برگ گیاهان و آناتومی و بافت سلول آن

برگ، قسمت مهمی از ساختار گیاه است که وظیفه‌های مختلفی از جمله تولید مواد غذایی، تبادل گازها، و محافظت از سلول‌ها را بر عهده دارد. ساختار برگ شامل لایه پوسته که از سلول‌های با دیواره‌های سخت تشکیل شده است و مانع ورود مواد غیرضروری و حفظ آب می‌شود. در داخل پوسته، لایه‌های فوتسیا قرار دارند که نور خورشید را جذب کرده و به انرژی برای گیاه تبدیل می‌کنند. سپس، بافت سازنده وجود دارد که مواد غذایی را تولید و توزیع می‌کند. در انتها، استوماها به گیاه اجازه تبادل گازها و آب با محیط را می‌دهند. در کل، ساختار برگ گیاهی مانند یک کارخانه کوچک است که انرژی خورشیدی را به مواد غذایی تبدیل می‌کند و در عین حال با محیط اطراف تعامل می‌کند.

آناتومی و ساختمان برگ

برگ‌ها را می‌توان در اشکال و اندازه‌های مختلفی یافت. بیشتر برگ‌ها پهن، صاف و معمولا سبز رنگ هستند. بعضی از گیاهان، مانند ناژوها (مثل کاج و سرو)، برگ‌هایی دارند که به شکل سوزن یا فلس هستند. شکل برگ متناسب با زیستگاه گیاه است و فتوسنتز را بیشینه می‌کند. از میان ویژگی‌های اساسی برگ در نهاندانه‌ها (گیاهان گلدار) می‌توان به برگبرگ، دمبرگ و گوشوارک اشاره کرد.

• پهنک برگ: قسمت وسیع برگ.
• راس (آپکس): نوک برگ.
• حاشیه: منطقه مرزی لبه برگ. حاشیه‌ها می‌توانند صاف، ناهموار (دندانه‌دار)، لپ‌دار یا منشعب باشند.
• رگبرگ: بافت‌های آوندی همبست که برگ را پشتیبانی می‌کنند و مواد مغذی را منتقل می‌کنند.
• رگبرگ میانی: رگبرگ اصلی مرکزی که از رگبرگ‌های ثانویه بوجود می‌آید.
• پایه: منطقه‌ای از برگ که برگ را به دمبرگ متصل می‌کند.
• دمبرگ: ساقه نازکی که برگ را به شاخه متصل می‌کند.
• گوشوارک: ساختارهای برگ مانند در پایه برگ.

شکل برگ، حاشیه و طرح رگبرگ‌ها (شکل رگبرگ) از ویژگی‌های اصلی مورد استفاده در شناسایی گیاه هستند.

بافت و سلول‌های برگ

بافت‌های برگ از لایه‌هایی از سلولهای گیاهی تشکیل شده است. انواع مختلف سلول‌های گیاهی سه بافت اصلی پیدا شده در برگ‌ها را تشکیل می‌دهند. این بافت‌ها شامل لایه بافت میان‌برگ هستند که بین دو لایه بشره قرار دارد. بافت آوندی برگ درون لایه میان‌برگ قرار دارد.

بشره

لایه بیرونی برگ به بشره معروف است. بشره یک پوشش مومی به نام کوتیکول را پنهان می‌کند که به گیاه در حفظ آب کمک می‌کند. بشره موجود در برگ‌های گیاه همچنین شامل سلول‌های خاصی به نام یاخته‌های نگهبان است که تبادل گاز بین گیاه و محیط زیست را تنظیم می‌کنند. یاخته‌های نگهبان اندازه منافذ معروف به روزنه (روزنه‌های منفرد) را در بشره کنترل می‌کنند. باز و بسته شدن روزنه‌ها به گیاهان اجازه می‌دهد در صورت نیاز گازهایی شامل بخار آب، اکسیژن و دی‌اکسید کربن را آزاد یا حفظ کنند.

میان‌برگ

لایه میانی برگ یا میان‌برگ شامل منطقه میان‌برگ نرده‌ای شکل و منطقه میان‌برگ اسفنجی است. میان‌برگ نرده‌ای شکل شامل سلول‌های ستونی با فاصله‌های بین سلول‌ها است. بیشتر کلروپلاست‌های گیاهی در میان‌برگ نرده‌ای شکل دیده می‌شوند. کلروپلاست‌ها اندامک‌هایی هستند که حاوی کلروفیل هستند، رنگدانه‌ای سبز که انرژی حاصل از نور خورشید را برای فتوسنتز جذب می‌کند. میان‌برگ اسفنجی در زیر میان‌برگ نرده‌ای شکل قرار گرفته‌است و شامل سلول‌هایی است که نامنظم شکل گرفته‌اند. بافت آوندی برگ در میان‌برگ اسفنجی دیده می‌شود.

بافت آوندی

رگبرگ‌های برگ از بافت آوندی تشکیل شده‌اند. بافت آوندی شامل ساختارهای لوله‌ای شکلی به نام بافت چوبی و بافت لیفی است که مسیرهایی را برای جریان آب و مواد مغذی در سراسر برگ‌ها و گیاه فراهم می‌کنند.

