شجرة

الشجر هو أحد أشكال الحياة النباتية، وينمو بشكل عام على اليابسة ويحتاج إلى كميات متفاوتة من الماء. طبقا لعلم النبات، الشجرة هي نبات معمر ذو ساق أو جذع ممدود، وعادةً ما يدعم هذا الساق أو الجذع الفروع والأوراق، لكن في مواضع أخرى، قد يكون تعريف الشجرة أضيق، بحيث يحتوي فقط على النباتات الخشبية ذات النمو الثانوي والنباتات التي يمكن استخدامها كخشب أو النباتات التي تتجاوز ارتفاعا محددا، في التعريفات الأوسع، تعتبر أشجار النخيل الطويلة والسراخس والموز والخيزران أيضًا أشجارًا. الأشجار ليست مجموعة تصنيفية واحدة بل تتكون من مجموعة واسعة من أنواع النباتات التي نمى لديها بشكل مستقل جذع وفروع كوسيلة للارتفاع فوق النباتات الأخرى للتنافس على ضوء الشمس، غالبية أنواع الأشجار هي كاسيات البذور أو الأخشاب الصلبة، أما البقية فالعديد منها عبارة عن عاريات البذور أو الأخشاب اللينة، تميل الأشجار إلى أن تكون طويلة العمر، حيث يصل عمر بعضها إلى عدة آلاف من السنين، الأشجار موجودة منذ 370 مليون سنة، تتميز الأشجار بشكل عام عن بقية النباتات بوجود جذور وساق وفروع، وبكبر حجمها النسبي مقارنة مع النباتات الأخرى كالحشائش والطحالب. كما أن الأشجار متعددة الأحجام فمنها الكبيرة والصغيرة. قدّر فريق أكاديمي أمريكي في عام 2015 أن هناك أكثر من 3 تريليونات شجرة، أي بمعدل 400 شجرة لكل شخص. تحتوي الشجرة عادةً على العديد من الفروع الثانوية المدعومة بعيدًا عن الأرض بواسطة الجذع، يحتوي هذا الجذع عادةً على أنسجة خشبية للتدعيم وأنسجة وعائية لنقل المواد من أحد أجزاء الشجرة إلى الأجزاء الأخرى، معظم الأشجار تكون محاطة بطبقة من اللحاء تعمل كحاجز وقائي، أما تحت الأرض فتتفرع الجذور وتنتشر على نطاق واسع، إذ تعمل على تثبيت الشجرة واستخراج الرطوبة والمواد المغذية من التربة، فوق سطح الأرض تنقسم الفروع إلى فروع أصغر وبراعم، تحمل البراعم عادةً أوراقًا تلتقط الطاقة الضوئية وتحولها إلى سكريات عن طريق عملية التمثيل الضوئي، مما يوفر الغذاء لنمو الشجرة وتطورها. تتكاثر الأشجار عادة باستخدام البذور.، قد تكون الزهور والفاكهة موجودة، لكن بعض الأشجار، مثل الصنوبريات، تحتوي بدلاً من ذلك على مخاريط حبوب اللقاح ومخاريط البذور، تنتج أشجار النخيل والموز والخيزران أيضًا بذورًا، تلعب الأشجار دورًا مهمًا في الحد من تآكل التربة وتعديل المناخ، فهي تزيل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتخزن كميات كبيرة من الكربون في أنسجتها كما توفر الأشجار والغابات موطنًا للعديد من أنواع الحيوانات والنباتات، تعد الغابات الاستوائية المطيرة من بين الموائل الأكثر تنوعًا بيولوجيًا في العالم، توفر الأشجار الظل والمأوى والأخشاب للبناء والوقود للطهي والتدفئة والفاكهة للطعام، بالإضافة إلى العديد من الاستخدامات الأخرى، في معظم أنحاء العالم تتقلص الغابات بسبب إزالة الأشجار لزيادة مساحة الأراضي المتاحة للزراعة، نظرًا لطول عمرها وفائدتها، كانت الأشجار