إدراك النبات: الفرق بين النسختين

يفتقر محتوى هذه المقالة إلى مصادر موثوقة.
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
تصفح التاريخ تفاعلياً
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
→ التعديل السابقالتعديل اللاحق ←
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
JarBot (نقاش | مساهمات)
17٬592٬533 edits
ط بوت:صيانة V4.1، أزال وسم يتيمة
This article was translated by I Believe in Science & Ideas beyond borders & Beit al Hikma 2.0
سطر 1: سطر 1:
{{مصدر|تاريخ=ديسمبر 2018}}
{{مصدر|تاريخ=ديسمبر 2018}}
{{سلسلة علم النبات}}
{{سلسلة علم النبات}}
'''إدراك النبات''' هو قدرة النبات على الإحساس والاستجابة للبيئة عن طريق إجراء التعديلات على [[المورفولوجيا]] أو الفيزيولوجيا أو النمط الشكلي الخاص به بالتوافق معها. أظهرت الأبحاث في علم النبات أن النباتات قادرة على التفاعل مع مجموعة واسعة من المنبهات، بما في ذلك المركبات الكيميائية، والجاذبية، والضوء، والرطوبة، والعدوى، والحرارة، وتراكيز الأوكسجين وثنائي أكسيد الكربون، والإصابة بالطفيليات، والممرضات، والاضطرابات الفيزيائية، والصوت، واللمس. تستند الدراسة العلمية لإدراك النبات إلى العديد من التخصصات مثل فيزيولوجيا النبات و<nowiki/>[[علم البيئة]] والبيولوجيا الجزيئية.<ref>{{cite journal|vauthors=Michmizos D, Chilioti Z|title=A roadmap towards a functional paradigm for learning & memory in plants|journal=Journal of Plant Physiology|volume=232|issue=1|pages=209–215|date=January 2019|doi=10.1016/j.jplph.2018.11.002|pmid=30537608}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Trewavas A|title=Green plants as intelligent organisms|journal=Trends in Plant Science|volume=10|issue=9|pages=413–9|date=September 2005|pmid=16054860|doi=10.1016/j.tplants.2005.07.005}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Gagliano M, Mancuso S, Robert D|title=Towards understanding plant bioacoustics|journal=Trends in Plant Science|volume=17|issue=6|pages=323–5|date=June 2012|pmid=22445066|doi=10.1016/j.tplants.2012.03.002}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Gagliano M|title=Green symphonies: a call for studies on acoustic communication in plants|journal=Behavioral Ecology|volume=24|issue=4|pages=789–796|date=July 2013|pmid=23754865|pmc=3677178|doi=10.1093/beheco/ars206}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Gagliano M, Grimonprez M, Depczynski M, Renton M|title=Tuned in: plant roots use sound to locate water|journal=Oecologia|volume=184|issue=1|pages=151–160|date=May 2017|pmid=28382479|doi=10.1007/s00442-017-3862-z}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Mishra RC, Ghosh R, Bae H|title=Plant acoustics: in the search of a sound mechanism for sound signaling in plants|journal=Journal of Experimental Botany|volume=67|issue=15|pages=4483–94|date=August 2016|pmid=27342223|doi=10.1093/jxb/erw235}}</ref><ref>{{cite web
'''إدْراك النَّبات''' {{إنج|Plant Perception}} هُو قُدرة [[نبات|النَّبات]] على [[وعي|الوَعي]]، و[[إدراك حسي|الإدراك الحِسِّيّ]]. كالاستِجابَة لِلتّغيِيرات التي تَحدُث في [[بيئة|بِيئَة]] [[نبات|النَّبات]]، والتّفاعل مع [[مادة كيميائية|الْموادّ الكِيميائِيّة]]، و[[ضوء|الضّوء]]، و[[رطوبة|الرّطوبة]]، و[[جاذبية (فيزياء)|الجاذِبِيَّة]]، و[[درجة حرارة|درَجة الحرارَة]]، ونِسبة [[أكسجين|الأُكسِجِين]]، ونِسبة [[ثنائي أكسيد الكربون|ثُنائِيّ أُكسيدِ الكربُون]]، و[[صوت|الصَّوت]]، و[[جهاز حسي جسدي|اللّمسِ]]، وغيرهَا مِن أَنواع الإِدراكِ، والاستِجابَة التي تُعتبر شَكِل مِن أَشكَال [[ذكاء|الذُّكاء]]، و[[ذاكرة (بيولوجيا)|الذّاكِرة]]، والقُدرة على [[تعلم|التّعلّم]].
| url = http://www.bbc.com/earth/story/20170109-plants-can-see-hear-and-smell-and-respond
| title = Earth - Plants can see, hear and smell – and respond
| date = 10 January 2017
| website = BBC
}}</ref><ref>{{cite journal|author1=I. Khait|author2=O. Lewin-Epstein|author3=R. Sharon|author4=K. Saban|author5=R. Perelman|author6=A. Boonman|author7=Y. Yovel|author8=L. Hadany|title=Plants emit informative airborne sounds under stress|url=https://www.biorxiv.org/content/biorxiv/early/2019/12/02/507590.full.pdf|publisher=bioRxiv|year=2 December 2019|doi=10.1101/507590}}</ref>
== العمليات==
===الكشف===
يمكن أن تكشف النباتات الإزاحة الموضعية. تستطيع سوق نباتات الحور كشف تغير الاتجاه والميل (إدراك التوازن).<ref>{{cite journal|vauthors=Jaffe MJ, Forbes S|title=Thigmomorphogenesis: the effect of mechanical perturbation on plants|journal=Plant Growth Regulation|volume=12|issue=3|pages=313–24|date=February 1993|pmid=11541741|doi=10.1007/BF00027213}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Azri W, Chambon C, Herbette S, Brunel N, Coutand C, Leplé JC, Ben Rejeb I, Ammar S, Julien JL, Roeckel-Drevet P|title=Proteome analysis of apical and basal regions of poplar stems under gravitropic stimulation|journal=Physiologia Plantarum|volume=136|issue=2|pages=193–208|date=June 2009|pmid=19453506|doi=10.1111/j.1399-3054.2009.01230.x}}</ref>
===انتقال الإشارة===
من المعروف أن [[طماطم|الطماطم]] المجروحة تنتج مركب ميثيل جازمونات الطيار ذا الرائحة الذي يلعب دور إشارة تحذيرية. تستطيع النباتات المجاورة أن تستشعر المادة الكيميائية وتستعد للهجوم عن طريق إنتاج مركبات كيميائية تلعب دورًا دفاعيًا ضد الحشرات وتجذب مفترسات الحشرات. يستخدم النبات مسارات إشارة هرمونية لتنسيق نموه وشكله.<ref name="farmer1990">{{cite journal|vauthors=Farmer EE, Ryan CA|title=Interplant communication: airborne methyl jasmonate induces synthesis of proteinase inhibitors in plant leaves|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|volume=87|issue=19|pages=7713–6|date=October 1990|pmid=11607107|pmc=54818|doi=10.1073/pnas.87.19.7713}}</ref>
===النواقل الكيميائية العصبية===
تُتنج النباتات العديد من البروتينات التي توجد أيضًا في [[جهاز عصبي|الجهاز العصبي]] لدى الحيوانات، مثل الأسيتيل كولين إستيراز، ومستقبلات الغلوتامات، ومستقبلات غابا (غاما أمينو بيوتيريك أسيد)، ومركبات إشارة الكانابينويدات الداخلية. قد تستخدم أيضًا الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (إيه تي بّي)، وأوكسيد النيتريك (إن أو)، وأنواع الأوكسيجين التفاعلية (آر أو إس) لنقل الإشارة بالطرق نفسها التي تحدث لدى الحيوانات.<ref>{{cite book|vauthors=Baluška F, Volkmann D, Mancuso S|year=2006|title=Communication in Plants: Neuronal Aspects of Plant Life.|publisher=Springer Verlag|isbn=978-3-540-28475-8}}</ref>
===الفيزيولوجيا الكهربائية===
تمتلك النباتات طرقًا متنوعة لتوصيل الإشارات الكهربائية. تتضمن طرق الانتشار الأربعة المعروفة جهود الفعل، وجهود التباين، والجهود الكهربائية المحلية، والجهود الجهازية.<ref>{{Cite journal|last=Fromm|first=Jörg|last2=Lautner|first2=Silke|date=March 2007|title=Electrical signals and their physiological significance in plants: Electrical signals in plants|journal=Plant, Cell & Environment|volume=30|issue=3|pages=249–257|doi=10.1111/j.1365-3040.2006.01614.x|pmid=17263772}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Huber|first=Annika E.|last2=Bauerle|first2=Taryn L.|date=March 2016|title=Long-distance plant signaling pathways in response to multiple stressors: the gap in knowledge|journal=Journal of Experimental Botany|volume=67|issue=7|pages=2063–2079|doi=10.1093/jxb/erw099|pmid=26944636|issn=0022-0957}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Szechyńska-Hebda|first=Magdalena|last2=Lewandowska|first2=Maria|last3=Karpiński|first3=Stanisław|date=14 September 2017|title=Electrical Signaling, Photosynthesis and Systemic Acquired Acclimation|journal=Frontiers in Physiology|volume=8|doi=10.3389/fphys.2017.00684|pmid=28959209|issn=1664-042X|pmc=5603676}}</ref>


