34.15: التكيفات التي تقلل من فقدان المياه

على الرغم من أن التبخر من أوراق النبات يؤدي إلى النتح ، فإنه يؤدي أيضاً إلى فقدان الماء. نظراً لأن الماء ضروري لتفاعلات التمثيل الضوئي والعمليات الخلوية الأخرى ، فقد دفعت الضغوط التطورية على النباتات في بيئات مختلفة إلى اكتساب عمليات تكيف تقلل من فقد الماء.

في النباتات البرية ، تُغطى الطبقة الخلوية العلوية لورقة النبات ، والتي تسمى البشرة ، بمادة شمعية تسمى الأدمة. تتكون هذه الطبقة الكارهة للماء من بوليمر كوتين وشموع أخرى مشتقة من النباتات يتم تصنيعها بواسطة خلايا البشرة. تمنع هذه المواد فقدان الماء غير المرغوب فيه ودخول المواد المذابة غير الضرورية. يختلف التركيب المحدد للأدمة وسمكها باختلاف أنواع النباتات والبيئة. يمكن أن تؤدي عمليات التكيف الأخرى للأوراق أيضاً إلى تقليل التبخر ، عن طريق تقليل مساحة السطح بشكل أساسي. على سبيل المثال ، تحتوي بعض الأعشاب على هيكل مطوي يقلل من فقد الماء. بدلاً من ذلك ، تخضع أنواع العشب الأخرى لتكور النصل للحماية من التبخر. تحتوي بعض النباتات التي تعيش في الصحراء على أوراق مغطاة بشعيرات مجهرية تحبس بخار الماء ، وبالتالي تقلل التبخر.

يتبخر الماء بشكل أساسي من خلال ثقوب صغيرة في أوراق النبات تسمى الثغور. توجد ثغور بعض النباتات حصرياً على سطح الورقة السفلي ، مما يحميها من التبخر الناتج عن الحرارة الزائدة. تحبس نباتات أخرى بخار الماء بالقرب من الثغور الموجودة في حفر على أوراقها ، مما يقلل من فقد الماء التبخيري ، حيث يمكن للخلايا الحامية التي تحيط بفتحة الثغر أن تستشعر الرطوبة النسبية. تفتح بعض النباتات الصحراوية ثغورها في الليل فقط عندما يقل احتمال حدوث التبخر. تسمى هذه الإستراتيجية باستقلاب حمض الكراسولاسن (CAM) ، والنباتات التي تستخدمها تلتقط ثاني أكسيد الكربون وتثبته في الليل ، وتجري تفاعلات ضوئية تعتمد على الضوء خلال النهار. اقترح بعض العلماء تعديل الهندسة الحيوية لبعض النباتات لفصل تثبيت الكربون عن التمثيل الضوئي من خلال استخدام استقلاب حمض الكراسولاسن كجهد تخفيف للتبخر المرتبط بارتفاع درجات الحرارة العالمية.

الماء مهم للنباتات،ولعملية البناء الضوئي والأيض والحفاظ على الهيكل الخلوي. ومن هنا،فإن فرط فقدان الماء هو أمر إشكالي للنباتات. ما هي التكييفات التي تطورت للسماح للنباتات للتحمّل ومقاومة فقدان الماء؟تمتلك معظم سطحاًخارجياًشمعياًيغطي سطح الورق مما يمنع تبخر الماء.

يؤثر التركيب المعين للسطح الخارجي على الماء الموجود فيها الفتحات الصغيرة على السطح تسمح الفوهات،تسهّل عملية تبادل الغازات والنتح. ولتقليل فقدان الماء،تقوم النباتات بتعديل كثافة وموقع الفوهة في تطوير الأوراق استجابة لتوفر الماء والضوء. في معظم الأشجار النفضية،تقع الفوهة على سبيل المثال على الأوراق الجانبية السفلية.

إضافة إلى أن كثافة الفوهة أعلى على الأوراق قرب مركز الشجرة وأقل على الأوراق التي على الجوانب. المحافظة على الماء هو مهم بشكل خاص للنباتات التي تستوطن الصحراء. شجيرات البريتل بش الصحراوي تحتجز الماء حول أوراقها بشعيرات الأوراق الصغيرة.

تسمى هذه الشعيرات،الترايكومات وهي تحرف الشمس وتذهب الأثر المجفف للرياح. النباتات الصحراوية الأخرى مثل صبّار الأبونتيا تخزّن الماء في جذوعها الممتلئة لحمايتها من الجفاف. إضافة إلى ذلك،تمتلك الصبار أوراق معززة تسمى الأشواك تقلل عملية التبخر وتبدد الحرارة.

تستطيع النباتات التي تعيش في البيئات القاحلة تقليل عملية التبخر ع طريق أخذ ثاني أكسيد الكربون فقط في الليل. وخلال النهار،تبقى الفوهات مغلقة. وتسمى هذه العملية عمليض أيض الحمض العصاري،أو اختصاراًب CAM.

يمكن أن تساعد الهياكل المحددة للأوراق على تقليل كمية المفقود. تقلل الأوراق الصغيرة أو الدقيقة عملية التبخر. هياكل الأوراق الملفوفة الخاصة بالأعشاب تقلل مساحة السطح كذلك وبالتالي تقلل التبخر.