الجذور الدقيقة

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

يُعرَّف الجذر الدقيق عادةً بأنه جذر نباتي يبلغ قطره مليمترين أو أقل. [ 1 ] قد تؤدي الجذور الدقيقة وظائف في امتصاص موارد التربة (مثل العناصر الغذائية والماء) و/أو نقل الموارد، مما يجعلها وظيفيًا مشابهةً للأوراق والأغصان في الجهاز الخضري للنبات . [ 1 ] تختلف خصائص الجذور الدقيقة بين الأنواع وتتأثر بالظروف البيئية. [2] [3] ونتيجةً لذلك، تُدرس الجذور الدقيقة لتحديد استراتيجيات امتصاص الموارد والقدرة التنافسية للأنواع النباتية. وقد طُوِّرت فئات للجذور الدقيقة بناءً على قطر الجذر، وموقعه في التسلسل الهرمي لتفرعات الجهاز الجذري، ووظيفته الأساسية. غالبًا ما ترتبط الجذور الدقيقة بالفطريات التكافلية وتلعب دورًا في العديد من عمليات النظام البيئي مثل دورات العناصر الغذائية وتقوية التربة. [ 4 ] [ 2 ]

ملخص

تشكل الجذور الدقيقة مجتمعةً الجزء الأكبر من الطول الإجمالي لنظام الجذر في العديد من النباتات المعمرة والحولية. [ 5 ] ومع تقدمها في العمر ونموها، تتحول وظيفتها من امتصاص موارد التربة بشكل أساسي إلى نقل المواد إلى أجزاء أخرى من النبات. [ 2 ] [ 1 ] [ 6 ] ويمكن تحديد الوظيفة الأساسية للجذر الدقيق بناءً على خصائصه الوظيفية. [ 1 ]

يُعتقد أن خصائص الجذور الدقيقة لأنواع النباتات تُشير إلى استراتيجية تطورها لاكتساب موارد التربة. [ 7 ] ومع ذلك، تتسم بعض خصائص نمو الجذور الدقيقة ووظائفها الفيزيولوجية بمرونة عالية ، مما يسمح لجذور النبات بالاستجابة لطبيعة بيئة التربة المحلية. [ 2 ] [ 3 ] وقد ثبت أن الجذور الدقيقة تستجيب لبقع المغذيات في التربة. [ 8 ] [ 7 ] وتشمل هذه الاستجابات استطالة أجزاء الجذر وزيادة الطول الإجمالي للجذور الدقيقة، وزيادة بدء نمو الجذور الجانبية، وزيادة التفرع. [ 8 ] [ 9 ] ولا يزال تأثير هذه الاستجابات على امتصاص النبات للمغذيات غير واضح. [ 8 ] وفي أنواع متعددة من النظم البيئية وأعمار الغابات المختلفة ، وُجد أن الكتلة الحيوية للجذور الدقيقة تتناقص مع زيادة عمق التربة. [ 7 ] وبالمثل، تبين أن تركيز النيتروجين في الجذور الدقيقة يكون أقل في التربة العميقة. [ ٧ ] قد تعكس هذه التحولات تغيرات رأسية في طبيعة التربة، إذ قد تحتوي التربة الضحلة على محتوى غذائي متاح أكبر من التربة العميقة. [ ١٠ ] [ ١١ ] لوحظت سمات تبدو كآثار تفرعات جانبية على الجذور الدقيقة، مما يشير إلى أن بعض الجذور الدقيقة متساقطة الأوراق . [ ٢ ]

تصنيف

تُعرَّف الجذور الدقيقة تقليديًا بأنها جذور نباتية لا يتجاوز قطرها مليمترين. [ 1 ] هذا التعريف القائم على الحجم تعسفي، إذ لا يُحدد الجذور الدقيقة بشكل واضح أو منطقي بناءً على التشريح، أو الشكل، أو الوظائف، أو علم وظائف الأعضاء. [ 2 ] [ 5 ] افترضت الدراسات المبكرة التي استخدمت هذا التعريف أن جميع الجذور في فئة المليمترين متماثلة وظيفيًا، لكن العديد من الدراسات اللاحقة أظهرت أن الجذور في هذه الفئة الحجمية قد تمتلك سمات ديموغرافية ووظيفية مختلفة. [ 1 ]

ضمن فئة حجم المليمترين، يمكن أن تتباين الجذور بشكل كبير في خصائصها ووظائفها. ولمراعاة هذا التباين، بدأ علماء الأحياء المتخصصون في الجذور بتصنيف الجذور الدقيقة إلى فئات فرعية بناءً على قطر الجذر، وموقعه في التسلسل الهرمي لتفرعات الجذر، ووظيفته.