على الرغم من أن الخلايا النباتية ليست [[عصبون|عصبونات]]، فيمكن تنبيهها كهربائيًا، ويمكن أن تُظهر استجابات كهربائية سريعة للمنبهات البيئية على شكل جهود فعل. تسمح جهود الفعل بتحرك أيونات الإشارة وجزيئاتها من الخلية ما قبل الجهد إلى خلية أو خلايا ما بعد الجهد. تتكون هذه الإشارات الكهربائية الفيزيولوجية نتيجة تدرج تدفق أيونات مثل H+، وK+، وCl+، وNa+، و+2Ca، ولكن يُعتقد أيضًا أن بعض الأيونات المشحونة الأخرى مثل Fe3+، وAl3+، وMg2+، وZn2+، وMn2+، وHg2+، قد تلعب دورًا في المخرجات النهائية لمسار الإشارة. تعد المحافظة على التدرج الكهروكيميائي لكل أيون أمرًا ضروريًا لحياة الخلية، لأنها ستموت إذا وصلت إلى توازن كهروكيميائي مع [[بيئة|البيئة]] المحيطة بها، وقد يحدث ذلك نتيجة للعديد من الأسباب مثل انغلاق القنوات الأيونية أو انثقاب غشاء الخلية.
ترتبط تلك الأيونات الفيزيولوجية الكهربائية مع مستقبلات على الخلية المستقبلة ما يتسبب بحدوث تأثيرات نهائية نتيجة وجود مركب واحد أو مجموعة من المركبات. وُجد أن طرق نقل المعلومات وتفعيل الاستجابات الفيزيولوجية عن طريق نظام إشارة جزيئي يكون أسرع وأكثر تواترًا بوجود جهود فعل.<ref name=":0">{{Cite journal|last=Awan|title=Communication and Information Theory of Single Action Potential Signals in Plants|issn=1536-1241|pmid=30442613|doi=10.1109/tnb.2018.2880924|pages=61–73|issue=1|volume=18|journal=IEEE Transactions on NanoBioscience|date=January 2019|first=Hamdan|first5=Andrew W.|last5=Eckford|first4=Carrol|last4=Plummer|first3=Nigel|last3=Wallbridge|first2=Raviraj S.|last2=Adve|arxiv=1811.03612}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Baluška|first=František|last2=Mancuso|first2=Stefano|date=1 January 2013|title=Ion channels in plants|journal=Plant Signaling & Behavior|volume=8|issue=1|pages=e23009|doi=10.4161/psb.23009|pmc=3745586|pmid=23221742}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Loof|first=Arnold De|date=2 September 2016|title=The cell's self-generated "electrome": The biophysical essence of the immaterial dimension of Life?|journal=Communicative & Integrative Biology|volume=9|issue=5|pages=e1197446|doi=10.1080/19420889.2016.1197446|pmc=5100658|pmid=27829975}}</ref>

يمكن أن تؤثر تلك الجهود على عمليات مثل التدفق السيتوبلازمي المعتمد على الأكتين، وحركات العضو النباتي، والتركيب الضوئي، والإزهار. يمكن أن تسبب هذه الاستجابات الكهربائية تركيب العديد من المركبات العضوية، بما فيها تلك التي تعمل دور مركبات فعالة عصبيًا في الكائنات الأخرى.