تحظى دائمًا بالتبجيل، مع وجود بساتين مقدسة في مختلف الثقافات، كما أنها تلعب دورًا في العديد من الأساطير في العالم. التوزيع بلغ عدد الأشجار في العالم، وفقًا لتقدير عام 2015، قرابة 3.04 تريليون شجرة، منها 1.39 تريليون شجرة (46%) في المناطق الاستوائية أو المناطق شبه الاستوائية، و0.61 تريليون شجرة (20%) في المناطق ذات المناخ المعتدل، و0.74 تريليون شجرة (24%) في غابة التايغا. هذا التقدير أعلى بنحو ثماني مرات من التقديرات السابقة، ويستند إلى كثافة الأشجار المقاسة في أكثر من 400 ألف قطعة أرض. ويظل التقدير عرضة لهامش خطأ واسع، لأن معظم العينات في الغالب كانت من أوروبا وأمريكا الشمالية. يشير التقدير إلى أنه تُقطع حوالي 15 مليار شجرة سنويًا وتُزرع حوالي 5 مليارات شجرة. خلال 12000 عام منذ بداية الزراعة البشرية، انخفض عدد الأشجار في جميع أنحاء العالم بنسبة 46%. يوجد ما يقرب من 64,100 نوعاً معروفاً من الأشجار في العالم. تتمتع أمريكا الجنوبية بأعلى تنوع بيولوجي بنسبة 43% من جميع أنواع الأشجار، تليها أوراسيا (22%)، وأفريقيا (16%)، وأمريكا الشمالية (15%)، وأوقيانوسيا (11%). في البيئات المناسبة، مثل غابة دينتري المطيرة في كوينزلاند، أو الغابات المختلطة كغابات المعلاقة والغابات المعتدلة المختلطة عريضة الأوراق في جزيرة أولفا (نيوزيلندا)، تكون الغابات مستقرة بشكل أو بآخر في نهاية سلسلة النباتات، حيث تستعمر النباتات الأطول المناطق المفتوحة مثل الأراضي العشبية، والتي بدورها تفسح المجال للأشجار التي تشكل في النهاية مظلة غابة. في المناطق معتدلة المناخ، غالباً ما تسود الصنوبريات؛ ويتوزع على نطاق واسع في أقصى شمال نصف الكرة الشمالي التايغا الرطبة أو الغابة الصنوبرية الشمالية. تعتبر غابة تايغا أكبر تجمع أحيائي في العالم، إذ تشكّل 29% من الغطاء الحُرجي في العالم. الشتاء الطويل البارد في أقصى الشمال غير مناسب لنمو النباتات ويجب أن تنمو الأشجار بسرعة في موسم الصيف القصير عندما ترتفع درجات الحرارة وتكون الأيام طويلة. الضوء محدود للغاية تحت غطائها الكثيف وقد تكون الحياة النباتية على أرض الغابة قليلة، على الرغم من أن الفطريات قد تكثر فيها. توجد غابات مماثلة في الجبال حيث يتسبب الارتفاع في انخفاض متوسط درجة الحرارة وبالتالي تقليل طول موسم النمو. حيثما يتساوى الهطول المطري عبر الفصول نسبياً في المناطق المعتدلة، تتواجد الغابات المعتدلة المختلطة عريضة الأوراق وتتميز بأنواع البلوط والزان والبتولا والقيقب. توجد أيضًا غابات معتدلة في نصف الكرة الجنوبي، كما هو الحال في غابات شرق أستراليا المعتدلة، والتي تتميز بغابات "الأوكالبتوس" وغابات الأكاسيا المفتوحة. في المناطق الاستوائية ذات المناخ المداري الموسمي أو المناخ شبه الموسمي، حيث يتغيّر الطقس في السنة من فترة جفاف إلى فترة رطبة كما هو الحال في غابة الأمازون، تهيمن أنواع مختلفة من الأشجار عريضة الأوراق على الغابة، بعضها نفضي. في المناطق الاستوائية