نبذة عن أوراق النبات
تعتبر الأوراق مصدرًا للمواد الغذائية للنباتات.
الورقة النباتية هي جزء رقيق ومسطح يستخدم الشمس لصنع الغذاء للنبات. وبشكل عام، تكون الأوراق خضراء وتستخدم الكلوروفيل للحصول على الطاقة من الشمس، ويسمى هذا العملية التركيب الضوئي. تستخدم الطاقة لجمع الماء من التربة وغاز ثاني أكسيد الكربون من الهواء لصنع السكر، ويتم إطلاق الأكسجين خلال هذه العملية التي تسمى التنفس.
تعمل الأوراق على جذب الطاقة من الشمس بشكل مشابه للوح الشمسية، ويتم تناولها عن طريق الإنسان في الخضروات الورقية مثل الخس، وقد لا يدرك الشخص ذلك، ولكنه يتناول شكلًا من أشكال الأوراق تقريبًا كل يوم.
طبقات ورقة النبتة
من اجزاء الورقة، ثلاث طبقات تتضمن:
- البشرة: الطبقة الخارجية من الخلايا التي تغطي الورقة، وتمنع فقدان الماء.
- الطبقة الوسطى: الطبقة التي تتوضع بين البشرة العلوية والسفلية هي الطبقة الرخوة، وتحدث فيها معظم عمليات التمثيل الضوئي، وتنقسم إلى طبقتين عادة: الطبقة العمادية العلوية والطبقة الإسفنجية السفلية.
- عروق الورقة: العروق السوداء على الورقة تسمى عروق الورقة، والعرق الأكبر يمتد من السويقة إلى طرف الورقة. أما العروق الصغيرة والسوداء التي تتفرع من وسط الورقة فتسمى العروق الثانوية، وهذه الأوردة تدعم نسيج الورقة وتساعدها على الحفاظ على شكلها، مثل حواف المظلة. كما تنقل العروق الورقية المواد داخل الورقة، تماما مثلما تنقل الأوردة في جسمنا الدم.
لم تغير الورقة لونها
الكلوروفيل هو المادة الكيميائية الموجودة في الأوراق التي تسبب تلوينها باللون الأخضر، وذلك في فصل الربيع والصيف عندما تكون هناك كمية كبيرة من ضوء الشمس، حيث تمتص هذه المادة الكيميائية الطاقة من الشمس وتحولها إلى ثاني أكسيد الكربون وتحول الماء إلى سكر ونشاء.
خلال موسم الخريف والشتاء، وعندما ينقص ضوء الشمس، تتوقف الأوراق عن إنتاج الغذاء ويتحلل الكلوروفيل، مما يؤدي إلى تغيير لون الأوراق من الأخضر إلى الأحمر والبرتقالي والأصفر والذهبي، وعندما يتغير لون الأوراق، يتغير لون الجذع أيضا.
لم لا تملك الأوراق الشكل نفسه
هناك اتفاق علمي بشأن أن حجم الأوراق النباتية يزداد بتوفر الماء، كما أن الأوراق تقوم بجمع الأشعة الضوئية من الشمس وتحويلها إلى غذاء.
العلماء لا يفهمون السبب وراء ظهور كل نوع من أوراق النباتات، وقد يتساءل الشخص لماذا تبدو أوراق شجرة التين مختلفة تماما عن أوراق السرخس؟
الأمر الواضح هو أن الله لم يخلق تنوع أشكال الأوراق النباتية الرهيب فقط لإبهار الإنسان. بل كان الهدف الرئيسي من تنوع أشكال الأوراق هو الاستجابة للبيئة والتطور التطوري الطويل الأمد لأنواع الأشجار المختلفة. فشكل الورقة لا يعتمد على الشمس أو الطقس البارد، ولكن يتعلق بالتكيف الناتج عن العوامل البيئية والتطور الذي حدث على مر الزمن لمختلف أنواع الأشجار.
كل نوع يطور نمطًا خاصًا من الألياف، سواء كان بسيطًا، أو مفتوحًا كورقة الموز، أو مغزلي ويحتفظ بالرطوبة مثل إبر الصنوبر القوية.
هل النباتات لها نفس شكل الأوراق وما الذي يحدد شكل الورقة
ليس لدى جميع النباتات نفس شكل الأوراق؛ يتم تحديد شكل الورقة وفقا لوظيفتها الأساسية وعملية التركيب الضوئي والبيئة التي توجد فيها. يجب أن تكون الورقة قادرة على امتصاص ثاني أكسيد الكربون وضوء الشمس، وفي الوقت نفسه تقليل خطر الحرارة الزائدة والتجمد وفقدان الماء، وبالتالي، يشكل شكل الورقة جزءا من توازنها للبقاء على قيد الحياة والتكيف.