يؤثر تدفق الأيونات عبر الخلايا أيضًا على حركة الجزيئات الأخرى والمواد المنحلة. يغير ذلك من التدرج الحلولي (الأسموزي) في الخلية، ما يؤدي حدوث تغيرات في ضغط امتلاء الخلايا عن طريق تدفق الماء والمواد المنحلة عبر أغشية الخلايا. هذه التغيرات ضرورية لامتصاص المغذيات والنمو وأنواع عديدة من الحركات (حركات الانتحاء وحركات الاستجابة غير المعتمدة على اتجاه المؤثر)، وغيرها من التغيرات الأساسية في فيزيولوجيا النبات وسلوكه.<ref>{{cite book|vauthors=Wagner E, Lehner L, Normann J, Veit J, Albrechtova J|year=2006|chapter=Hydroelectrochemical integration of the higher plant—basis for electrogenic flower induction|pages=369–389|veditors=Baluska F, Mancuso S, Volkmann D|title=Communication in plants: neuronal aspects of plant life|publisher=Springer|location=Berlin}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Fromm J, Lautner S|title=Electrical signals and their physiological significance in plants|journal=Plant, Cell & Environment|volume=30|issue=3|pages=249–257|date=March 2007|pmid=17263772|doi=10.1111/j.1365-3040.2006.01614.x}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Zimmermann MR, Maischak H, Mithöfer A, Boland W, Felle HH|title=System potentials, a novel electrical long-distance apoplastic signal in plants, induced by wounding|journal=Plant Physiology|volume=149|issue=3|pages=1593–600|date=March 2009|pmid=19129416|pmc=2649404|doi=10.1104/pp.108.133884}}</ref><ref>{{Cite journal|vauthors=Pickard BG|title=Action Potentials in Higher Plants|jstor=4353850|journal=Botanical Review|volume=39|issue=2|pages=172–201|year=1973|doi=10.1007/BF02859299}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Segal Anthony W.|title=NADPH oxidases as electrochemical generators to produce ion fluxes and turgor in fungi, plants and humans|journal=Open Biology|volume=6|issue=5|pages=160028|doi=10.1098/rsob.160028|pmc=4892433|pmid=27249799|year=2016}}</ref><ref>{{Cite book|title=Physiology and Behaviour of Plants|last=Scott|first=Peter|publisher=John Wiley and Sons, Ltd|year=2008|isbn=978-0-470-85024-4|location=West Sussex, England}}</ref>

وهكذا تحقق النباتات الاستجابات السلوكية في السياقات البيئية والتواصلية والإيكولوجية.
===الاستجابة للإشارة===
يتوسط السلوك التفاعلي المصاحب للنبات كل من الفيتوكرومات، ومركبات الكينين، و<nowiki/>[[هرمون|الهرمونات]]، والمضادات الحيوية، وإطلاق المواد الكيميائية الأخرى، وتغيرات في الماء والنقل الكيميائي، وغيرها من الوسائل. تكون تلك الاستجابات بطيئة عمومًا وتستغرق عددًا من الساعات على الأقل لإتمامها، ويمكن ملاحظتها بالشكل الأمثل باستخدام التصوير السينمائي المتقطع، ويمكن أيضًا أن تحدث حركات سريعة. تستجيب النباتات إلى إشارات المركبات الكيميائية الطيارة التي تنتجها النباتات الأخرى. يزداد معدل الجازمونات بسرعة أيضًا استجابةً للاضطرابات الميكانيكية مثل التفاف المحاليق.<ref>{{cite journal|vauthors=Farmer EE, Ryan CA|title=Interplant communication: airborne methyl jasmonate induces synthesis of proteinase inhibitors in plant leaves|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|volume=87|issue=19|pages=7713–6|date=October 1990|pmid=11607107|pmc=54818|doi=10.1073/pnas.87.19.7713|bibcode=1990PNAS...87.7713F}}</ref><ref>{{Cite journal|vauthors=Karban R, Baxter KJ|journal=Journal of Insect Behavior|volume=14|issue=2|pages=147–156|title=Induced Resistance in Wild Tobacco with Clipped Sagebrush Neighbors: The Role of Herbivore Behavior|year=2001|doi=10.1023/A:1007893626166}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Falkenstein E, Groth B, Mithöfer A, Weiler EW|title=Methyljasmonate and α-linolenic acid are potent inducers of tendril coiling|journal=Planta|volume=185|issue=3|pages=316–22|date=October 1991|pmid=24186412|doi=10.1007/BF00201050}}</ref>

تمتلك النباتات العديد من الاستراتيجيات لصد الآفات. على سبيل المثال، يمكنها إنتاج عدد هائل من السموم الكيميائية المختلفة (السموم النباتية) ضد المفترسات والطفيليات، أو يمكن أن تطلق موتًا خلويًا سريعًا في الخلايا المصابة لإعاقة تقدم الآفات وانتشارها.
بعض النباتات قادر على الحركة السريعة: يستجيب ما يسمى «النبتة الحساسة» (ميموزا بوديكا، أو الميموزا العفيفة) لأدنى لمسة فيزيائية عن طريق طي أوراقها الريشية الرقيقة بسرعة لتتجه بذلك نحو الأسفل. تعطي النباتات اللاحمة مثل نبات مصيدة فينوس (خناق الذباب) بنىً ورقية متخصصة تغلق على الفور عندما تلمسها الحشرات أو تحط عليها. في نبات خناق الذباب، يُستشعر اللمس بواسطة الأهداب التي تتوضع على باطن الأوراق المتخصصة، التي تولد جهد فعل يحرض الخلايا الحركية ويؤدي إلى حدوث الحركة.
توصيل الإشارة هو الآلية المسؤولة عن التكيف في النباتات. تتضمن الاستجابات التكيفية:<ref>{{Cite journal|vauthors=Volkov AG, Adesina T, Jovanov E|date=1 May 2007|title=Closing of Venus Flytrap by Electrical Stimulation of Motor Cells|doi=10.4161/psb.2.3.4217|pmid=19516982|journal=Plant Signaling & Behavior|volume=2|issue=3|pages=139–145|via=Taylor & Francis Group|pmc=2634039}}</ref>

