ريشه گیاه و ساختار آن

ريشه يكي از اندامهاي اصلي گياه است و عموماً درون خاك قرار دارد. خاك خوب عناصر كاني مورد استفاده گياه را در بر دارد. نقش اصلي ريشه در زندگي گياه جذب آب و مواد كاني و نگاهداري گياه است. بعلاوه ريشه كليه گياهان معمولاً مقداري مواد غذايي را، حداقل براي زماني كوتاه، در خود ذخيره مي‏كنند. ريشه گياهاني مانند چغندر قند و هويج اندام ويژه ذخيره مواد غذايي است.

ريشه، علاوه بر سه نقش جذب آب و مواد كاني، نگاهداري گياه و اندوختن مواد، عمل هدايت مواد غذايي و آب را نيز عهده‏دار است. آب و نمكهاي كاني كه از خاك جذب شده‏اند، به ساقه و از آنجا به برگ و ديگر اندامهاي گياه، كه در بالاي سطح خاك قرار دارند، هدايت مي‏شوند. مواد آلي ساخته شده در برگها نيز از طريق ساقه به ريشه اصلي حمل مي‏شود و سپس از ريشه اصلي به ريشه‏هاي فرعي و بالاخره به بافتهاي زاينده كوچكترين ريشه‏ها مي‏رسد.

نمو ريشه
اگر دانه لوبيا را يكي دو روز در آب خيس كنيم و پوسته بيروني آن را جدا سازيم، در آن اندامكي مشاهده مي‏شود كه گياهك يا جنين نام دارد. در گياهك دانه بعضي اندامها به صورت ابتدايي قابل مشاهده‏اند كه يكي از آنها ريشه چه است. ريشه معمولاً اولين اندامي است كه هنگام جوانه‏زدن و رويش دانه از نمو ريشه چه حاصل مي‏شود. چون اين اندام به صورت اولين ريشه پديد مي‏آيد، آن را ريشه نخستين مي‏نامند. ريشه نخستين داراي ريشه‏هاي فرعي مي‏شود. ريشه‏هاي فرعي نيز به نوبه خود واجد ريشه‏هاي فرعي كوچكتر مي‏گردند. مجموع ريشه‏هاي فرعي را ريشه ثانوي مي‏نامند. در بعضي از گياهان، مانند چغندر و هويج و شلغم و تربچه، ريشه اوليه به صورت ريشه اصلي حاوي مواد ذخيره باقي ميماند.

انواع ريشه
بر اساس منشأ تشكيل، دو نوع ريشه در گياهان ديده مي‏شود:
۱) ريشه‏هاي نخستين كه از مريستم انتهاي جنين و دايره محيطيه بخشهاي بالغ ريشه منشأ مي‏گيرند مانند ريشه راست و ريشه‏هاي افشان

هرگاه يك بوته گندم را با ريشه از خاك بيرون آوريم، تعداد زيادي ريشه‏هاي تقريباً همشكل ويك اندازه در انتهاي پاييني ساقه مي‏بينيم. اين ريشه را افشان مي‏نامند. در ريشه‏هاي افشان ابتدا تعدادي ريشه اصلي ديده مي‏شوند كه تقريباً يك اندازه‏اند و هر كدام از آنها تعدادي ريشه‏هاي

كوچكتر فرعي دارند. ريشه‏هاي فرعي نيز مي‏توانند ريشه‏هاي فرعي كوچكتري در جوانب خود داشته باشند. در ريشه‏هاي افشان، كليه ريشه‏هاي اصلي باريك و بلندند و هيچيك از آنها مشخصتر و متمايزتر از بقيه ريشه‏ها نيست. اما در گياهان واجد ريشه راست، مانند بلوط، ريشه‏اي نسبتاً بلند و متمايز وجود دارد كه ريشه اصلي يا ريشه راست گياه است. در اطراف ريشه راست، ريشه‏هاي كوچكتر و باريكتر ديده مي‏شوند.
ريشه راست از ريشه‏چه به وجود مي‏آيد و به ريشه نخستين تبديل مي‏شود. اگر منشأ ريشه، ريشه‏چه گياهك نباشد و بر روي اندامهايي چون ساقه و برگ و لپه‏ها رشد كند، چنين ريشه‏اي را ريشه نابجا گويند. ريشه‏هاي نابجا اغلب در محل گره ساقه ظاهر مي‏شوند. در حقيقت گرههاي ساقه اغلب گياهان تك لپه‏اي مانند گندم، ذرت و نيشكر داراي بافتهاي نخستين تشكيل ريشه هستند كه ممكن است به حالت كمون باقي بمانند يا ريشه تشكيل دهند.