آرایش برگ‌ها

یک روش دیگر برای شناسایی برگ‌ها، توجه به آرایش رگبرگ‌ها و نوع برگ است. آرایش برگ‌ها به سه نوع اصلی تقسیم می‌شود:

1. رگبرگ‌های موازی: در این نوع، رگبرگ‌ها به صورت موازی با یکدیگر و معمولاً به صورت طولی در برگ قرار دارند.
2. رگبرگ‌های شانه‌ای (pinnate): برگ دارای یک رگبرگ اصلی یا «میدریب» است که رگبرگ‌های فرعی از آن منشعب می‌شوند، مشابه پر پرنده.
3. رگبرگ‌های پنجه‌ای (palmate): در این نوع، چندین رگبرگ اصلی از پایه برگ به صورت شعاعی منشعب می‌شوند.

برگ‌های مخروطیان (Conifers)

بیشتر مخروطیان همیشه‌سبز هستند و برگ‌هایی متفاوت از سایر گیاهان دارند. برگ‌های مخروطیان اغلب به شکل سوزنی هستند:

• برخی از آن‌ها بلند و باریک با مقطع مربعی هستند که برای استحکام بیشتر طراحی شده‌اند.
• برگ‌های سوزنی به گونه‌ای هستند که نیاز به جذب نور و مواد مغذی زیادی ندارند و برای بقا در شرایط سخت مانند سرما یا خشکی مناسب‌اند.

برگ‌های خاص مانند "Fronds"

گیاهانی مانند سرخس‌ها، نخل‌ها و برخی دیگر برگ‌هایی به نام "فروند" دارند. این برگ‌ها یک برگ بزرگ هستند که به چندین بخش کوچک‌تر تقسیم شده‌اند. هر بخش از یک ساقه مرکزی رشد کرده و به صورت تیغه‌های جداگانه گسترش می‌یابد. این برگ‌ها به دلیل ویژگی‌های خاص خود معمولاً بیشتر در معرض آسیب حیوانات یا حشرات قرار می‌گیرند.

برگ‌های علفی

برگ‌های علف‌ها معمولاً بلند و باریک بوده و از پایه ساقه رشد می‌کنند. ویژگی‌های کلیدی برگ‌های علفی شامل موارد زیر است:

• برگ‌ها به صورت روکش بر روی ساقه قرار می‌گیرند و از پایه به سمت بالا گسترش می‌یابند.
• برخی از علف‌ها فقط یک برگ دارند، در حالی که برخی دیگر دارای برگ‌های متعددی هستند که از پایه ساقه منشعب می‌شوند.

گیاهان گوشتخوار

گیاهانی مانند ونوس مگس‌خوار برگ‌های بسیار تخصصی دارند. این برگ‌ها دارای ساختارهایی هستند که می‌توانند حشرات را به دام بیندازند.

• برگ ونوس مگس‌خوار دارای دو لوب است که به کمک موهای حساس، حشره را شناسایی کرده و به سرعت بسته می‌شوند.
• این گیاهان علاوه بر فتوسنتز، با هضم حشرات، مواد مغذی مورد نیاز خود را تأمین می‌کنند.

نقش برگ‌ها در تولید و زنجیره غذایی

برگ گیاهان به ادامه حیات در زمین کمک می‌کند چون هم برای گیاهان و هم برای حیوانات غذا تولید می‌کنند. برگ جایگاه فتوسنتز در گیاهان است. فتوسنتز فرآیند جذب انرژی از نور خورشید و استفاده از آن برای تولید غذا به شکل قندها است. برگ‌ها برای گیاهان این امکان را فراهم می‌کنند که نقش خود را به عنوان تولیدکننده اصلی در زنجیره‌های غذایی انجام دهند. برگ‌ها نه تنها غذا درست می‌کنند بلکه هنگام فتوسنتز اکسیژن هم تولید می‌کنند و از عوامل اصلی چرخه کربن و اکسیژن در محیط زیست هستند. برگ‌ها بخشی از سیستم شاخه‌های گیاه هستند، که شامل ساقه‌ها و گل‌ها هم می‌شوند.

نکات کلیدی

• برگ‌های گیاه ساختارهای بسیار مهمی هستند چون با تولید مواد غذایی (قندها) از طریق فتوسنتز به حفظ حیات روی زمین کمک می‌کنند.
• برگ‌ها می‌توانند اشکال و اندازه‌های مختلفی داشته باشند. اجزای اصلی برگ‌ها در گیاهان گلدار (نهاندانه‌ها) ​​شامل تیغه، دمبرگ و گوشوارک می‌باشد.
• سه بافت اصلی در برگ‌ها وجود دارند: اپیدرم، مزوفیل و همچنین بافت آوندی. هر نوع بافت از لایه‌های سلولی تشکیل شده‌است.
• علاوه بر انجام فتوسنتز، برخی از گیاه‌ها عملکردهای بسیار ویژه دیگری هم دارند. به عنوان مثال می‌توان به گیاهان گوشتخوار اشاره کرد که می‌توانند حشرات را «بخورند».
• بعضی از حیوانات مانند پروانه برگبال هندی، از برگ‌ها تقلید می‌کنند تا خود را در برابر شکارچیان استتار کنند.