* السعي الفعال وراء الضوء والغذاء. تقوم النباتات بذلك عن طريق تغيير بينتها، على سبيل المثال: نمو الغصن واتجاهه وفيزيولوجيته ونمطه الظاهري.<ref>{{Cite book|vauthors=Scheel D, Wasternack C|title=Plant signal transduction|year=2002|publisher=Oxford University Press|location=Oxford|isbn=0-19-963879-9}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Xiong L, Zhu JK|title=Abiotic stress signal transduction in plants: Molecular and genetic perspectives|journal=Physiologia Plantarum|volume=112|issue=2|pages=152–166|date=June 2001|pmid=11454221|doi=10.1034/j.1399-3054.2001.1120202.x}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Clark GB, Thompson G, Roux SJ|title=Signal transduction mechanisms in plants: an overview|journal=Current Science|volume=80|issue=2|pages=170–7|date=January 2001|pmid=12194182}}</ref><ref name="dekroon95">{{cite journal|vauthors=De Kroon H, Hutchings MJ|year=1995|jstor=2261158|title=Morphological plasticity in clonal plants: the foraging concept reconsidered|journal=J. Ecol.|volume=83|issue=1|pages=143–152|doi=10.2307/2261158}}</ref><ref>{{Cite journal|vauthors=Grime JP, MacKey JM|journal=Evolutionary Ecology|volume=16|issue=3|title=The role of plasticity in resource capture by plants|pages=299–307|year=2002|doi=10.1023/A:1019640813676}}</ref><ref>{{Cite journal|vauthors=Hutchings M, Dekroon H|title=Foraging in Plants: the Role of Morphological Plasticity in Resource Acquisition|volume=25|pages=159–238|year=1994|doi=10.1016/S0065-2504(08)60215-9|journal=Advances in Ecological Research|isbn=9780120139255}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Trewavas A|title=How plants learn|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|volume=96|issue=8|pages=4216–8|date=April 1999|pmid=10200239|pmc=33554|doi=10.1073/pnas.96.8.4216|bibcode=1999PNAS...96.4216T}}</ref>
* تغير اتجاه [[ورق|الأوراق]] والأغصان استجابةً لمصدر الضوء.<ref>{{cite journal|vauthors=Honda H, Fisher JB|title=Tree branch angle: maximizing effective leaf area|journal=Science|volume=199|issue=4331|pages=888–90|date=February 1978|pmid=17757590|doi=10.1126/science.199.4331.888|bibcode=1978Sci...199..888H}}</ref>
* استشعار حجم التربة وتكييف النمو تبعًا لذلك، بغض النظر عن إتاحة العناصر الغذائية.<ref>{{Cite journal|vauthors=Schenk H, Callaway R, Mahall B|title=Spatial Root Segregation: Are Plants Territorial?|volume=28|pages=145–180|year=1999|doi=10.1016/S0065-2504(08)60032-X|journal=Advances in Ecological Research|isbn=9780120139286}}</ref><ref>{{Cite journal|vauthors=McConnaughay KD, Bazzaz FA|title=The Occupation and Fragmentation of Space: Consequences of Neighbouring Shoots|jstor=2389968|journal=Functional Ecology|volume=6|issue=6|pages=711–718|year=1992|doi=10.2307/2389968}}</ref><ref>{{Cite journal|vauthors=McConnaughay KD, Bazzaz FA|title=Is Physical Space a Soil Resource?|jstor=1938905|journal=Ecology|volume=72|issue=1|pages=94–103|year=1991|doi=10.2307/1938905}}</ref>
* الدفاع ضد الحيوانات العاشبة.
==جوانب الإدراك==
===الضوء===
يحتوي العديد من الأعضاء النباتية مركباتٍ حساسة للضوء (فوتوتروبينات، وكريبتوكرومات، وفيتوكرومات)، يتفاعل كل منها بانتقائية شديدة مع أطوال موجات معينة. تخبر مستشعرات الضوء تلك النبات ما إذا كان الوقت نهارًا أم ليلًا، وعن طول النهار، ومقدار توفر [[ضوء|الضوء]]، ومن أي اتجاه يصدر. تنمو الفروع باتجاه الضوء وتنمو الجذور عادة بعيدًا عن الضوء، وتُعرف تلك الاستجابات بالانتحاء الضوئي والانتحاء بعيدًا عن الضوء، على التوالي. تتسبب في ذلك الصبغات الحساسة للضوء مثل الفوتوتروبينات والفيتوكرومات وهرمون الأوكسين النباتي.<ref>{{cite journal|last1=Strong|first1=Donald R.|last2=Ray|first2=Thomas S.|authorlink2=Thomas S. Ray|title=Host Tree Location Behavior of a Tropical Vine (''Monstera gigantea'') by Skototropism|journal=[[Science (journal)|Science]]|date=1 January 1975|volume=190|issue=4216|pages=804–806|doi=10.1126/science.190.4216.804|ref=harv|jstor=1741614}}</ref><ref name="pmid11687489">{{cite journal|vauthors=Harmer SL, Panda S, Kay SA|title=Molecular bases of circadian rhythms|journal=Annual Review of Cell and Developmental Biology|volume=17|pages=215–53|year=2001|pmid=11687489|doi=10.1146/annurev.cellbio.17.1.215}}</ref>