الفئات القائمة على القطر

تُعرَّف الجذور الدقيقة، كمجموعة، بشكلٍ أكثر اتساقًا بقطر لا يتجاوز مليمترين. ونظرًا لتنوع خصائص ووظائف الجذور ضمن هذه الفئة، والعلاقة بين القطر والوظيفة، فقد استُخدمت فئات قطر أصغر في الأبحاث الحديثة. ركزت الدراسات التي اقتصرت على الجذور التي تعمل في الحصول على الموارد على دراسة الجذور التي يقل قطرها عن مليمتر واحد أو 0.5 مليمتر. [ 1 ] وقد أُطلق على الجذور التي يقل قطرها عن 0.5 مليمتر اسم "الجذور الدقيقة جدًا". [ 2 ] [ 12 ] ولأن خصائص الجذور الدقيقة [ 13 ]، كالقطر، تختلف باختلاف الأنواع، ولأن الأبحاث التي تدرس وظيفة أحجام الجذور المختلفة في الأنواع المختلفة محدودة، فإن تصنيفات الجذور الدقيقة بناءً على القطر تُعدّ في الغالب اعتباطية وتُعقّد المقارنات بين الأنواع. [ 6 ] [ 1 ] فعلى سبيل المثال، قد توجد جذور دقيقة بقطر مليمترين في الأشجار، ولكنها تُعتبر جذورًا كبيرة جدًا في العديد من أنواع المحاصيل الحولية والمعمرة. [ 14 ]

الصفوف القائمة على الترتيب

يُحدد نظام التصنيف هذا رتبةً للجذر بناءً على موقعه في التسلسل الهرمي لتفرعات نظام الجذر، وهو مُستند إلى مخطط هورتون-ستراهلر لترتيب روافد الجداول . [ 15 ] تُصنف الأجزاء الأبعد من نظام الجذر (أجزاء الجذر غير المتفرعة التي تنتهي بأطراف الجذر) كجذور من الرتبة الأولى. عند التقاء جذرين من نفس الرتبة، يُصنف الجذر الناتج عن اندماجهما ضمن الرتبة الأعلى التالية (أي يندمج جذران من الرتبة الأولى لتكوين جذر من الرتبة الثانية). [ 2 ] عند التقاء جزأين جذريين من رتبتين مختلفتين، يُصنف الجذر الناتج ضمن الرتبة الأعلى من بين الجذرين المندمجين (أي يندمج جذر من الرتبة الثانية مع جذر من الرتبة الأولى لتكوين جذر من الرتبة الثانية). [ 2 ] يُعد نظام التصنيف هذا شائعًا في أبحاث الجذور الحديثة، حيث أظهرت العديد من الدراسات إمكانية رصد اختلافات جوهرية في خصائص الجذور الدقيقة عند التمييز بين الجذور حسب الرتبة. [ 1 ] تشمل السمات التي ثبت أنها تزداد مع رتبة الجذر قطر الجذر، وعمر النبات، والنمو الثانوي ، بينما أظهر محتوى النيتروجين في الجذر، واستعمار الفطريات الجذرية، ومعدل التجدد انخفاضًا مع زيادة رتبة الجذر. [ 1 ]

رسم تخطيطي لبنية متفرعة مع ترقيم كل جزء. جميع الأجزاء البعيدة مرقمة بـ "1". عند التقاء جزأين من نفس الرتبة، يُعطى الجزء الناتج عن اندماجهما الرتبة الأعلى التالية. وعند التقاء جزأين من رتبتين مختلفتين، يُعطى الجزء الناتج الرتبة الأعلى من بين الجزأين المندمجين.
يتم تخصيص الأوامر لقطاعات التدفق باستخدام مخطط هورتون-ستراهلر للترتيب. ويتم تخصيص أوامر الجذر باستخدام هذا المخطط.

