تشريح طبقات أوراق النبات

تحتوي الأوراق على هياكل مهمة ضرورية للحفاظ على حياة النبات وهي: طبقة الجلد وطبقة البشرة العلوية وطبقة النسيج العمادي والطبقة الإسفنجية، كما تتكون جميع أجزاء النبات من أنواع مختلفة من الأنسجة كما تمتلك بعض هذه الأنسجة القدرة على إجراء عملية التمثيل الضوئي، وهي سلسلة من التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تستخدم النباتات من خلالها الطاقة الضوئية لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات، والأنسجة الأخرى مثل البشرة العلوية والسفلية غير قادرة على التمثيل الضوئي لأنّها تفتقر إلى البلاستيدات الخضراء ولكنها ذات أهمية كبيرة للحفاظ على الحياة النباتية.

هيكل الأوراق في النبات

الأوراق ضرورية لبقاء النباتات، كما إنّها تساعد النباتات بعدة طرق بما في ذلك إنتاج الغذاء والأكسجين من خلال التمثيل الضوئي وموازنة فقد الماء وتنظيم تبادل الغازات ونقل منتجات التمثيل الضوئي، وبسبب المجموعة الواسعة من الوظائف التي تنفذها الأوراق فأنّ هناك العديد من الهياكل المتخصصة التي تؤدي هذه الوظائف، ومن الجدير بالذكر أنّ نظام التعاقب القمي يحتوي على أجزاء النباتات الموجودة فوق سطح الأرض بما في ذلك الساق والزهور والأوراق.

وكذلك في نفس السياق وجب الذكر بالفعل أنّ وظيفة الجذع هي توفير الدعم والنقل للنبات بالإضافة إلى الهياكل المشاركة في هذه الوظائف، ومن المهم معرفة أنّ الأوراق تنشأ من النسيج الإنشائي القمي وهي نتيجة للنمو الأولي، كما تأتي الأوراق بأشكال متنوعة اعتمادًا على نوع النبات.

هيكل طبقة الجلد والبشرة العلوية في الأوراق النباتية

تمامًا كما تساعد بشرتنا على حمايتنا فإنّ الأوراق لها طبقة خارجية تحميها وهذه الطبقة الخارجية تسمى الجلد، حيث إنّ هذه الطبقة تكون شمعية بشكل عام وذلك لحماية الأوراق ومنع فقدان الماء، وعندما يلمس المرء ورقة نبات ما فأنّه قد يشعر بهذا الطلاء الشمعي، وفي بعض النباتات مثل نبات البهشية (holly plant) قد يتمكن المرء في الواقع من رؤية لمعان الطبقة الشمعية قليلاً.

طبقة الجلد هي عبارة عن غشاء يغطي السطح الخارجي للبشرة، ومكونة هذه الطبقة لأوراق النبات من بوليمرات دهون وكربوهيدرات مشربة بالشمع، والتركيب الكيميائي للبشرة يجعلها غير قابلة للذوبان ومقاومة للعوامل البيئية، وتتمثل إحدى الوظائف الرئيسية للبشرة في حماية الأوراق من الأشعة فوق البنفسجية المفرطة والتي يمكن أن تتلف بسهولة جينوم الخلية، وبشكل عام تكون الطبقة الجلدية أرق في الجانب السفلي من الأوراق.

تحت طبقة الجلد يوجد طبقة تدعى البشرة، وفي الجزء العلوي من الورقة يُعرف هذه الطبقة باسم بطبقة البشرة العليا، وهذه طبقة واحدة من الخلايا توجد مباشرة أسفل البشرة، وتساعد هذه الطبقة على حماية الورقة عن طريق المساعدة في منع فقدان الماء وتوفير طبقة إضافية بين السطح الخارجي والداخلي للورقة.

هيكل طبقة النسيج العمادي في الأوراق النباتية

تحت البشرة العلوية توجد طبقة تسمى طبقة النسيج العمادي، وهذه طبقة أو بضع طبقات من الخلايا الأسطوانية تحتوي على العديد من البلاستيدات الخضراء، حيث تعد البلاستيدات الخضراء جزءًا مهمًا من الخلايا النباتية لأنّها هياكل خلوية تسمح بعملية التمثيل الضوئي، كما أنّ عملية التمثيل الضوئي هي العملية التي تقوم من خلالها الكائنات ذاتية التغذية بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية، ولذلك فإنّ طبقة النسيج العمادي هي المسؤولة بشكل أساسي عن إنتاج الغذاء والأكسجين للنبات من خلال عملية التمثيل الضوئي.