۲) ريشه‏هاي نابجا كه از بافتهاي ديگر ريشه بالغ از بخشهاي ديگر گياه، مانند ساقه و برگ، سرچشمه مي‏گيرند.

ريشه‏هاي نابجا، غير از محل گره ساقه، ممكن است در هر نقطه آن نيز تشكيل شوند. مثلاً قطعات ساقه يا قلمه گل سرخ و تعدادي گياهان ديگر در تماس با خاك مرطوب ممكن است در هر نقطه از طول قلمه ريشه توليد كنند.
در بعضي از گياهان، بخشهاي ويژه‏اي از دستگاه ريشه اي، ضخيم و آبدار مي‏شوند. در بسياري از گياهان (مانند هويج) نوك ريشه و محور زير لپه چنين تغييراتي حاصل مي‏كنند. به طوركلي، نمو رأسي ريشه‏هاي اصلي و فرعي پس از مراحل رشد معمولي آنها، متوقف مي‏شود و سپس مواد ذخيره‏اي در بافتهايشان متراكم مي‏گردند. چنين ريشه‏هايي را ريشه‏هاي ذخيره‏اي يا غده‏اي نامند (مانند تربچه، چغندر، هويج، كوكب و سيب‏زميني شيرين.

بسياري از گياهان نواحي گرمسيري، مانند گونه‏هاي انجير و بعضي از ثعلبيان، ريشه‏هايي را از ساقه يا شاخه‏هاي خود توليد مي‏كنند كه در هوا آزادند و ريشه‏هاي هوايي نام دارند، اگر اين ريشه‏ها به طرف زمين رشد كنند و در خاك فرو روند، ريشه هاي نگاهدارنده (ذرت و انجير هندي) ناميده مي‏شوند و اگر خود را به اجسام سختي متصل كنند، ريشه‏هاي بالارونده (عشقه يا

داردوست و وانيل) يا چسبنده را تشكيل مي‏دهند. بعضي گياهان، مانند سس ، به وسيله اندام مكنده‏اي به نام هوستوريوم كه در گياه ميزبان فرو مي‏برند مواد غدايي خود را به دست مي‏آورند. اين نوع ريشه را ريشه مكنده (انگلي) گويند. بعضي ريشه‏ها نقش تنفسي دارند و به اين علت آنها را ريشه‏هاي تنفسي مي‏نامند، چنين ريشه‏هايي معمولاً در گياهان مردابي ديده مي‏شوند.

ساختار بيروني ريشه
بهترين روش مطالعه ساختار بيروني ريشه استفاده از گياه جواني است كه در ماسه يا در لابلاي كاغذ صافي در محيطي مرطوب كاشته شده باشد. قسمتي از ريشه كه از تارهاي كشنده پوشيده است به نام منطقه تارهاي كشنده ناميده مي‏شود. در پايين منطقه تارهاي كشنده بترتيب از بالا به پايين ناحيه نمو ، منطقه مريستمي و كلاهك قرار دارند. قسمت كمي از انتهاي ر

يشه فاقد تارهاي كشنده است. منطقه تارهاي كشنده و همچنين انتهاي ريشه كه بدون تارهاي كشنده است جمعاً قسمتي از ريشه را تشكيل مي‏دهند كه حايز اهميت است، زيرا در اين قسمت است كه رشد طولي ريشه صورت مي‏گيرد و بيشتر آب و مواد كاني به وسيله آن از خاك جذب مي‏گردد و بافتهاي جديد ايجاد مي‏شوند.
بافت مريستم انتهايي ريشه توسط توده ياخته‏اي به نام كلاهك حفاظت مي‏شود. ياخته‏هاي بافت مريستم فعالانه تقسيم مي‏شوند و مرتباً ياخته‏هاي جديدي را از يك سو به كلاهك و از سوي ديگر به منظقه نمو مي‏افزايند. اما رشد سريع ريشه نتيجه دراز شدن ياخته‏هايي است كه درست بالاي بخش مريستم قرار دارند و به همين مناسبت نيز اين قسمت را منطقه نمو نامگذاري كرده‏اند. چنانكه ملاحظه مي‏شود، رشد قسمت كوتاهي از انتهاي ريشه (حدود ۲ تا ۵ ميليمتر) باعث نفوذ آن به درون خاك مي‏شود. نقش حفاظتي كلاهك ريشه در اين جريان به وضوح معلوم است. ياخته‏هاي