الفئات القائمة على الدوال

بحسب هذا النظام، تُصنّف الجذور الدقيقة إلى نوعين: جذور دقيقة ماصة وجذور دقيقة ناقلة. [ 1 ] تتمثل وظيفة الجذور الدقيقة الماصة في الغالب في الحصول على موارد التربة، وهي تشكل الأجزاء الطرفية من نظام الجذر (الأجزاء ذات الرتبة الأدنى). [ 1 ] أما الجذور الدقيقة الناقلة فتنتج عن اندماج الجذور الدقيقة الماصة، ولذلك فهي أعلى رتبةً في نظام الجذر. وتتمثل وظيفتها الأساسية في نقل المواد النباتية ودعم بنية النبات، ولكنها قد تخزن المواد النباتية أيضًا. [ 1 ] غالبًا ما يمكن تمييز هذه الفئات الوظيفية بصريًا في الأشجار، ولكن ليس في المحاصيل. [ 14 ]

فرع الجذر يظهر ارتباطات مع الفطريات الإكتوميكوريزية.
ترتبط الجذور الدقيقة لشجرة التنوب دوغلاس بالفطريات الإكتوميكوريزية.

علم البيئة

العلاقات الفطرية الجذرية

في الأشجار، تستعمر الجذور الدقيقة بشكل عام بشكل حصري أو مهيمن بواسطة نوع واحد من الفطريات الجذرية ، إما الفطريات الجذرية الشجرية أو الفطريات الجذرية الخارجية . [ 2 ]

مسابقة

تتنافس النباتات غالبًا مع النباتات المحيطة بها على مساحة الجذور والموارد. ويمكن تحديد قدرة النبات على المنافسة، واستراتيجيته في هذا التنافس، من خلال دراسة خصائص الجذور الدقيقة ووفرتها وتوزيعها ووظائفها، بالإضافة إلى الفطريات الجذرية المرتبطة بها. [ 2 ] [ 16 ]

إعادة تدوير المواد

تم تصوير الفطريات الجذرية الشجرية تحت المجهر. خلايا قشرة جذر الكتان تحتوي على أزواج من الفطريات الجذرية الشجرية.
ترتبط جذور الكتان بالفطريات الجذرية الشجرية.

في البيئات الأرضية، تمتص الجذور الدقيقة الماء والمغذيات من التربة، وتعيد هذه الموارد إليها عند موتها وتحللها. [ 1 ] كما تُفرز الجذور الدقيقة موادًا ، بما في ذلك الكربون القابل للتحلل، خلال العمليات الحيوية ودورانها. يؤثر هذا بشكل مباشر على مخزون الكربون العضوي في التربة، وبشكل غير مباشر عن طريق تحفيز النشاط الميكروبي. [ 1 ] لذلك، تلعب الجذور الدقيقة دورًا في دورات الماء والكربون والمغذيات في النظم البيئية الأرضية. [ 1 ] في دورات الكربون والمغذيات في الغابات، قد يُمثل تكوين الجذور الدقيقة وموتها وتحللها ما بين 20% و80% من إجمالي الإنتاج الأولي الصافي . [ 6 ]

