تقلبات الرطوبة

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

يُعرف اضطراب ترطيب الخلايا (Poikilohydry ) بأنه عدم القدرة (سواءً من الناحية التركيبية أو الوظيفية) على الحفاظ على محتوى الماء في الخلايا والأنسجة أو تنظيمه لتحقيق التوازن بينها وبين محتوى الماء في البيئة المحيطة، وهو ما يرتبط بسرعة هذا التوازن. ويُشتق المصطلح من الكلمة اليونانية القديمة ποικίλος (poikílos، وتعني "مرقط أو متنوع").

استُخدمت خاصية تحمل الجفاف في ممالك العتائق والبكتيريا وحقيقيات النوى [ 1 ] للاستفادة من البيئات الإيكولوجية. [ 2 ] غالبًا ما يقترن تحمل الجفاف بعوامل إجهاد لا حيوية أخرى ، مثل درجات الحرارة القصوى، وسوء التغذية، واختلال توازن الفيتامينات، وملوحة التربة، والأشعة فوق البنفسجية. تتحكم العديد من النباتات في تحمل الجفاف من خلال تراكيب غير متخصصة، كالأنسجة الخضرية، أو تراكيب متخصصة، كالأبواغ والبذور والدرنات. يتوزع تحمل الجفاف بين النباتات اللاوعائية التي لا تحتوي على طبقة شمعية أو ثغور، وتسع فصائل من السرخسيات، وعشر فصائل من كاسيات البذور، وهي النباتات الوعائية التي تحتوي على طبقة شمعية وثغور. [ 1 ] [ 3 ]

نبات سيلاجينيللا ليبيدوفيلا هو نبات وعائي من فصيلة الليكوفيتات، موطنه الأصلي صحراء تشيهواهوا في نيو مكسيكو وتكساس والمكسيك. ينمو في شقوق الصخور المواجهة للشمال وفي البيئات المفتوحة. ويُعزى تجعد الأوراق الملحوظ إلى نبات سيلاجينيللا ليبيدوفيلا ، والذي اختبره ليبكيوشر وإيكميير عام 1991، إلى آلية لمنع التثبيط الضوئي في الأوراق الصغيرة استجابةً للأشعة فوق البنفسجية، كما أن انفتاح الأوراق التدريجي عند إعادة ترطيبها يحمي النبات من نفس التثبيط الضوئي حتى تتم معالجة تدفقات الفوتونات بالكامل. [ 3 ]

تُعدّ السرخسيات من فصيلة Hymenophyllaceae سرخسيات متغيرة الرطوبة، تنمو في المناطق ذات الرطوبة العالية والظل الكثيف، مثل الغابات المطيرة في ترينيداد وفنزويلا ونيوزيلندا. تواجه هذه السرخسيات تحديات فريدة تتمثل في مقاومتها العالية لتبادل الغازات وفقدانها المحدود للماء. وقد شكّل هذا ضغطًا تطوريًا انتقائيًا قويًا نحو الأفراد الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة. ركّزت هذه السرخسيات على عنصرين رئيسيين للكفاءة: تقليل التراكيب المُهدرة وزيادة امتصاص الضوء. يتطلب تنظيم مستويات الماء طاقة، وهو ليس ضروريًا للبقاء على قيد الحياة في هذه البيئات، لذا لم تعد تراكيب مثل الثغور موجودة في Hymenophyllaceae. يُعدّ النسيج المتوسط ​​السميك غير فعال في البيئات ذات الإضاءة الشمسية المنخفضة، ويُصعّب تبادل الغازات، لذلك تكيّفت Hymenophyllaceae مع النسيج المتوسط ​​الرقيق. عند إخراجها من موطنها الطبيعي، تُصبح Hymenophyllaceae عرضة للخطر. بالمقارنة مع السرخسيات الأخرى، فهي أكثر عرضة للجفاف، وهو ثمن اضطرت إلى دفعه للتكيف مع بيئتها. [ 2 ]