يُظهر العديد من النباتات ظواهر معينة في أوقات معينة من النهار، فعلى سبيل المثال، تتفتح بعض الأزهار في الصباح فقط. تتبع النباتات أوقات النهار من خلال ساعة يوماوية. تتزامن هذه الساعة الداخلية مع التوقيت الشمسي كل يوم بالاعتماد على ضوء الشمس، والحرارة، وأدلة أخرى، بشكل مشابه للساعات البيولوجية الموجودة في الكائنات الأخرى. تتيح الساعة الداخلية المقترنة بالقدرة على إدراك الضوء للنباتات أيضًا قياس طول اليوم، وبالتالي تحديد الفصل من السنة. هذه هي الطريقة التي تعرف فيها النباتات موعد الإزهار. لا تنبت بذور العديد من النباتات إلا بعد تعرضها للضوء. تحدث هذه الاستجابة بالاعتماد على إشارات الفيتوكروم. تملك النباتات أيضًا القدرة على استشعار نوعية الضوء والاستجابة تبعًا لذلك. على سبيل المثال، في ظروف الإضاءة الضعيفة، تُنتج النباتات المزيد من صبغات [[تركيب ضوئي|التركيب الضوئي]]. إذا كان الضوء شديدًا، أو إذا ارتفعت مستويات الأشعة فوق البنفسجية المؤذية، تُنتج النباتات المزيد من صبغات الحماية التي تعمل واقيًا للشمس.<ref>{{cite journal|last1=Strid|first1=Åke|last2=Porra|first2=Robert J.|name-list-format=vanc|year=1992|title=Alterations in Pigment Content in Leaves of Pisum sativum After Exposure to Supplementary UV-B|url=http://pcp.oxfordjournals.org/cgi/content/short/33/7/1015|journal=Plant and Cell Physiology|volume=33|issue=7|pages=1015–1023}}</ref>
==انظُر أيضاً==
==انظُر أيضاً==
{{col-begin}}
{{col-begin}}

نسخة 12:11، 24 يناير 2020

جزء من سلسلة مقالات حول
علم النبات
الفروع
أعلام

إدراك النبات هو قدرة النبات على الإحساس والاستجابة للبيئة عن طريق إجراء التعديلات على المورفولوجيا أو الفيزيولوجيا أو النمط الشكلي الخاص به بالتوافق معها. أظهرت الأبحاث في علم النبات أن النباتات قادرة على التفاعل مع مجموعة واسعة من المنبهات، بما في ذلك المركبات الكيميائية، والجاذبية، والضوء، والرطوبة، والعدوى، والحرارة، وتراكيز الأوكسجين وثنائي أكسيد الكربون، والإصابة بالطفيليات، والممرضات، والاضطرابات الفيزيائية، والصوت، واللمس. تستند الدراسة العلمية لإدراك النبات إلى العديد من التخصصات مثل فيزيولوجيا النبات وعلم البيئة والبيولوجيا الجزيئية.[1][2][3][4][5][6][7][8]

العمليات

الكشف

يمكن أن تكشف النباتات الإزاحة الموضعية. تستطيع سوق نباتات الحور كشف تغير الاتجاه والميل (إدراك التوازن).[9][10]

انتقال الإشارة

من المعروف أن الطماطم المجروحة تنتج مركب ميثيل جازمونات الطيار ذا الرائحة الذي يلعب دور إشارة تحذيرية. تستطيع النباتات المجاورة أن تستشعر المادة الكيميائية وتستعد للهجوم عن طريق إنتاج مركبات كيميائية تلعب دورًا دفاعيًا ضد الحشرات وتجذب مفترسات الحشرات. يستخدم النبات مسارات إشارة هرمونية لتنسيق نموه وشكله.[11]

النواقل الكيميائية العصبية

تُتنج النباتات العديد من البروتينات التي توجد أيضًا في الجهاز العصبي لدى الحيوانات، مثل الأسيتيل كولين إستيراز، ومستقبلات الغلوتامات، ومستقبلات غابا (غاما أمينو بيوتيريك أسيد)، ومركبات إشارة الكانابينويدات الداخلية. قد تستخدم أيضًا الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (إيه تي بّي)، وأوكسيد النيتريك (إن أو)، وأنواع الأوكسيجين التفاعلية (آر أو إس) لنقل الإشارة بالطرق نفسها التي تحدث لدى الحيوانات.[12]

الفيزيولوجيا الكهربائية

تمتلك النباتات طرقًا متنوعة لتوصيل الإشارات الكهربائية. تتضمن طرق الانتشار الأربعة المعروفة جهود الفعل، وجهود التباين، والجهود الكهربائية المحلية، والجهود الجهازية.[13][14][15]

على الرغم من أن الخلايا النباتية ليست عصبونات، فيمكن تنبيهها كهربائيًا، ويمكن أن تُظهر استجابات كهربائية سريعة للمنبهات البيئية على شكل جهود فعل. تسمح جهود الفعل بتحرك أيونات الإشارة وجزيئاتها من الخلية ما قبل الجهد إلى خلية أو خلايا ما بعد الجهد. تتكون هذه الإشارات الكهربائية الفيزيولوجية نتيجة تدرج تدفق أيونات مثل H+، وK+، وCl+، وNa+، و+2Ca، ولكن يُعتقد أيضًا أن بعض الأيونات المشحونة الأخرى مثل Fe3+، وAl3+، وMg2+، وZn2+، وMn2+، وHg2+، قد تلعب دورًا في المخرجات النهائية لمسار الإشارة. تعد المحافظة على التدرج الكهروكيميائي لكل أيون أمرًا ضروريًا لحياة الخلية، لأنها ستموت إذا وصلت إلى توازن كهروكيميائي مع البيئة المحيطة بها، وقد يحدث ذلك نتيجة للعديد من الأسباب مثل انغلاق القنوات الأيونية أو انثقاب غشاء الخلية. ترتبط تلك الأيونات الفيزيولوجية الكهربائية مع مستقبلات على الخلية المستقبلة ما يتسبب بحدوث تأثيرات نهائية نتيجة وجود مركب واحد أو مجموعة من المركبات. وُجد أن طرق نقل المعلومات وتفعيل الاستجابات الفيزيولوجية عن طريق نظام إشارة جزيئي يكون أسرع وأكثر تواترًا بوجود جهود فعل.[16][17][18]

يمكن أن تؤثر تلك الجهود على عمليات مثل التدفق السيتوبلازمي المعتمد على الأكتين، وحركات العضو النباتي، والتركيب الضوئي، والإزهار. يمكن أن تسبب هذه الاستجابات الكهربائية تركيب العديد من المركبات العضوية، بما فيها تلك التي تعمل دور مركبات فعالة عصبيًا في الكائنات الأخرى.