التي تتميز بالسافانا الجافة وعدم كفاية الهطول المطري لدعم الغابات الكثيفة، لا تكون المظلة مغلقة، ويصل الكثير من أشعة الشمس إلى الأرض المغطاة بالعشب والشجيرات. يتكيّف السنط والتبلدي بشكلٍ جيد للعيش في مثل هذه المناطق. التعريف رغم شيوع استعمال كلمة «شجرة»، لم يضع العلماء تعريفًا دقيقًا متفقًا عليه عالميًا لماهية الشجرة سواءً من الناحية النباتية أو اللغوية. يشير المعنى الأوسع إلى أي نبات يملك ساقًا أو جذعًا ممتدًا يرفع الأوراق أو الأغصان التي تنفذ عملية التمثيل الضوئي على ارتفاع معين فوق سطح الأرض. يحدّد الناس الأشجار أيضًا بالارتفاع، إذ يطلقون اسم «شجيرات» على النباتات الأصغر التي يتراوح طولها بين 0,5 و10 أمتار (1,6 و32,8 قدمًا)، ما يجعل الحد الأدنى لطول الشجرة محددًا بصورة تقريبية فقط. تدخل النباتات العشبية الكبيرة مثل البابايا والموز ضمن الأشجار وفق هذا المعنى الواسع. يشيع التعريف الأضيق للشجرة بوصفها نباتًا يمتلك جذعًا خشبيًا يتكوّن عبر النمو الثانوي، أي إن الجذع يزداد سمكًا سنويًا من خلال نموه نحو الخارج، إضافةً إلى النمو الأساسي الذي يتجه صعودًا من طرف النبات. وفق هذا التعريف، لا تُصنَّف النباتات العشبية مثل النخيل والموز والبابايا ضمن الأشجار مهما بلغ ارتفاعها أو اختلف شكل نموها أو اتسع محيط ساقها. يظهر تعريف أكثر مرونة يسمح باعتبار بعض أحاديات الفلقة أشجارًا، فأشجار جوشوا والخيزران والنخيل مثلًا لا تمتلك نموًا ثانويًا ولا تُنتج خشبًا حقيقيًا بحلقات نمو، إلا أنها تُنتج «خشبًا زائفًا» عبر تخشيب الخلايا الناتجة عن النمو الأولي. تنتمي أنواع الأشجار من جنس الدراسينا أيضًا إلى أحاديات الفلقة، غير أنها تتميز بامتلاك نمو ثانوي مصدره النسيج الإنشائي في جذعها، يختلف هذا النسيج عن النسيج الإنشائي المُتكاثف الموجود في الأشجار ثنائية الفلقة. بصرف النظر عن التعريفات الهيكلية، يعرّف الناس الأشجار عادةً استنادًا إلى استخدامها؛ مثلًا، تُعد الأشجار تلك النباتات التي تنتج أخشابًا. نظرة عامة تُمثل عادة نمو الأشجار تكيفًا تطوريًا ظهر في مجموعات نباتية مختلفة؛ فكلما ارتفع نمو الأشجار ازدادت قدرتها على المنافسة على ضوء الشمس. تمتاز الأشجار عادةً بطولها وعمرها المديد، إذ يبلغ عمر بعضها آلاف السنين، وتُعد من بين أقدم الكائنات الحية الباقية. تبرز الأشجار بهياكل معدلة، مثل السيقان الأكثر سماكة، المؤلفة من خلايا متخصصة تضيف قوةً هيكليةً ومتانةً، ما يمنحها القدرة على النمو أطول من أغلب النباتات الأخرى ونشر أوراقها. تختلف الأشجار عن الشجيرات التي تشابهها في أسلوب النمو، إذ تميل إلى أن تكون أكبر حجمًا وتمتلك ساقًا رئيسية واحدة، غير أن التمييز بين الشجرة والشجيرة لا يتسم بالاتساق. يزداد الالتباس مع وجود أشجار تتضاءل في الحجم عند تعرضها لظروف بيئية قاسية، مثل المناطق الجبلية والمناطق شبه القطبية. تطور شكل الشجرة بشكل مستقل في فئات نباتية غير مترابطة استجابةً لتحديات بيئية متشابهة، ما