ظريف بافت مريستم، ضمن نفوذ ريشه به درون خاك، توسط كلاهك در برابر فشار يا هر نوع صدمه مكانيكي محافظت مي‏شوند. ياخته‏هاي منطقه نمو ضمن رشد به دو قسمت تقسيم مي‏گردند: قسمت دروني بافت نخستين آوندها را تشكيل مي‏دهد و قسمت بيروني لايه بشره و تارهاي كشنده را به وجود مي‏آورد. تارهاي كشنده، كه در حقيقت عامل مهم جذب‏اند، همراه با دستگاه هادي (بافت آوندي) از مريستم انتهاي ريشه به وجود مي‏آيند. ياخته‏هاي اين منطقه رشد طولي ندارند، زيرا در غير اين صورت تارهاي كشنده، كه به دور ذرات خاك پيچيده و به آنها چسبيده‏اند، هنگام رشد طولي پاره مي‏شوند.

 

ساختار دروني ريشه
ساختار دروني نخستين ريشه
در ريشه گياهان عالي دو ناحيه اصلي تشخيص داده مي‏شود:
الف) بخش آرام : اين بخش از ياخته‏هاي كوچك و بدون نظم و ترتيب تشكيل شده است. در اين بخش تقسيم ياخته‏اي بندرت صورت مي‏گيرد.
ب) بخش فعال: اين بخش در پيرامون بخش آرام قرار دارد و بترتيب زير، ناحيه مزبور را به طور كامل در بر مي‏گيرد.

در پهلوها، در بالا و زير بخش آرام.
در تك لپه‏ايها، كلاهك مستقل از پوست و لايه تارهاي كشنده به وجود مي‏آيد. تارهاي كشنده معمولاً به وسيله ياخته‏هاي بنيادي پوست به وجود مي‏آيند، بر عكس در دو لپه‏ايها كلاهك و لايه تارهاي كشنده هر دو از فعاليت ياخته‏هاي بنيادي پايين بخش آرام منشأ مي‏گيرند.
مريستم انتهايي ريشه از ياخته‏هايي تشكيل شده است كه ديواره نازك دارند و تقريباً همشكل و عاري از فواصل بين ياخته‏اي‏اند. برش اين قسمت معمولاً ياخته‏هايي را نشان مي‏دهد كه هسته‏هايشان در مراحل مختلف تقسيم (ميتوز) هستند.

تنوع ياخته‏هاي منطقه نمو نسبت به ياخته‏هاي بخش مريستم انتهايي بيشتر است. تنوع ياخته‏هاي مريستمي و تبديل آنها به بافتهاي نخستين، بدين ترتيب است: پروتودرم، ياخته‏هاي بشره را ايجاد مي‏كند كه بر خلاف بشره ساقه فاقد كوتيكول (پوستك) و روزنه است ولي در عوض تارهاي كشنده دارد. از مريستم اصلي، بافت پوستي به وجود مي‏آيد كه شامل ياخته‏هاي پارانشيمي است. لايه دروني پارانشيم پوستي تغيير شكل مي‏دهد و از نظر جذب آب و مواد كاني داراي اهميت ويژه مي‏شود. اين ياخته‏هاي پوستي ويژه را آندودرم گويند. پروكامبيوم، استوانه مركزي را توليد مي‏كند. لايه

بيروني پروكامبيوم در مراحل اوليه متمايز مي‏شود و دايره محيطيه را به وجود مي‏آورد. اولين دسته ياخته‏هاي بافت آوندي متشكله شامل ۲ – ۴ ياخته آبكشي جدا از هم‏اند كه در قسمت بيروني پروكامبيوم به وجود مي‏آيند. پس از آن آوندهاي چوبي تقريباً به همان تعداد ولي به صورت دسته جمعي در اطراف ياخته‏هاي آبكشي تشكيل مي‏شوند. تمايز آوند چوبي در مركز و بين آوندهاي