تقوية التربة

تدعم جذور النباتات التربة، مما يُساهم في استقرار المنحدرات والحد من انجرافها . وتؤثر خصائص حجم الجذور، بما في ذلك قطرها، على الدعم الميكانيكي للمنحدر. [ 4 ] ويعتمد استقرار التربة على قوة شد الجذور. وتزداد قوة شد الجذور مع انخفاض قطرها، لذا فإن الجذور الدقيقة أقوى من الجذور الخشنة. [ 17 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ ماكورماك، إم. لوك؛ ديكي ، إيان أ.؛ إيسنستات، ديفيد إم.؛ فاهي، تيموثي ج.؛ فرنانديز، كريستوفر دبليو.؛ غو، دالي؛ هيلميساري، هيلجا-سيسكو؛ هوبي، إريك أ.؛ إيفرسن، كولين إم.؛ جاكسون، روبرت ب.؛ ليبالامي-كوجانسو، جانا (١٠ مارس ٢٠١٥). "إعادة تعريف الجذور الدقيقة يُحسّن فهم مساهمات ما تحت سطح الأرض في عمليات الغلاف الحيوي الأرضي" . مجلة نيو فايتولوجيست . ٢٠٧ (٣): ٥٠٥-٥١٨ . رمز Bibcode : ٢٠١٥NewPh.٢٠٧..٥٠٥M . doi : 10.1111/nph.13363 . ISSN 0028-646X . PMID 25756288 .  
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 بريجيتزر، كورت س.؛ ديفورست، جاريد ل.؛ بيرتون، أندرو ج.؛ ألين، مايكل ف.؛ رويس، روجر و.؛ هندريك، رونالد ل. (مايو 2002). "بنية الجذور الدقيقة لتسع أشجار من أمريكا الشمالية". دراسات بيئية . 72 (2): 293. doi : 10.2307/3100029 . ISSN 0012-9615 . JSTOR 3100029 .  
  3. 1 2 كومار، أميت؛ شهباز، محمد؛ كويرالا، مانيشا؛ بلاغوداتسكايا، إيفجينيا؛ سيدل، سابين جوليا؛ كوزياكوف، ياكوف ؛ باوش، جوهانا (18-09-2019). "مرونة سمات الجذور واكتساب النبات للعناصر الغذائية في التربة الفقيرة بالفوسفور" . مجلة تغذية النبات وعلوم التربة . 182 (6): 945-952 . Bibcode : 2019JPNSS.182..945K . doi : 10.1002/jpln.201900322 . ISSN 1436-8730 . 
  4. شوارتز ، م.؛ ليمان، ب.؛ أور، د. ( 15 مارس 2010). "قياس تعزيز الجذور الجانبية في المنحدرات الشديدة - من حزمة جذور إلى مجموعات أشجار". عمليات سطح الأرض وتضاريسها . 35 (3): 354-367 . Bibcode : 2010ESPL...35..354S . doi : 10.1002/esp.1927 . ISSN 0197-9337 . 
  5. 1 2 بييريت، آلان؛ موران، كريستوفر جيه؛ دوسان، كلود (9 مارس 2005). "تُحدّ منهجية الكشف التقليدية من قدرتنا على فهم أدوار ووظائف الجذور الدقيقة" . مجلة نيو فايتولوجيست . 166 (3): 967-980 . Bibcode : 2005NewPh.166..967P . doi : 10.1111/j.1469-8137.2005.01389.x . ISSN 0028-646X . PMID 15869656 .  
  6. هيشي ، تاكو (أبريل 2007). "عدم تجانس الجذور الفردية ضمن بنية الجذور الدقيقة: الروابط السببية بين الوظائف الفسيولوجية ووظائف النظام البيئي". مجلة أبحاث الغابات . 12 (2): 126-133 . Bibcode : 2007JFR....12..126H . doi : 10.1007/s10310-006-0260-5 . ISSN 1341-6979 . S2CID 12416950 .  
  7. 1 2 3 4 أوغاوا، شين؛ ميورا، ساتورو؛ إيواموتو، كوجيرو؛ كانيكو، شينجي؛ فوكودا، كينجي (2010-06-04). "الأنماط الرأسية لكتلة الجذور الدقيقة، وشكلها، وتركيز النيتروجين في غابة تنوب شبه جبلية". النبات والتربة . 335 ( 1-2 ): 469-478 . Bibcode : 2010PlSoi.335..469U . doi : 10.1007/s11104-010-0434-y . ISSN 0032-079X . S2CID 23620753 .  
  8. ١ ٢ ٣ هودج، أنجيلا (أبريل ٢٠٠٤). "النبات البلاستيكي: استجابات الجذور لإمدادات غير متجانسة من العناصر الغذائية". مجلة نيو فايتولوجيست . ١٦٢ (١): ٩-٢٤ . Bibcode : 2004NewPh.162....9H . doi : 10.1111/j.1469-8137.2004.01015.x . ISSN 0028-646X . 