يؤثر تدفق الأيونات عبر الخلايا أيضًا على حركة الجزيئات الأخرى والمواد المنحلة. يغير ذلك من التدرج الحلولي (الأسموزي) في الخلية، ما يؤدي حدوث تغيرات في ضغط امتلاء الخلايا عن طريق تدفق الماء والمواد المنحلة عبر أغشية الخلايا. هذه التغيرات ضرورية لامتصاص المغذيات والنمو وأنواع عديدة من الحركات (حركات الانتحاء وحركات الاستجابة غير المعتمدة على اتجاه المؤثر)، وغيرها من التغيرات الأساسية في فيزيولوجيا النبات وسلوكه.[19][20][21][22][23][24]

وهكذا تحقق النباتات الاستجابات السلوكية في السياقات البيئية والتواصلية والإيكولوجية.

الاستجابة للإشارة

يتوسط السلوك التفاعلي المصاحب للنبات كل من الفيتوكرومات، ومركبات الكينين، والهرمونات، والمضادات الحيوية، وإطلاق المواد الكيميائية الأخرى، وتغيرات في الماء والنقل الكيميائي، وغيرها من الوسائل. تكون تلك الاستجابات بطيئة عمومًا وتستغرق عددًا من الساعات على الأقل لإتمامها، ويمكن ملاحظتها بالشكل الأمثل باستخدام التصوير السينمائي المتقطع، ويمكن أيضًا أن تحدث حركات سريعة. تستجيب النباتات إلى إشارات المركبات الكيميائية الطيارة التي تنتجها النباتات الأخرى. يزداد معدل الجازمونات بسرعة أيضًا استجابةً للاضطرابات الميكانيكية مثل التفاف المحاليق.[25][26][27]

تمتلك النباتات العديد من الاستراتيجيات لصد الآفات. على سبيل المثال، يمكنها إنتاج عدد هائل من السموم الكيميائية المختلفة (السموم النباتية) ضد المفترسات والطفيليات، أو يمكن أن تطلق موتًا خلويًا سريعًا في الخلايا المصابة لإعاقة تقدم الآفات وانتشارها. بعض النباتات قادر على الحركة السريعة: يستجيب ما يسمى «النبتة الحساسة» (ميموزا بوديكا، أو الميموزا العفيفة) لأدنى لمسة فيزيائية عن طريق طي أوراقها الريشية الرقيقة بسرعة لتتجه بذلك نحو الأسفل. تعطي النباتات اللاحمة مثل نبات مصيدة فينوس (خناق الذباب) بنىً ورقية متخصصة تغلق على الفور عندما تلمسها الحشرات أو تحط عليها. في نبات خناق الذباب، يُستشعر اللمس بواسطة الأهداب التي تتوضع على باطن الأوراق المتخصصة، التي تولد جهد فعل يحرض الخلايا الحركية ويؤدي إلى حدوث الحركة. توصيل الإشارة هو الآلية المسؤولة عن التكيف في النباتات. تتضمن الاستجابات التكيفية:[28]

  • السعي الفعال وراء الضوء والغذاء. تقوم النباتات بذلك عن طريق تغيير بينتها، على سبيل المثال: نمو الغصن واتجاهه وفيزيولوجيته ونمطه الظاهري.[29][30][31][32][33][34][35]
  • تغير اتجاه الأوراق والأغصان استجابةً لمصدر الضوء.[36]
  • استشعار حجم التربة وتكييف النمو تبعًا لذلك، بغض النظر عن إتاحة العناصر الغذائية.[37][38][39]
  • الدفاع ضد الحيوانات العاشبة.

جوانب الإدراك

الضوء

يحتوي العديد من الأعضاء النباتية مركباتٍ حساسة للضوء (فوتوتروبينات، وكريبتوكرومات، وفيتوكرومات)، يتفاعل كل منها بانتقائية شديدة مع أطوال موجات معينة. تخبر مستشعرات الضوء تلك النبات ما إذا كان الوقت نهارًا أم ليلًا، وعن طول النهار، ومقدار توفر الضوء، ومن أي اتجاه يصدر. تنمو الفروع باتجاه الضوء وتنمو الجذور عادة بعيدًا عن الضوء، وتُعرف تلك الاستجابات بالانتحاء الضوئي والانتحاء بعيدًا عن الضوء، على التوالي. تتسبب في ذلك الصبغات الحساسة للضوء مثل الفوتوتروبينات والفيتوكرومات وهرمون الأوكسين النباتي.[40][41]

يُظهر العديد من النباتات ظواهر معينة في أوقات معينة من النهار، فعلى سبيل المثال، تتفتح بعض الأزهار في الصباح فقط. تتبع النباتات أوقات النهار من خلال ساعة يوماوية. تتزامن هذه الساعة الداخلية مع التوقيت الشمسي كل يوم بالاعتماد على ضوء الشمس، والحرارة، وأدلة أخرى، بشكل مشابه للساعات البيولوجية الموجودة في الكائنات الأخرى. تتيح الساعة الداخلية المقترنة بالقدرة على إدراك الضوء للنباتات أيضًا قياس طول اليوم، وبالتالي تحديد الفصل من السنة. هذه هي الطريقة التي تعرف فيها النباتات موعد الإزهار. لا تنبت بذور العديد من النباتات إلا بعد تعرضها للضوء. تحدث هذه الاستجابة بالاعتماد على إشارات الفيتوكروم. تملك النباتات أيضًا القدرة على استشعار نوعية الضوء والاستجابة تبعًا لذلك. على سبيل المثال، في ظروف الإضاءة الضعيفة، تُنتج النباتات المزيد من صبغات التركيب الضوئي. إذا كان الضوء شديدًا، أو إذا ارتفعت مستويات الأشعة فوق البنفسجية المؤذية، تُنتج النباتات المزيد من صبغات الحماية التي تعمل واقيًا للشمس.[42]

انظُر أيضاً

وصِلات خارِجِيّة

صُوّر

أيقونة بذرة

هذه بذرة مقالة عن علم النبات بحاجة للتوسيع. فضلًا شارك في تحريرها.