آبكشي صورت مي‏گيرد.
آرايش بافتهاي نخستين در ريشه
در فاصله معيني از مريستم انتهاي ريشه بخشهايي تشخيصي داده مي‏شوند كه عبارت‏اند از: كلاهك، بشره، پوست و استوانه مركزي.
كلاهك
كلاهك در نوك ريشه قرار دارد و پرومريستم (پيش مريستم) را حفظ مي‏كند و همچنين باعث سهولت نفوذ ريشه به درون خاك مي‏شود. كلاهك از ياخته‏هاي پارانشيم مانندي تشكيل شده كه عمرشان كوتاه است و از ياخته‏هاي بنيادي منشأ مي‏گيرند.
بشره

بشره، كه تارهاي كشنده بخشي از آن است، از لايه‏اي يك ياخته‏اي تشكيل شده است. با اين حال، در موارد استثنايي ممكن است داراي چند لايه ياخته باشد، تار كشنده در حققيقت از رشد جانبي يك ياخته بشره به وجود مي‏آيد. معمولاً در سطح بيروني ياخته‏هاي بشره اي كوتين وجود دارد.
عمر تارهاي كشنده ريشه بيشتر گياهان كوتاه است (چند روز تا چند هفته). تارهاي كشنده جديددايماًدرزيربخش‏تارهاي‏كشنده‏به‏وجودمي‏آيند و در بالاي اين بخش از بين مي‏روند.
پوست
پوست ريشه، كه از پوست ساقه ضخيمتر است، از مريستم اصلي به وجود مي‏آيد. در بيشتر دولپه‏ايها و بازدانگان، پوست بيشتر از ياخته‏هاي پارانشيمي تشكيل شده است. در بسياري از تك لپه‏ايها كه ريشه بادوام دارند، علاوه بر پارانشيم، اسكلرانشيم هم ديده مي‏شود. منطقه پوستي ريشه عريضتر از ساقه است و بنابراين نقش بيشتري را در ذخيره مواد دارد. درونيترين لايه پوست، آندودرم (درون پوست) راتشكيل مي‏دهد كه يكي از ويژگيهاي ساختاري ريشه است. اين ياخته‏ها به شكل مكعب مستطيل و كاملاً به هم فشرده‏اند. سطوح دروني و بيروني آنها سلولوز است امّا در

سطوح ديگرشان نوار ضخيمي از جنس چوب پنبه يا كوتين ديده مي‏شود كه همانند قاب يا كمربندي به دور ياخته قرار دارد ( نوار كاسپاري ). تشكيل نوار كاسپاري و تغييرات بعدي ديواره ياخته‏اي ابتدا در مقابل آوندهاي آبكشي و سپس آوندهاي چوبي انجام مي‏گيرد. اين نابرابريها سبب مي‏شوند ك

ه ياخته‏هاي آندودرمي بدون نوار كاسپاري (به نام ياخته‏هاي معبر ) در مقابل آوندهاي چوبي تشكيل شوند و مقادير مشخصي از مواد را بين پوست و استوانه مركزي انتقال دهند.

دايره محيطيه
در مراحل نخستين تشكيل استوانه مركزي از پروكامبيوم يك لايه ياخته پارانشيمي از قسمت بيروني آن تنوع حاصل مي‏كند و به صورت دايره محيطيه ظاهر مي‏شود. دايره محيطيه به عنوان نوعي بافت مريستمي نامشخص تا آغاز ساختار پسين در ريشه به فعاليت خود ادامه مي دهد و ريشه‏هاي جانبي توليد مي‏كند. ياخته‏هاي ويژه‏اي از آن: كامبيوم آوندي و ياخته‏هاي ديگر آن، كامبيوم چوب پنبه‏اي را به وجود مي‏آورند.

استوانه مركزي
استوانه مركزي از بقيه ياخته‏هاي قسمت دروني پروكامبيوم به وجود مي‏آيد و بخش مركزي ريشه را تشكيل مي‏دهد. استوانه مركزي در پوست ريشه مشخصتر از ساقه است، زيرا آندودرم در ريشه رشد بيشتري دارد.

