الرمال أو عشبة الرمال  (Ammophila) ونبات الخلنج أو شنطف (Erica) لها شعر بجدران سميكة وبعضها يحتوي أيضًا على بشرة سميكة.

تم العثور على الشعر الشديد في نباتات الجبال الاستوائية العالية التي تتعرض لتقلبات شديدة في درجات الحرارة اليومية، فتحتوي بعض النباتات مثل نبات السبيب أو الغاسول (mesembryanthemums) على شعر يشبه البالون والذي عندما يكون ممتلئًا تمامًا يسمح بتبادل الغازات بين الهواء والثغور الموجودة تحته، وإذا كان الماء قصيرًا ينهار الشعر جزئيًا ويضغط على بعضه البعض ويمنع تبادل الغازات وفقدان بخار الماء بشكل فعال، كما تحتوي بعض الشعيرات التي تعمل كطبقة عازلة مما يقلل من فقدان الماء في الظروف الجافة والرياحية، بطبقة مقاومة للماء من مادة تشبه السوبرين مدمجة في جدرانها الخلوية بالقرب من قاعدة الشعر (مثل سماكة الشريط الكسباري.

هذا يمنع بشكل فعال فقدان الماء من جسم الورقة من خلال الشعر الذي قد يتسرب من خلال تأثير الفتل السلبي، وفي الطرف الآخر قد يكون لخلايا الشعر جدران رقيقة وبالتالي تكون عرضة لفقدان الماء ولكنها قادرة أيضًا على امتصاص الماء من الضباب أو الهواء الرطب، ومثل هذه الشعرات شائعة في النباتات الهوائية التي تنمو عالياً في مظلة الأشجار في غابات الضباب البارد.

التكيف التشريحي لملمس سطح الأوراق

تعمل جذور نباتات الهوائية بشكل أساسي على الإرساء والطفو، ويتم امتصاص الماء من الأوراق بمساعدة شعيرات مثل هذه عندما تكون موجودة، وهناك العديد من نباتات الرطوبة المعتدلة ذات الشعر، ويمكن أن يكون للقوام الناعم للورقة أو سطح الساق تأثيرات ملحوظة على نمط تدفق الهواء فوقه، والطبقة الحدودية هي طبقة من الهواء بجوار السطح مباشرة كما إنّه أرق على سطح أملس من سطح خشن، وتتكون الطبقة الحدودية من هواء ساكن نسبيًا ولكن خشونة السطح يمكن أن تؤدي إلى اضطراب في تدفق الهواء فوقه، ويحدث فقدان بخار الماء عبر الثغور بسرعة أكبر عندما تكون الطبقة الحدودية رقيقة.

تميل الأنواع من النباتات التي تنمو بشكل معتاد في البيئات الرطبة المحمية من الرياح إلى أن تكون ناعمة، وفي البيئات الأكثر تعرضًا على سبيل المثال سفوح التلال الصخرية الحارة من الشائع أن يجد المرء أوراقًا ذات أسطح خشنة تمامًا وزادت الخشونة بواسطة رقائق بارزة من شمع السطح، ويمكن زيادة خشونة السطح من خلال شكل الأوراق والأوردة الدقيقة والصفائح المموجة، فغالبًا ما يتم المساهمة فيه بواسطة الأحرف الدقيقة أيضًا.

في النباتات ذات الأوراق الملساء تحتوي خلايا البشرة على جدران محيطية خارجية مسطحة، حتى القبة الطفيفة لهذه الجدران يمكن أن تزيد من خشونة السطح، وإذا تم تطوير الجدران إلى حليمات يكون لها تأثير ملحوظ على الطبقة الحدودية، وبالطبع الشعر يقدم بعدًا جديدًا لخشونة السطح، وقد تظهر على الجدران الخارجية لخلايا البشرة تشققات دقيقة وحليمات دقيقة (micropapillae)، ويشير حجم هذه الميزات ووجودها الذي يرتبط على ما يبدو بالنباتات المعرضة للرياح والإجهاد الحراري إلى أنّها تلعب دورًا في تعديل الطبقة الحدودية والتي قد تزيد أيضًا من تشتت الضوء والحرارة.

يمكن أن تكون حواف الأوراق وأطرافها يمكن أن يكون كاملًا أو مسننًا بشكل مختلف، فلقد أثرت الأطراف المسننة بشكل ملحوظ على تقليل تدفق الهواء المضطرب، والذي يُعتقد أنّها تساعد في الحفاظ على سلامة أطراف الأوراق في الرياح القوية.