مَراجع

  1. ^ Michmizos D، Chilioti Z (يناير 2019). "A roadmap towards a functional paradigm for learning & memory in plants". Journal of Plant Physiology. ج. 232 ع. 1: 209–215. DOI:10.1016/j.jplph.2018.11.002. PMID:30537608.
  2. ^ Trewavas A (سبتمبر 2005). "Green plants as intelligent organisms". Trends in Plant Science. ج. 10 ع. 9: 413–9. DOI:10.1016/j.tplants.2005.07.005. PMID:16054860.
  3. ^ Gagliano M، Mancuso S، Robert D (يونيو 2012). "Towards understanding plant bioacoustics". Trends in Plant Science. ج. 17 ع. 6: 323–5. DOI:10.1016/j.tplants.2012.03.002. PMID:22445066.
  4. ^ Gagliano M (يوليو 2013). "Green symphonies: a call for studies on acoustic communication in plants". Behavioral Ecology. ج. 24 ع. 4: 789–796. DOI:10.1093/beheco/ars206. PMC:3677178. PMID:23754865.
  5. ^ Gagliano M، Grimonprez M، Depczynski M، Renton M (مايو 2017). "Tuned in: plant roots use sound to locate water". Oecologia. ج. 184 ع. 1: 151–160. DOI:10.1007/s00442-017-3862-z. PMID:28382479.
  6. ^ Mishra RC، Ghosh R، Bae H (أغسطس 2016). "Plant acoustics: in the search of a sound mechanism for sound signaling in plants". Journal of Experimental Botany. ج. 67 ع. 15: 4483–94. DOI:10.1093/jxb/erw235. PMID:27342223.
  7. ^ "Earth - Plants can see, hear and smell – and respond". BBC. 10 يناير 2017.
  8. ^ I. Khait؛ O. Lewin-Epstein؛ R. Sharon؛ K. Saban؛ R. Perelman؛ A. Boonman؛ Y. Yovel؛ L. Hadany (2 ديسمبر 2019). "Plants emit informative airborne sounds under stress" (PDF). bioRxiv. DOI:10.1101/507590. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الاستشهاد بدورية محكمة يطلب |دورية محكمة= (مساعدة)
  9. ^ Jaffe MJ، Forbes S (فبراير 1993). "Thigmomorphogenesis: the effect of mechanical perturbation on plants". Plant Growth Regulation. ج. 12 ع. 3: 313–24. DOI:10.1007/BF00027213. PMID:11541741.
  10. ^ Azri W، Chambon C، Herbette S، Brunel N، Coutand C، Leplé JC، Ben Rejeb I، Ammar S، Julien JL، Roeckel-Drevet P (يونيو 2009). "Proteome analysis of apical and basal regions of poplar stems under gravitropic stimulation". Physiologia Plantarum. ج. 136 ع. 2: 193–208. DOI:10.1111/j.1399-3054.2009.01230.x. PMID:19453506.
  11. ^ Farmer EE، Ryan CA (أكتوبر 1990). "Interplant communication: airborne methyl jasmonate induces synthesis of proteinase inhibitors in plant leaves". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. ج. 87 ع. 19: 7713–6. DOI:10.1073/pnas.87.19.7713. PMC:54818. PMID:11607107.
  12. ^ Baluška F، Volkmann D، Mancuso S (2006). Communication in Plants: Neuronal Aspects of Plant Life. Springer Verlag. ISBN:978-3-540-28475-8.
  13. ^ Fromm، Jörg؛ Lautner، Silke (مارس 2007). "Electrical signals and their physiological significance in plants: Electrical signals in plants". Plant, Cell & Environment. ج. 30 ع. 3: 249–257. DOI:10.1111/j.1365-3040.2006.01614.x. PMID:17263772.
  14. ^ Huber، Annika E.؛ Bauerle، Taryn L. (مارس 2016). "Long-distance plant signaling pathways in response to multiple stressors: the gap in knowledge". Journal of Experimental Botany. ج. 67 ع. 7: 2063–2079. DOI:10.1093/jxb/erw099. ISSN:0022-0957. PMID:26944636.
  15. ^ Szechyńska-Hebda، Magdalena؛ Lewandowska، Maria؛ Karpiński، Stanisław (14 سبتمبر 2017). "Electrical Signaling, Photosynthesis and Systemic Acquired Acclimation". Frontiers in Physiology. ج. 8. DOI:10.3389/fphys.2017.00684. ISSN:1664-042X. PMC:5603676. PMID:28959209.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link)
  16. ^ Awan، Hamdan؛ Adve، Raviraj S.؛ Wallbridge، Nigel؛ Plummer، Carrol؛ Eckford، Andrew W. (يناير 2019). "Communication and Information Theory of Single Action Potential Signals in Plants". IEEE Transactions on NanoBioscience. ج. 18 ع. 1: 61–73. arXiv:1811.03612. DOI:10.1109/tnb.2018.2880924. ISSN:1536-1241. PMID:30442613.
  17. ^ Baluška، František؛ Mancuso، Stefano (1 يناير 2013). "Ion channels in plants". Plant Signaling & Behavior. ج. 8 ع. 1: e23009. DOI:10.4161/psb.23009. PMC:3745586. PMID:23221742.
  18. ^ Loof، Arnold De (2 سبتمبر 2016). "The cell's self-generated "electrome": The biophysical essence of the immaterial dimension of Life?". Communicative & Integrative Biology. ج. 9 ع. 5: e1197446. DOI:10.1080/19420889.2016.1197446. PMC:5100658. PMID:27829975.
  19. ^ Wagner E، Lehner L، Normann J، Veit J، Albrechtova J (2006). "Hydroelectrochemical integration of the higher plant—basis for electrogenic flower induction". في Baluska F، Mancuso S، Volkmann D (المحررون). Communication in plants: neuronal aspects of plant life. Berlin: Springer. ص. 369–389.
  20. ^ Fromm J، Lautner S (مارس 2007). "Electrical signals and their physiological significance in plants". Plant, Cell & Environment. ج. 30 ع. 3: 249–257. DOI:10.1111/j.1365-3040.2006.01614.x. PMID:17263772.