علم وظائف الأعضاء أثناء الجفاف

للتغلب على فترات الجفاف المتكررة، طورت النباتات متغيرة الرطوبة آليات أساسية تمنع تلف بنيتها الداخلية. يوجد السكروز ، وهو سكر ثنائي ، بتركيزات عالية في هذه النباتات. يُستخدم السكروز داخل الخلايا للمساعدة في الحفاظ على طبقة الفوسفوليبيد الثنائية التي تُثبّت بنية الخلية وتقلل من احتمالية تلفها أثناء عمليات التجفيف وإعادة الترطيب وإعادة التنشيط. [ 4 ]

من الأمثلة على النباتات المقاومة للجفاف نباتا الراموندا والهابرليا . ولاختبار التغيرات في مستويات السكروز، قام مولر وزملاؤه بوضع هذين النوعين في ثلاث حالات، ثم سجلوا النسبة المئوية للسكروز في الوزن الجاف. [ 5 ] كمجموعة ضابطة، رُويت النباتات يوميًا لمدة عشرة أيام، وشكّل السكروز فيها حوالي 2% من الوزن الجاف. أما عند دراسة تأثير الإجهاد الناتج عن الجفاف، فقد تُركت النباتات إما دون ري طوال الأيام العشرة، أو دون ري في الأيام الخمسة الأولى ثم رُويت حتى نهاية التجربة. ووجد أن محتوى السكروز في النباتات التي لم تُروَ شكّل ما بين 5 و10% من الوزن الجاف. [ 5 ] وعندما رُويت النباتات المجففة مرة أخرى، انخفضت مستويات السكروز فيها إلى مستويات المجموعة الضابطة، وبدأت النباتات باستعادة لونها وشكلها الطبيعيين. [ 5 ]

لا تتأثر بنية الأغشية في النباتات اللاوعائية بالجفاف، لكن عملية تخليق البروتين تتأثر بشدة. وقد وُجد أن انخفاض البروتينات يكون أكبر بكثير في النباتات الحساسة للجفاف. تُعدّ بروتينات الديهيدرين والريهيدرين من بروتينات LEA، أو البروتينات التي تُشارك في حماية النباتات من الجفاف والضغوط البيئية الأخرى، وحماية الإنزيمات والأغشية. ويتم تنشيط إنتاج بروتين الريهيدرين عند اكتشاف إعادة الترطيب. كما وُجد حمض الأبسيسيك في بعض أنواع الطحالب، وهو قادر على تحفيز تخليق البروتين. ومن آليات الدفاع الأخرى للنباتات متغيرة الترطيب إيقاف عملية التمثيل الضوئي وتراكم أصباغ الأنثوسيانين. تعكس هذه الأصباغ ضوء الشمس وتعمل كحاجز لحماية البلاستيدات الخضراء من التعرض المفرط للضوء. [ 6 ]

تُصنَّف النباتات المقاومة للجفاف وفقًا لاستراتيجيات تكيفها مع الإجهاد وآلية التمثيل الضوئي لديها. [ 7 ] تُقسَّم النباتات إلى مجموعتين: نباتات مقاومة للجفاف ذات كلوروفيل متغير (PDT) ونباتات مقاومة للجفاف ذات كلوروفيل ثابت (HDT). تفقد نباتات PDT الكلوروفيل عند تعرضها للجفاف، وتضطر إلى إعادة بناء جهاز التمثيل الضوئي، ولا تستطيع إنبات أوراق جديدة عند انفصالها. أما نباتات HDT، فتحتفظ بالكلوروفيل وتستطيع إنبات أوراق جديدة عند انفصالها. [ 6 ]