أظهرت دراسة أجريت عام 2003 في جامعة ماكواري في أستراليا أن شكل الورقة يتوافق مع وظيفتها، وذلك يضمن تطور الورقة المناسبة للبيئة المحيطة بها، ويعد الحصول على الشكل المناسب أمرا حيويا للنبات والنباتات التي لا تتكيف مع الظروف البيئية المحيطة بها يمكن أن تفشل في البقاء على قيد الحياة.
على سبيل المثال، الزوايا في الأوراق يمكن أن تؤثر في كيفية استقبالها لأشعة الشمس، فالزوايا الحادة للأوراق يمكن أن تقلل من كمية الضوء الواصل إلى النبات خلال فترة الظهيرة الحارة، وبالتالي توفر الظل للورقة ذات الزاوية الحادة. على الجانب المقابل، الأوراق المستديرة تستقبل كمية أكبر من ضوء الشمس وتتسع أيضا لامتصاص كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون.
يجب أن يتم تصميم الورقة بطريقة تسمح بدخول كمية كافية من الضوء الشمسي لدعم عملية التركيب الضوئي، ويجب أن يكون التصميم بحيث يمكن لمسامات الورقة امتصاص كمية كافية من ثنائي أكسيد الكربون الذي يساعد على دعم عملية التمثيل الضوئي.
دور حجم الورقة في وظيفتها
تلعب الحجم دورًا كبيرًا في هذه العملية، حيث تستطيع الأوراق الكبيرة مثل اللوحات الشمسية امتصاص كمية كبيرة من ضوء الشمس، بينما تقتصر الأوراق الصغيرة على امتصاص كمية قليلة من أشعة الشمس ويتم تركيزها على البقاء مشدودة في الظروف الباردة.
تصمم جميع الأنواع النباتية أوراقها بطريقة مختلفة حتى تكون مناسبة لبيئتها فقط، ويوضح المثال المهم الذي عرض في الورقة البحثية لوزارة الزراعة بولاية ايوا ذلك، حيث استخدم التين البكاء كمثال للدراسة
نظرا لتلقي البستانيين العديد من الشكاوى، قاموا بدفع مبالغ كبيرة لشراء نباتات الزينة. فبعد فترة قصيرة من الشراء، تساقطت أوراق النباتات. ومع العناية المناسبة والنمو المستمر، نمت هذه النباتات بشكل مختلف في الحجم والشكل والسماكة عن السابق.
يحدث هذا لأن الأوراق تتطور لتتناسب مع بيئتها، حتى إذا كانت البيئة تتغير من غرفة المعيشة إلى غرفة النوم.
التوازن بين شكل الورقة وبين وظيفتها
عادة ما تحتوي الأشجار التي تنمو في بيئات جافة وقاحلة، سواء كانت ساخنة أو باردة، والتي تملك بيئة نصف رطبة، على أوراق شبيهة بالإبر. تحتوي هذه الأشجار على طبقة خارجية سميكة ومسام عميقة تمنع فقدان الماء، مما يسمح للصنوبريات بالنمو بشكل أكبر في ظروف الجفاف مقارنة بالأشجار التي تحمل أوراقا مسطحة وعريضة. تحد منافذ الماء الصغيرة الموجودة في هذه الأوراق فقدان الماء وتحد من امتصاص ثنائي أكسيد الكربون، وهذا يساهم في حدوث التواز فيها.
الأوراق المستديرة مثل الزان أو الجير تمتص أشعة الشمس بكفاءة أكبر، ولكنها أكثر عرضة للتلف بسبب الرياح، لذلك فإن شكلها أصغر من الأشكال الأخرى للأوراق العريضة، والأوراق الكبيرة حجما تميل إلى أن تكون مفصصة أو مقطوعة مثل البلوط أو القيقب، لأن شكلها يساعدها على تحمل الرياح.
الأوراق المعرضة لخطر التجمد يكون شكلها إبريًا، لأن الأوراق ذات الشكل الإبري يكون سطحها قليل بالتالي يقل خطر التجميد، بينما تميل الأوراق غير المعرضة لخطر التلف الناجم عن التجمد أن تكون كبيرة، مثل النخيل الاستوائي، وقد تصل مساحة سطحها إلى واحد متر مربع، وهكذا نجد كيف تحافظ النباتات على التجمد من خلال شكل أوراقها.