34.15:
التكيفات التي تقلل من فقدان المياه
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.
Suggested Reading
Buckley, Thomas N., Grace P. John, Christine Scoffoni, and Lawren Sack. "The sites of evaporation within leaves." Plant Physiology 173, no. 3 (2017): 1763-1782. [Source]
Borland, et al. "Climate‐resilient agroforestry: physiological responses to climate change and engineering of crassulacean acid metabolism (CAM) as a mitigation strategy." Plant, Cell & Environment 38, no. 9 (2015): 1833-1849. [Source]
Yang X et al. A roadmap for research on crassulacean acid metabolism (CAM) to enhance sustainable food and bioenergy production in a hotter, drier world. New Phytol. 2015 Aug;207(3):491-504. [Source]
Jalakas, Pirko, Ebe Merilo, Hannes Kollist, and Mikael Brosché. "ABA-mediated Regulation of Stomatal Density Is OST1-independent." Plant Direct 2, no. 9 (September 1, 2018). [Source]