هيكل الطبقة الإسفنجية في الأوراق النباتية

تلعب الطبقة الإسفنجية من الورقة دورًا حيويًا في وظيفتها، فالطبقة الإسفنجية للورقة هي الطبقة الوسطى الإسفنجية داخل الورقة، كما إنّها مكونة من خلايا حمة وهي خلايا مرتبة بشكل فضفاض تأتي في جميع الأشكال والأحجام، وتقع تحت طبقة النسيج العمادي، وهذه الطبقة هي منطقة بها خلايا مكتظة بشكل غير محكم بها العديد من الجيوب الهوائية، حيث تكون الخلايا كروية الشكل أكثر من الشكل الأسطواني مثل الخلايا الموجودة في طبقة النسيج العمادي، كما تسمح الجيوب الهوائية الكبيرة بتبادل الغازات بين مناطق مختلفة من الورقة.

وتحتوي الخلايا في هذه الطبقة على عدد قليل من البلاستيدات الخضراء وبالتالي فهي ليست مسؤولة بشكل عام عن التمثيل الضوئي، وهذا أمر منطقي حيث أنّ الطبقة تكون أبعد داخل الورقة وبالتالي لن تتعرض لأشعة الشمس مثل طبقة النسيج العمادي الأقرب إلى سطح الورقة، وبما أنّ بعضها يحتوي على بلاستيدات خضراء والتي تتعامل مع عملية التمثيل الضوئي للورقة، فمع ذلك فهي طبقة أخرى من الورقة التي تشكل العمود الفقري الحقيقي لعملية التمثيل الضوئي.

يوجد داخل الطبقة الإسفنجية بعض المكونات الأخرى للورقة فإلى جانب الجيوب الهوائية لتبادل الغازات حيث توجد الحزم الوعائية التي تحتوي على نسيج الخشب ونسيج اللحاء، وتسمى هذه الحزم الوعائية أيضًا بعروق الورقة، وقد يكون المرء قادرًا على رؤية الأوردة في الورقة مثل ورقة نبات القيقب، فهذا هو المكان الذي تحدث فيه حركة الماء والغذاء، وينقل نسيج الخشب الماء والمعادن المذابة بينما ينقل اللحاء الطعام، وبشكل جماعي تُعرف المنطقة التي تحتوي على طبقات النسيج العمادي والأسفنج باسم الميزوفيل.

هيكل البشرة السفلية للأوراق النباتية

تتكون البشرة للأوراق النباتية من أنواع مختلفة من الخلايا تُعرف مجتمعة باسم خلايا البشرة والتي تختلف في الشكل والموقع والوظيفة، ويمكن ملاحظة هذه الخلايا بسهولة بمساعدة مجهر على سطح الورقة، والأوراق هي الهياكل التي يحدث فيها جزء كبير من التمثيل الغذائي الضوئي واحتياطي الطاقة في النبات، وعادة ما يكون للأوراق سطح علوي وسطح سفلي، وكلا السطحين مغطيان بالبشرة وتتمثل وظيفتها الرئيسية في الحفاظ على الخلايا الداخلية للورقة والمعروفة باسم الميزوفيل ومعزولة عن البيئة الخارجية وحمايتها من العوامل الفيزيائية التي يمكن أن تتلفها.

تنشأ كل من خلايا البشرة العلوية والسفلية من نسيج طليعي يسمى الأديم الأولي، وهذا النسيج هو أحد الأنواع الثلاثة للأنسجة الإنشائية الأولية والتي تتكون من خلايا غير متمايزة تتمثل وظيفتها الرئيسية في التكاثر لتعزيز نمو النبات.

وظيفة البشرة السفلية

عادة ما تكون البشرة شفافة وتكون خصائصها التشريحية متشابهة جدًا في الأجزاء العلوية والسفلية من الورقة مع بعض الاختلافات، ويرجع ذلك أساسًا إلى حقيقة أنّ الجزء السفلي من الأوراق لا يتعرض للشمس أو مصادر الضوء الأخرى، وبشكل عام تتكون البشرة من الجلد والتي تعمل كهيكل حماية فيزيائي وهي الثغور التي تشارك في تبادل الغازات بين الميزوفيل والبيئة الخارجية، وتقوم الخلايا الحامية التي تنظم فتح وإغلاق الخلايا الفموية، بينما tالشعيرات التي هي ملاحق متغيرة الحجم على سطح الأوراق وأجزاء أخرى من النبات والتي لها وظائف وقائية مختلفة ضد العوامل الحيوية وغير الحيوية.

هيكل الثغور في الأوراق النباتية

الثغور ذات مسام على شكل فم تغطي سطح الأوراق والسيقان النباتية، ويمكن العثور عليها في كل من البشرة السفلية والعليا، والثغور محاطة بخلايا حراسة وخلايا فرعية تتحكم في وظيفتها، فالثغور هي المسؤولة عن تنظيم التبادل الغازي للنبات الذي يحدث عن طريق الانتشار بين الميزوفيل والهواء، كما أنّها تمنع فقدان الماء الزائد عند زيادة الإشعاع الشمسي، ويعتمد عدد الثغور على نسب الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، ولهذا السبب تنتج النباتات الموجودة في بيئة ذات تركيز نسبي أعلى من ثاني أكسيد الكربون عددًا أقل من الثغور.