صعود آب در آوند چوبی(2)

اهداف:

• نحوه انتقال آب از ریشه به بالاترین نقاط گیاه
• نیروهای دخیل در انتقال آب از ریشه به برگ

مطالعه فیزیولوژیک

در طرح درس  "صعود آب در آوند چوبی(1)" در مورد نیروهای مؤثر در انتقال آب صحبت به میان آمد، اما سوال این است که آیا فشار ریشه ای می تواند صعود شیره را در یک درخت توجیه کند؟

پاسخ منفی است زیرا شیره خام، معمولاً خیلی غلیظ نیست و فشار ریشه ای اندازه گیری شده نسبتاً کم است. معمولاً مقادیر این فشار بین 0/1 تا 0/5  مگاپاسکال است. این مقدار 16 درصد فشار مورد نیاز برای حرکت آب به بالاترین نقطه ی بلندترین درختان است. به علاوه، فشار ریشه ای در تمام گونه ها تشخیص داده نشده است و در گونه هایی هم که این فشار وجود دارد، همیشه قابل تشخیص نیست. در نهایت اینکه، ثابت شده است در طی تعرق فعال، یعنی وقتی انتظار می رود حرکت آب از راه آوند چوبی به سریعترین مقدار خود رسیده باشد، آوند چوبی تحت مکش(یعنی فشار منفی) است.

مسلماً فشار ریشه ای در همه حالات نمی تواند به عنوان ساز و کار صعود شره خام باشد. با وجود این، فشار ریشه ای برای پر کردن لوله های آوند چوبی در گیاهان علوفه ای کوچک و در برخی از گونه های چوبی در فصل بهار، وقتی که شیره به جوانه های در حال توسعه راه می یابد انجام وظیفه می کند.

توضیح فیلم:

آب از طریق تارهای کشنده وارد گیاه شده و از طریق هدایت توسط معابر وارد آوندها می شود.

آب در اثر مویینگی صعود می کند. اگر در یک لوله مویین شیشه ای(لوله ای با قطر بسیارکم) در داخل حجمی از مایع فروبرده شود، آب در لوله به سطحی بالاتر از سطح مایع اطراف می رسد. این ویژگی، صعود مویین یا به عبارت ساده تر مویینگی نامیده می شود. صعود کاپیلاری به اثر متقابل چندین نیرو ربط داده می شود.

این نیروها عبارتند از:

چسبندگی(adhesion) بین آب و گروه های قطبی در طول دیواره مویین، کشش سطحی(surface tension) به دلیل نیروهای پیوستگی بین مولکول های آب و نیروی جاذبه که علیه ستون آب عمل می کند.

نیروهای چسبندگی، موجب جذب مولکول های آب به گروه های قطبی در طول سطح دیواره می شوند. چون این نیروهای آب به دیواره قوی اند، همچنانکه بین آب و لوله های شیشیه ای یا سطح داخلی عناصر آوندی مشاهده می شود، گفته می شود که دیواره ها نم پذیراند. وقتی آب در طول لوله به طرف بالا جریان می یابد، نیروهای پیوستگی قوی بین مولکول های آب وارد عمل می شوند تا آب را از فضای خالی لوله به طرف بالا بکشاند. این حالت ادامه خواهد یافت تا اینکه این نیروهای بالابرنده با نیروی جاذبه که علیه ستون آب عمل می کند به تعادل برسد.

البته مویینگی در تراکئیدها و لوله های آوندی کوچک ممکن است صعود شیره خام را در گیاهان کوچک، که کمتر از 0/75 متر ارتفاع دارند، توجیه کند. با وجود این، برای اینکه آب به وسیله مویینگی تا ارتفاع 100 متری بالا رود، قطر لوله های مویین باید تقریباً 15% میکرومتر باشد که کوچک تر از کوچک ترین تراکئیدهاست. بنابراین مسلماً مویینگی به عنوان یک سازوکار عمومی برای صعود شیره خام ناکافی است.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: فاضل صحرانشین سامانی
تنظیم: مریم فروزان کیا