اثر آب بر رشد گیاه و فرآیندهای حیاتی آن

اثر آب بر رشد گیاه و فرآیندهای حیاتی آن

آب: از مولکول تا منبع حیات

آب، ماده‌ای ساده اما شگفت‌انگیز است. هر مولکول آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن ساخته شده است که با فرمول شیمیایی $\ce{H2O}$ نشان داده می‌شود. این مولکول‌ها به هم می‌چسبند و خاصیت قطبی^۱ ایجاد می‌کنند که دلیل بسیاری از ویژگی‌های منحصربه‌فرد آب است. برای مثال، این خاصیت باعث می‌شود آب بتواند مواد معدنی را از ریشه به بالاترین برگ‌های یک درخت بلند مانند درخت سکویا منتقل کند.

گیاهان برای انجام همه فعالیت‌های خود به آب نیاز دارند. حدود ۹۰ درصد وزن یک گیاه تازه را آب تشکیل می‌دهد. این آب مانند اسکلتی برای سلول‌های گیاه عمل می‌کند و به آن‌ها شکل و استحکام می‌دهد. اگر به یک برگ گیاه آب‌دار نگاه کنید، کاملاً سفت و شاداب است؛ اما وقتی آب از دست می‌دهد، پژمرده و نرم می‌شود.

سفر آب درون گیاه: از ریشه تا برگ

سفر آب در گیاه یک فرآیند شگفت‌انگیز است. این سفر از ریشه شروع می‌شود. ریشه‌های گیاه، پر از تارهای کشنده‌ی ریز و ظریفی هستند که مانند هزاران نی کوچک، آب و مواد معدنی محلول در خاک را جذب می‌کنند.

پس از جذب، آب باید به سمت بالا و به تمام قسمت‌های گیاه حرکت کند. این حرکت عمدتاً از طریق لوله‌های بسیار باریکی به نام بافت چوبی^۲ انجام می‌شود. نیروی اصلی این حرکت به‌سوی بالا، تعرق^۳ است. تعرق یعنی خروج آب به‌صورت بخار از طریق روزنه‌های کوچک روی برگ‌ها. وقتی آب از برگ خارج می‌شود، مانند این می‌ماند که آب در بالای این لوله‌ها کشیده می‌شود و آب جدیدی از ریشه به‌صورت پیوسته جایگزین آن می‌گردد. این فرآیند را می‌توان با مکیدن نوشابه توسط یک نی مقایسه کرد.

آب و آشپزخانه گیاه: فرآیند فتوسنتز

مهم‌ترین نقشی که آب در گیاهان ایفا می‌کند، شرکت در فرآیند فتوسنتز^۴ است. فتوسنتز مانند آشپزخانه‌ی گیاه است؛ جایی که گیاه با استفاده از نور خورشید، آب و دی‌اکسید کربن، برای خودش غذا (قند) تولید می‌کند. فرمول ساده‌شده‌ی این واکنش حیاتی به صورت زیر است:

علاوه بر این، آب به عنوان یک محیط برای انجام تمام واکنش‌های شیمیایی درون سلول‌های گیاه عمل می‌کند. مواد مختلف در آب حل می‌شوند و با هم واکنش می‌دهند تا انرژی مورد نیاز برای رشد گیاه را فراهم کنند.

تنظیم دمای گیاه: نقش خنک‌کنندگی آب

آیا تا به حال در یک روز گرم تابستان، روی چمن‌های خیس آب پاشیده‌اید و احساس خنکی کرده‌اید؟ گیاهان نیز از آب برای خنک کردن خود استفاده می‌کنند. وقتی آب از سطح برگ‌ها تبخیر می‌شود (تعرق)، گرمای لازم برای تبخیر را از برگ می‌گیرد و در نتیجه برگ را خنک می‌کند. این کار مانند سیستم تعریق در بدن انسان است و از گیاه در برابر گرمای بیش از حد محافظت می‌کند.

کم‌آبی و بیش‌آبی: دو روی یک سکه خطرناک

همان‌طور که آب برای گیاه حیاتی است، مقدار مناسب آن نیز بسیار مهم است. کمبود آب (تنش خشکی) و زیادی آب (غرقابی) هر دو می‌توانند به گیاه آسیب جدی برسانند.

یک آزمایش ساده: مشاهده اثر آب بر رشد لوبیا

برای درک عملی اثر آب، یک آزمایش ساده انجام دهید. سه گلدان یکسان بردارید و در هر یک یک دانه لوبیا بکارید. به گلدان اول به اندازه‌ی کافی آب دهید (هر زمان خاک خشک شد). به گلدان دوم اصلاً آب ندهید. به گلدان سوم هر روز به مقدار خیلی زیاد آب دهید. پس از یک هفته، نتایج را مشاهده خواهید کرد: لوبیای گلدان اول به خوبی رشد می‌کند، لوبیای گلدان دوم نمی‌روید یا خشک می‌شود و لوبیای گلدان سوم ممکن است بپوسد. این آزمایش به خوبی اهمیت میزان مناسب آب را نشان می‌دهد.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^۱قطبی (Polar): به مولکولی گفته می‌شود که بار الکتریکی نامتقارن دارد؛ یعنی یک سر آن کمی مثبت و سر دیگر کمی منفی است. این خاصیت باعث می‌شود مولکول‌های آب به هم جذب شوند.
^۲بافت چوبی (Xylem): بافتی در گیاه که مسئول انتقال آب و مواد معدنی از ریشه به سمت برگ‌ها است.
^۳تعرق (Transpiration): فرآیند خروج آب به‌صورت بخار از طریق روزنه‌های برگ گیاه.
^۴فتوسنتز (Photosynthesis): فرآیندی که در آن گیاهان سبز با استفاده از انرژی نور خورشید، آب و دی‌اکسید کربن، قند و اکسیژن تولید می‌کنند.