  21. ^ Zimmermann MR، Maischak H، Mithöfer A، Boland W، Felle HH (مارس 2009). "System potentials, a novel electrical long-distance apoplastic signal in plants, induced by wounding". Plant Physiology. ج. 149 ع. 3: 1593–600. DOI:10.1104/pp.108.133884. PMC:2649404. PMID:19129416.
  22. ^ Pickard BG (1973). "Action Potentials in Higher Plants". Botanical Review. ج. 39 ع. 2: 172–201. DOI:10.1007/BF02859299. JSTOR:4353850.
  23. ^ Segal Anthony W. (2016). "NADPH oxidases as electrochemical generators to produce ion fluxes and turgor in fungi, plants and humans". Open Biology. ج. 6 ع. 5: 160028. DOI:10.1098/rsob.160028. PMC:4892433. PMID:27249799.
  24. ^ Scott، Peter (2008). Physiology and Behaviour of Plants. West Sussex, England: John Wiley and Sons, Ltd. ISBN:978-0-470-85024-4.
  25. ^ Farmer EE، Ryan CA (أكتوبر 1990). "Interplant communication: airborne methyl jasmonate induces synthesis of proteinase inhibitors in plant leaves". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. ج. 87 ع. 19: 7713–6. Bibcode:1990PNAS...87.7713F. DOI:10.1073/pnas.87.19.7713. PMC:54818. PMID:11607107.
  26. ^ Karban R، Baxter KJ (2001). "Induced Resistance in Wild Tobacco with Clipped Sagebrush Neighbors: The Role of Herbivore Behavior". Journal of Insect Behavior. ج. 14 ع. 2: 147–156. DOI:10.1023/A:1007893626166.
  27. ^ Falkenstein E، Groth B، Mithöfer A، Weiler EW (أكتوبر 1991). "Methyljasmonate and α-linolenic acid are potent inducers of tendril coiling". Planta. ج. 185 ع. 3: 316–22. DOI:10.1007/BF00201050. PMID:24186412.
  28. ^ Volkov AG، Adesina T، Jovanov E (1 مايو 2007). "Closing of Venus Flytrap by Electrical Stimulation of Motor Cells". Plant Signaling & Behavior. ج. 2 ع. 3: 139–145. DOI:10.4161/psb.2.3.4217. PMC:2634039. PMID:19516982 – عبر Taylor & Francis Group.
  29. ^ Scheel D، Wasternack C (2002). Plant signal transduction. Oxford: Oxford University Press. ISBN:0-19-963879-9.
  30. ^ Xiong L، Zhu JK (يونيو 2001). "Abiotic stress signal transduction in plants: Molecular and genetic perspectives". Physiologia Plantarum. ج. 112 ع. 2: 152–166. DOI:10.1034/j.1399-3054.2001.1120202.x. PMID:11454221.
  31. ^ Clark GB، Thompson G، Roux SJ (يناير 2001). "Signal transduction mechanisms in plants: an overview". Current Science. ج. 80 ع. 2: 170–7. PMID:12194182.
  32. ^ De Kroon H، Hutchings MJ (1995). "Morphological plasticity in clonal plants: the foraging concept reconsidered". J. Ecol. ج. 83 ع. 1: 143–152. DOI:10.2307/2261158. JSTOR:2261158.
  33. ^ Grime JP، MacKey JM (2002). "The role of plasticity in resource capture by plants". Evolutionary Ecology. ج. 16 ع. 3: 299–307. DOI:10.1023/A:1019640813676.
  34. ^ Hutchings M، Dekroon H (1994). "Foraging in Plants: the Role of Morphological Plasticity in Resource Acquisition". Advances in Ecological Research. ج. 25: 159–238. DOI:10.1016/S0065-2504(08)60215-9. ISBN:9780120139255.
  35. ^ Trewavas A (أبريل 1999). "How plants learn". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. ج. 96 ع. 8: 4216–8. Bibcode:1999PNAS...96.4216T. DOI:10.1073/pnas.96.8.4216. PMC:33554. PMID:10200239.
  36. ^ Honda H، Fisher JB (فبراير 1978). "Tree branch angle: maximizing effective leaf area". Science. ج. 199 ع. 4331: 888–90. Bibcode:1978Sci...199..888H. DOI:10.1126/science.199.4331.888. PMID:17757590.
  37. ^ Schenk H، Callaway R، Mahall B (1999). "Spatial Root Segregation: Are Plants Territorial?". Advances in Ecological Research. ج. 28: 145–180. DOI:10.1016/S0065-2504(08)60032-X. ISBN:9780120139286.
  38. ^ McConnaughay KD، Bazzaz FA (1992). "The Occupation and Fragmentation of Space: Consequences of Neighbouring Shoots". Functional Ecology. ج. 6 ع. 6: 711–718. DOI:10.2307/2389968. JSTOR:2389968.
  39. ^ McConnaughay KD، Bazzaz FA (1991). "Is Physical Space a Soil Resource?". Ecology. ج. 72 ع. 1: 94–103. DOI:10.2307/1938905. JSTOR:1938905.
  40. ^ Strong، Donald R.؛ Ray، Thomas S. (1 يناير 1975). "Host Tree Location Behavior of a Tropical Vine (Monstera gigantea) by Skototropism". Science. ج. 190 ع. 4216: 804–806. DOI:10.1126/science.190.4216.804. JSTOR:1741614. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط |ref=harv غير صالح (مساعدة)
  41. ^ Harmer SL، Panda S، Kay SA (2001). "Molecular bases of circadian rhythms". Annual Review of Cell and Developmental Biology. ج. 17: 215–53. DOI:10.1146/annurev.cellbio.17.1.215. PMID:11687489.
  42. ^ Strid، Åke؛ Porra، Robert J. (1992). "Alterations in Pigment Content in Leaves of Pisum sativum After Exposure to Supplementary UV-B". Plant and Cell Physiology. ج. 33 ع. 7: 1015–1023. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |name-list-format= تم تجاهله يقترح استخدام |name-list-style= (مساعدة)
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=إدراك_النبات&oldid=42943452»