يجعلها مثالًا كلاسيكيًا على التطور المتوازي. يقدّر العلماء وجود ما بين 60,000 و100,000 نوع من الأشجار حول العالم، أي ما يُمثل نحو 25% من جميع أنواع النباتات الحية. تتركز الغالبية العظمى من هذه الأشجار في المناطق الاستوائية، إلا أن علماء النبات لم يجروا بعد مسحًا شاملًا لكثير من هذه المناطق، ما يجعل تنوع الأشجار وانتشارها غير معروفين بشكل كافٍ. تنتمي معظم أنواع الأشجار إلى كاسيات البذور أو أشجار الأخشاب الصلبة. أما الأنواع الأخرى، فكثير منها ينتمي إلى عاريات البذور أو أشجار الأخشاب اللينة، وتشمل الصنوبريات والسيكاديات والجنكيات والجنيتالات، التي تُنتج بذورًا غير محصورة في ثمار، بل في هياكل مفتوحة مثل مخاريط الصنوبر، وتمتلك كثير منها أوراقًا صلبة شمعية مثل إبر الصنوبر. تنتمي غالبية أشجار كاسيات البذور إلى ثنائيات الفلقة، أي «ثنائيات الفلقة الحقيقية»، وسُميت كذلك لأن بذورها تحتوي على فلقتين أو أوراق بذرية. تضم الأشجار أيضًا بعض الأنواع العائدة إلى السلالات القديمة من النباتات المزهرة المعروفة باسم كاسيات البذور القاعدية أو الأشجار القديمة، وتشمل الأمبوريلا والماغنوليا وجوزة الطيب والأفوكادو. أما أشجار مثل الخيزران والنخيل والموز فتندرج ضمن أحاديات الفلقة. يمنح الخشب القوة الهيكلية لجذع معظم أنواع الأشجار، فيدعم النبات خلال نموه. يتيح النظام الوعائي للأشجار توزيع الماء والمغذيات والمواد الكيميائية الأخرى في جميع أجزاء النبات، ولولاه لما استطاعت الأشجار بلوغ هذا الحجم. تحتاج الأشجار إلى رفع الماء عبر نسيج الخشب من الجذور إلى أعلى الساق بفضل الخاصية الشعرية، في حين يتبخر الماء باستمرار من الأوراق خلال عملية النتح. إذا انخفضت كمية الماء المتاحة، تموت الأوراق. تتألف الأشجار من ثلاثة أجزاء رئيسية: الجذور والساق والأوراق، وتشكل هذه الأجزاء مكونات أساسية في النظام الوعائي الذي يربط جميع الخلايا الحية. في الأشجار وغيرها من النباتات الخشبية، يسمح الكامبيوم الوعائي بزيادة الأنسجة الوعائية التي تولّد نموًا خشبيًا. يمزق هذا النمو طبقة البشرة في الساق، لذلك تحتوي النباتات الخشبية أيضًا على كامبيوم فليني يتشكل بين اللحاء. ينتج الكامبيوم الفليني خلايا فلينية سميكة تحمي سطح النبات وتقلل فقدان الماء. يمثل إنتاج الخشب وإنتاج الفلين شكلين من أشكال النمو الثانوي. تصنّف الأشجار إما دائمة الخضرة، بأوراق تبقى خضراء طوال العام، أو متساقطة الأوراق، إذ تسقط أوراقها عند نهاية موسم النمو وتدخل فترة خمول خالية من الأوراق. تظل معظم الصنوبريات دائمة الخضرة، غير أن أشجار اللاركس (لاريكس وسودولاريكس) متساقطة الأوراق، إذ تُسقط إبرها كل خريف. تسقط بعض أنواع السرو (غليبتوستروبس، ميتاسيكويا، وتاكسوديوم) براعم صغيرة مورقة كل عام في عملية تُعرف باسم «الكلادوبتوسيس». يمثّل التاج الجزء العلوي الممتد من الشجرة، متضمنًا الأغصان والأوراق، في حين تُعرف الطبقة العليا في الغابة المؤلفة من تيجان الأشجار باسم