مراجع

  1. 1 2 ديسيرفو، ميليسا (2015). "علم البيئة النباتية والتطور في البيئات القاسية" من تحرير نيشانتا راجاكارونا، وروبرت س. بويد، وتانر ب. هاريس. 2014. 475 صفحة. ISBN-13: 978-1633219557، 250.00 دولارًا أمريكيًا (غلاف مقوى)، كتاب إلكتروني متاح. دار نشر نوفا ساينس، هاوباج، نيويورك" . رودورا . 117 (969): 106-108 . doi : 10.3119/0035-4902-117.969.106 . ISSN 0035-4902 . S2CID 86307106 .  
  2. 1 2 بروكتر، مايكل سي إف (14 فبراير 2012). "استجابات بعض نباتات الفصيلة السرخسية الرقيقة (Hymenophyllaceae) للضوء والجفاف في ترينيداد وفنزويلا ونيوزيلندا: تقلبات الرطوبة في بيئة محدودة الضوء ومنخفضة التبخر" . حوليات علم النبات . 109 (5): 1019-1026 . doi : 10.1093/aob/mcs012 . ISSN 1095-8290 . PMC 3310494. PMID 22334496 .   
  3. 1 2 سميث، ستانلي د.؛ مونسون، راسل ك.؛ أندرسون، جاي إي. (1997)، "النباتات متغيرة الرطوبة" ، علم البيئة الفسيولوجية لنباتات صحراء أمريكا الشمالية ، تكيفات الكائنات الصحراوية، برلين، هايدلبرغ: سبرينغر برلين هايدلبرغ، ص 191-198 ، doi : 10.1007/978-3-642-59212-6_10 ، ISBN  978-3-642-63900-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 2022-06-01
  4. ↑ بروكتر، مايكل سي إف؛ توبا، زولتان (24-11-2002). "التغير في نسبة الماء والتجانس: نقيض أم طيف من الاحتمالات؟" . مجلة نيو فايتولوجيست . 156 (3): 327-349 . Bibcode : 2002NewPh.156..327P . doi : 10.1046/j.1469-8137.2002.00526.x . ISSN 0028-646X . PMID 33873572 .  
  5. 1 2 3 مولر، يواكيم؛ سبرينغر، نوربرت. بورتليك، كارلهاينز؛ بولر، توماس. ويمكين، أندريس (1997). "الجفاف يزيد من مستويات السكروز في راموندا وهابرليا، وهما جنسان من نباتات القيامة في Gesneriaceae" . فسيولوجيا النبات . 100 (1): 153–158 . دوى : 10.1034/j.1399-3054.1997.1000117.x . ISSN 0031-9317 . 
  6. 1 2 كابن، لودجر؛ فالاداريس، فرناندو (2007-06-20)، "النمو الانتهازي وتحمل الجفاف: النجاح البيئي للكائنات ذاتية التغذية متغيرة الماء" ، علم البيئة النباتية الوظيفي ، مطبعة CRC، ص 7-66 ، doi : 10.1201/9781420007626-2 ، ISBN  978-0-429-12247-7تم الاطلاع عليه بتاريخ 2022-06-01
  7. ^ نيراغوندا شيفاراج، ياتيشا؛ باربرا، بلانكوت؛ جوجي، برونو؛ فيكري جيبوين، مايتي؛ الدريوش، عز الدين؛ راماساندرا جوفيند، شاراتشاندرا؛ ديفاراجا، عكاش؛ كامبالاجيري ، يوجيندرا (25/06/2018). "وجهات نظر حول الاستجابات الهيكلية والفسيولوجية والخلوية والجزيئية للجفاف في نباتات القيامة" . علمية . 2018 : 1– 18. دوى : 10.1155/2018/9464592 . ISSN 2090-908X . بمك 6036803 . بميد 30046509 .   

فيت، د.هـ.، كراندال-ستوتلر، ب.، وود، أ. (2014). النباتات اللاوعائية: البقاء في عالم جاف من خلال التحمل والتجنب. علم البيئة النباتية والتطور في البيئات القاسية. نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية: نوفا ساينس، 267-295.

بروكتر، إم سي (2012). استجابات بعض أنواع السرخسيات الرقيقة (Hymenophyllaceae) للضوء والجفاف في ترينيداد وفنزويلا ونيوزيلندا: تغير مستوى الماء في بيئة محدودة الضوء ومنخفضة التبخر. حوليات علم النبات، 109(5)، 1019-1026. https://doi.org/10.1093/aob/mcs012