آوندهاي چوبي نخستين در ريشه متشكل از توده‏اي ياخته در مركز و چند انشعاب به طرف خارج‏اند، يعني ياخته‏هاي چوبي طوري قرار گرفته‏اند كه در برش عرضي، از مركز، انشعابات شعاعي تشكيل مي‏دهند. ياخته‏هاي آبكشي به صورت دستجاتي بين اين بازوان قرار مي‏گيرند. اغلب ريشه‏ها بافت پارانشيم مغزي ندارند.

ساختار پسين ريشه
نمو قطري ريشه مربوط به فعاليت دو لايه زاينده كامبيوم و فلوژن است. نحوه تشكيل كامبيوم آوندي بدين ترتيب است كه: ۱) پس از كامل‏شدن رشد نخستين، پروكامبيوم بين انشعابات آوندهاي چوبي نخستين و آوندهاي آبكشي نخستين باقي نمي‏ماند، بلكه به صورت قطعات جدااز هم‏است و بخشي از كامبيوم آوندي راتشكيل مي‏دهد. ۲) ياخته‏هاي دايره محيطيه كه بر روي قسمت بيروني‏ انشعابات ‏آوندهاي چوبي قراردارند، به‏ ياخته‏ هاي‏ مريستمي تبديل مي‏شوند.

بنابراين لايه‏اي پيوسته از كامبيوم آوندي از طريق تبديل دايره محيطيه به ياخته‏هاي مريستمي و پروكامبيوم آوندي باقيمانده (كه به كامبيوم آوندي تبديل شده است) به وجود مي‏آيد. اين لايه ابتدا موج‏دار است و از قسمت بيروني آوندهاي چوبي نخستين و قسمت دروني آوندهاي آبكشي

نخستين مي‏گذرد. كامبيوم آوندي از طرف داخل، آوندهاي چوبي پسين و از طرف خارج، آوندهاي آبكشي پسين را توليد مي‏كند. از آنجا كه رشد آوندهاي چوبي پسين در بين انشعابات آوند چوبي نخستين سريعتر است، حلقه كامبيوم آوندي رفته رفته به صورت دايره كاملي ظاهر مي‏شود. در نتيجه ادامه رشد ريشه، بشره و پوست پاره مي‏شوند و بالاخره از ريشه جدا مي‏گردند. ساختار پسين ريشه در دو لپه‏ايها و بازدانگان وجود دارد.

فعاليت كامبيوم با نزديك شدن زمستان قطع مي‏شود و هنگام بهار مجدداً آغاز مي‏گردد. آوندهاي‏بهاره از آوندهاي پاييزه فراخترند و ديواره آنها نازكتر است. تناوب اين دو نوع آوند كاملاً مشخص است وحدفاصل‏ چوب هاي‏ هر سال‏ با سال قبل‏ يا سال ‏بعد به‏ آساني تشخيص داده مي‏شود

رابطه خاك و آب با گياه

بخش عمده پيكر گياهان را آب تشكيل مي‏دهد. گياهان آبزي، مانند جلبكها، آب مورد نياز خود را مستقيماً از راه ياخته‏هاي بشره‏اي به دست مي‏آورند. برگ و ساقه بعضي گياهان كويري و گرمسيري نيز مي‏توانند مقداري از آب مورد نياز خود را مستقيماً از شبنم و مه موجود در هوا جذب كنند، اما بيشتر گياهان آب را به وسيله ريشه از خاك جذب مي‏كنند. از اين رو مي‏توان گفت كه آب مورد نياز گياهان از خاك تأمين مي‏شود. خاك منبع تأمين مواد كاني گياهان نيز هست.
خاك
خاك مخلوطي از مواد كاني و آلي مختلف است كه از ذراتي با اندازه وشكل و تركيب متفاوت تشكيل شده است.

مواد آلي خاك اجساد و بقاياي جانوران و گياهان اند كه تجزيه نشده‏اند. بخشي از اين مواد به آساني تجزيه مي‏شوند و از بين مي‏روند و تنها مواد آلي مقاوم در برابر تجزيه در خاك مي‏مانند و هوموس را تشكيل مي دهند. هوموس در زير ميكروسكوپ مركب از ذراتي به نظر مي‏رسد كه قطر آنها ۲ ميكرون يا كمتر است. اين ذرات آن‏قدر كوچك‏اند كه خواص كلوئيدي دارند.