تحديد الضغط الجذري
الضغط الجذري (بالإنجليزية: Root pressure) هو عبارة عن قوة تعمل على دفع الماء والمواد الذائبة التي تمتصها جذور النباتات إلى أعلى داخل ساق النبات. يمكن ملاحظة هذه الظاهرة بوضوح عند قطع ساق نبات ما، حيث يتدفق السائل المائي منه.
محفزات نشأة الضغط الجذري
هناك عاملان رئيسيان يساهمان في توليد الضغط الجذري:
- الضغط الأسموزي (Osmotic Pressure): يتولد هذا الضغط داخل خلايا الجذور نتيجة لحركة الماء من المناطق ذات التركيز المنخفض للمواد المذابة إلى المناطق ذات التركيز العالي. المواد المذابة تشمل الذرات، الأيونات، والجزيئات الذائبة في الماء.
- عملية النتح (Transpiration pull): تلعب هذه العملية دوراً كبيراً في نقل الماء إلى الأعلى عبر أنسجة النبات. يتم خلالها تبخر الماء من أوراق النباتات، مما يخلق قوة سحب تسحب الماء إلى الأعلى عبر خلايا النبات.
غالباً لا يحدث الضغط الجذري في النباتات التي تنمو في المناطق المعتدلة، ولكنه يظهر بشكل أوضح في فصل الربيع قبل اكتمال نمو الأوراق وقبل ازدياد معدل النتح. أول تجربة لقياس الضغط الجذري في النباتات أجراها العالم هالس على نبات العنب في عام 1727، حيث سجل ضغطاً قدره 0.1 ميجاباسكال.
المحددات المؤثرة في قوة الضغط الجذري
على الرغم من أن الضغط الجذري في الأشجار يمكن أن يكون عدة أضعاف الضغط الجوي، إلا أنه غالباً ما يكون غير كافٍ لنقل المياه إلى قمم الأشجار العالية. عادةً ما يكون الضغط الجذري في أدنى مستوياته عندما يكون النتح من الأوراق في أعلى مستوياته.
بالإضافة إلى الضغط الجذري والنتح، هناك عوامل أخرى تساهم في ارتفاع السوائل في النباتات، مثل قوى التماسك (Cohesive forces) وقوى الالتصاق (Adhesive forces) بين جزيئات الماء في الأوعية الناقلة. هذه القوى تلعب دوراً هاماً، خاصة في الأشجار الطويلة.
كيفية حدوث الضغط الجذري
يعتبر الضغط الجذري وقوة النتح القوتين الرئيسيتين المسؤولتين عن نقل الماء إلى الأعلى في النباتات. ومع ذلك، فإن الضغط الجذري أقل قوة بكثير من قوة النتح، وغالباً ما يكون دوره أكثر أهمية في النباتات الصغيرة وفي الأوقات التي يكون فيها النتح منخفضاً، مثل أثناء الليل. أعلى قيمة للضغط الجذري يمكن أن تصل إلى 0.2 ميغاباسكال.
بالمقابل، تتراوح قيم قوى النتح، بالإضافة إلى قوى التماسك والالتصاق بين الجزيئات، بين -10 ميغاباسكال و-200 ميغاباسكال.
ويمكن تلخيص المراحل التي يمر بها الضغط الجذري في النباتات على النحو التالي:
- تظهر ظاهرة الضغط الجذري بوضوح في فصل الربيع، خاصة في الليل وفي الصباح الباكر بسبب انخفاض معدلات التبخر.
- ينتقل الماء عبر أنسجة الجذر دون مرور المعادن معه، وذلك بسبب خاصية النفاذية الانتقائية للجذر.
- يتحرك الماء من المنطقة ذات التركيز المنخفض للمواد المذابة إلى المنطقة ذات التركيز المرتفع، وهي العملية المعروفة بالضغط الأسموزي.
- تظهر آثار الضغط الجذري بشكل واضح عند قطع ساق الشجرة، حيث يبدأ الجذع في نزف الماء.
المصادر
- “root-pressure”, Encyclopedia.com.
- “Osmotic Pressure: Definition & Formula”, study.com.
- “Root Pressure: Definition & Theory”, study.com.
- “Absorption of Water and Ascent of Sap”, ScienceDirect.
- “root pressure”, Britannica.
- “root-pressure”, ScienceDirect.
- “Root Pressure”, BYJU’S.