المظلة. تُسمى الشجرة الصغيرة شتلة. تُعد العديد من أشجار النخيل الطويلة نباتات عشبية أحادية الفلقة، لا تمر بنمو ثانوي ولا تنتج خشبًا على الإطلاق. في كثير من هذه الأشجار، ينمو البرعم الطرفي الوحيد على الساق الرئيسية، ما يجعل جذوعها غير متفرعة، وتعلوها أوراق كبيرة مرتبة حلزونيًا. تمتلك بعض سرخسيات الأشجار من رتبة السرخس جذوعًا طويلة مستقيمة يبلغ طولها 20 مترًا (66 قدمًا)، غير أنها لا تتكون من الخشب، بل من جذور تنمو عموديًا وتغطيها جذور عرضية كثيرة. عملية التغذية والهضم تقوم الأشجار وبقية النباتات بعملية حيوية تسمى التمثيل الضوئي أو(البناء الضوئي)، والعناصر الضرورية لنمو الأشجار (والنباتات عموماً) هي الماء والضوء وثاني أكسيد الكربون والبلاستيدات الخضراء. عملية النقل عن طريق نسيج الخشب يتم نقل الماء إلى أجزاء الشجرة و(النباتات عموماً) إلى أعلى أي من الجذر إلى الساق إلى الورقة أي أنه يسير في اتجاه واحد، وهناك ثلاث فرضيات مقترحه لتفسير نقل الماء وارتفاعه في الأشجار المرتفعة الطول وهذه الفرضيات هي: 1- الخاصية الشعرية 2- الضغط الجذري 3- قوى التماسك والتلاصق وتنقي الهواء وعن طريق نسيج اللحاء يتم نقل الغذاء الجاهز وهو عبارة عن نواتج عملية التمثيل الضوئي، يتم نقل الغذاء الجاهز إلى أسفل أي من الورقة إلى الساق إلى الجذر وقد يتحرك في جميع الاتجاهات حسب الظروف. عملية التنفس وتبادل الغازات يتصور البعض أن الأشجار تقوم بأخذ ثاني أكسيد الكربون وطرح الأكسجين فقط وهذا اعتقاد باطل، فالأشجار و(النباتات عموماً) تقوم بأخذ ثاني أكسيد الكربون وطرح (الأكسجين) ليلاً ونهاراً وفي الوقت نفسه تقوم بعملية البناء الضوئي. ولما كانت عملية البناء الضوئي أسرع من التنفس فإن الناتج الصافي بالنسبة للغازات المتبادلة هو أخذ ثاني أكسيد الكربون وطرح الأكسجين: ومن التراكيب الخاصة لتبادل الغازات في الأشجار البرية: *الثغور: وهي عبارة عن فتحات تصل ما بين النسيج الداخلي للورقة والوسط الخارجي، ويحاط كل ثغر بخليتين حارسيتين تحتويان على البلاستيديات الخضراء، وتعمل الخليتان الحارستان على تنظيم فتح الثغر وإغلاقه، فإذا امتلأت هاتان الخليتان بالماء فتح الثغر وإذا خرج الماء أقفل الثغر *العديسات: وهي فتحات توجد في الأشجار ذات السيقان الصلبة في الطبقة الخارجية وتقوم بوظيفة تبادل الغازات. *الجذور: تقوم بعملية تبادل الغازات حيث أن الغازات يمكن لها أن تنتشر من خلال الأغشية الرطبة للشعيرات الجذرية. عملية الإخراج التخلص من الفضلات الصلبة إن سبب الفضلات هو عملية التمثيل الغذائي ولكن نظراً لأن الأشجار تعتمد على المواد الكربوهيدراتيه وليس على المواد البروتينية ولأن عملية الأيض في الأشجار أبطأ منها في الحيوان فهي لا تسبب ضررا على خلايا الأشجار لذا فإن الفضلات تستطيع أن تتجمع في خلايا الأشجار ثم تتخلص منها مرة واحدة كجزء من دورة الحياة التي تمر بها الأشجار. كما ان الأشجار تتخلص من الفضلات بعدة طرق تختلف حسب نوع الأشجار. المراجع