  9. ↑ بريجيتزر، كورت س.؛ هندريك، رونالد ل.؛ فوجل، روبرت (نوفمبر 1993). "ديموغرافيا الجذور الدقيقة استجابةً لبقع الماء والنيتروجين". مجلة نيو فايتولوجيست . 125 (3): 575-580 . Bibcode : 1993NewPh.125..575P . doi : 10.1111/j.1469-8137.1993.tb03905.x . hdl : 2027.42/65770 . ISSN 0028-646X . PMID 33874592 .  
  10. ↑ تريباثي، إس كيه؛ سوميدا، أ؛ شيباتا، هـ؛ أومورا، إس؛ أونو، ك؛ هارا، ت. (يوليو 2005). "نمو وجودة ركيزة الجذور الدقيقة وتوافر النيتروجين في التربة في غابة صغيرة من أشجار البتولا إرماني في شمال اليابان: آثار إزالة الخيزران القزم (ساسا كوريلينسيس) من الطبقة السفلى". علم بيئة الغابات وإدارتها . 212 ( 1-3 ): 278-290 . Bibcode : 2005ForEM.212..278T . doi : 10.1016/j.foreco.2005.03.030 . ISSN 0378-1127 . 
  11. ↑ برينر، ريتشارد إي.؛ بون، ريتشارد دي.؛ رويس، روجر دبليو. (فبراير 2005). "إضافة النيتروجين إلى النظم البيئية الحرجية البكر في خطوط العرض العليا: آثارها على تحولات النيتروجين في التربة واحتفاظها به في المراحل المتوسطة والمتأخرة من التعاقب البيئي". الكيمياء الحيوية الجيولوجية . 72 (2): 257-282 . Bibcode : 2005Biogc..72..257B . doi : 10.1007/s10533-004-0356-y . ISSN 0168-2563 . S2CID 14163264 .  
  12. ↑ ماكيتا، ناوكي؛ هيرانو، ياسوهيرو؛ ميزوغوتشي، تاكيو؛ كومينامي، يوجي؛ دانورا، ماساكو؛ إيشي، هيروآكي؛ فينير، لينا؛ كانازاوا، يويتشي (5 أكتوبر 2010). "استجابة الجذور الدقيقة جدًا لعمق التربة: توزيع الكتلة الحيوية، والشكل، والوظائف الحيوية في غابة معتدلة عريضة الأوراق". البحوث البيئية . 26 (1): 95-104 . doi : 10.1007/s11284-010-0764-5 . ISSN 0912-3814 . S2CID 40713454 .  
  13. ↑ هاينز، يوهانس (2020-08-01). "تأثير التغذية على النباتات بواسطة الحشرات فوق سطح الأرض على الخصائص المورفولوجية لجذور النبات" . علم البيئة النباتية . 221 (8): 725-732 . Bibcode : 2020PlEco.221..725H . doi : 10.1007/s11258-020-01045-w . ISSN 1573-5052 . 
  14. 1 2 زوبل، ريتشارد (30-08-2016). "تعليقات على ماكورماك وآخرون (2015) "إعادة تعريف الجذور الدقيقة يحسن فهم المساهمات تحت الأرض في عمليات المحيط الحيوي الأرضي"" . مجلة نيو فايتولوجيست . 212 (2): 310– 312. doi : 10.1111/nph.14099 . PMID 27574893 . 
  15. ↑ هورتون، روبرت إي. (1945). "التطور التعرية للأنهار وأحواض تصريفها؛ منهج هيدروفيزيائي للمورفولوجيا الكمية" . نشرة الجمعية الجيولوجية الأمريكية . 56 (3): 275. doi : 10.1130/0016-7606(1945)56 [ 275 :edosat ] 2.0.co ; 2. ISSN 0016-7606 . 
  16. ↑ كوماس، إل إتش؛ مولر، كي إي؛ تايلور، إل إل؛ ميدفورد، بي إي؛ كالهان، إتش إس؛ بيرلينغ، دي جيه (يوليو 2012). "الأنماط التطورية والأهمية البيوجيوكيميائية لصفات جذور كاسيات البذور". المجلة الدولية لعلوم النبات . 173 (6): 584-595 . Bibcode : 2012IJPlS.173..584C . doi : 10.1086/665823 . ISSN 1058-5893 . 
  17. ↑ تشانغ، تشاو-بو؛ تشين، لي-هوا؛ جيانغ، جينغ (فبراير 2014). "لماذا تكون جذور الأشجار الدقيقة أقوى من الجذور السميكة: دور السليلوز واللجنين في استقرار المنحدرات". علم شكل الأرض . 206 : 196-202 . Bibcode : 2014Geomo.206..196Z . doi : 10.1016/j.geomorph.2013.09.024 . ISSN 0169-555X .