أول نباتات عليا. متى ظهرت النباتات البرية الأولى؟ اقسام المصانع العليا

نحن ، المعاصرون ، لا نعرف سوى القليل جدًا عن الممثلين الأوائل لعالم النبات. لسوء الحظ ، تم العثور على القليل من حفرياتهم. ومع ذلك ، فإن العلماء ، باستخدام المطبوعات المتحجرة التي خلفتها النباتات القديمة ، استعادوا مظهرها ، وفحصوا أيضًا السمات الهيكلية للنباتات التي أصبحت أول نباتات.

يُطلق على العلم الذي يدرس سمات بنية وحياة النباتات الأحفورية "علم النبات القديم". إن علماء النباتات القديمة هم الذين يبحثون عن إجابات لأسئلة حول أصل عالم النبات.

تصنيف نباتات البوغ

تكاثرت النباتات الأولى على الأرض بمساعدة الجراثيم. من بين الممثلين الحديثين للنباتات توجد أيضًا نباتات بوغ. وفقًا للتصنيف ، يتم دمجهم جميعًا في مجموعة واحدة - "نباتات بوغ أعلى". يتم تمثيلهم بواسطة Rhiniophytes و Zosterophylophytes و Trimsrophytes و Psilotophytes و Bryophytes (Bryophytes) و Lycopodiophytes (Lycopterous) و Equisetophytes (Horsetophytes) و Polypodiophytes (السرخس). من بين هذه الأقسام ، انقرضت الأقسام الثلاثة الأولى تمامًا ، بينما تحتوي الأقسام الأخرى على مجموعات منقرضة وموجودة الآن.

Rhiniophytes - النباتات البرية الأولى

كانت النباتات الأرضية الأولى تمثل النباتات التي استقرت على الأرض منذ حوالي 450 مليون سنة. نمت بالقرب من الخزانات المختلفة أو في أماكن المياه الضحلة ، والتي كانت تتميز بالفيضان والتجفيف الدوري.

جميع النباتات التي أتقنت الأرض لها سمة مشتركة. هذا هو تقسيم الجسم إلى قسمين - فوق الأرض وتحت الأرض. كان هذا الهيكل أيضًا من سمات Rhyniophytes.

تم اكتشاف بقايا النباتات القديمة لأول مرة في النصف الثاني من القرن التاسع عشر على أراضي كندا الحديثة. ولكن لأسباب غير معروفة ، لم يكن هذا الاكتشاف موضع اهتمام علماء النبات. وفي عام 1912 ، بالقرب من قرية Rainy الاسكتلندية ، عثر طبيب ريفي محلي على العديد من النباتات المتحجرة. لم يكن يعلم أنه كان يحمل رفات أول سكان الأرض في يديه ، ولكن نظرًا لكونه فضوليًا للغاية ، قرر أن يدرس بدقة اكتشافًا مثيرًا للاهتمام. بعد إجراء عملية قطع ، وجد بقايا نباتات محفوظة جيدًا. كانت القصبة رفيعة جدًا وعارية وطويلة (تشبه الكرات الطويلة) مع جدران سميكة جدًا متصلة بها. سرعان ما وصلت المعلومات حول الاكتشاف إلى علماء النباتات القديمة ، الذين اكتشفوا أن البقايا التي تم العثور عليها كانت أول نباتات برية. كانت هناك شكوك حول اسم هذه البقايا القديمة. ولكن نتيجة لذلك ، قرروا الذهاب بأبسط طريقة وأطلقوا عليها اسم Riniophytes بعد اسم القرية التي تم العثور عليها بالقرب منها.

السمات الهيكلية

البنية الخارجية ل Rhyniophytes بدائية للغاية. يتفرع الجسم وفقًا للنوع ثنائي التفرع ، أي إلى قسمين. لم يكن لديهم حتى الآن أوراق وجذور حقيقية. تم تنفيذ التعلق بالتربة بمساعدة جذور الجذور. أما البنية الداخلية فهي على العكس من ذلك معقدة للغاية ، خاصة بالمقارنة مع الطحالب. لذلك ، كان لديه جهاز ثغري ، بمساعدة عمليات تبادل الغازات وتبخر المياه. نظرًا لغيابها ، كانت النباتات الأولى على الأرض صغيرة نسبيًا في الارتفاع (لا يزيد عن 50 سم) وقطر الساق (حوالي 0.5 سم).

يعتقد علماء النباتات القديمة أن جميع النباتات الأرضية الحديثة تنحدر من Rhyniophytes.

Psilophytes هي النباتات البرية الأولى. هل هذا صحيح؟

على الأرجح لا من نعم. ظهر اسم "psilophytes" بالفعل منذ عام 1859. كان عالم النباتات القديمة الأمريكي داوسون هو من قام بتسمية أحد النباتات التي وجدها. اختار هذا الخيار ، لأن هذه الكلمة في الترجمة تعني "نبات عارية". حتى بداية القرن العشرين ، كان Psilophytes هو الاسم الذي يطلق على جنس من النباتات القديمة. ولكن وفقًا لنتائج المراجعات اللاحقة ، لم يعد هذا الجنس موجودًا ، وأصبح استخدام هذا الاسم غير مصرح به. في الوقت الحالي ، يعطي جنس Rinia الأكثر وصفًا الاسم للقسم الكامل لأقدم ممثلي النباتات الأرضية. لذلك ، كانت النباتات البرية الأولى هي Rhyniophytes.

ممثلون نموذجيون للنباتات الأرضية الأولى

من المفترض أن النباتات البرية الأولى كانت kuksonia و rhinia.

كان kuksonia أحد أقدم ممثلي النباتات ، والذي بدا وكأنه شجيرة صغيرة لا يزيد ارتفاعها عن 7 سم ، وكانت أراضي المستنقعات المنخفضة بيئة مواتية لنموها. تم العثور على بقايا متحجرة من kuksonia والأنواع ذات الصلة في جمهورية التشيك والولايات المتحدة الأمريكية وفي بعض مناطق غرب سيبيريا.

على صلة وثيقة ، يتم دراسة rhinia بشكل أفضل بكثير من cooksonia. كان جسدها أكثر ضخامة: يمكن أن يصل ارتفاع النبات إلى 50 سم ، وقطر الساق 5 ملم. في نهاية جذع الراين كانت هناك قبة بها جراثيم.

أدى الممثلون القدامى لجنس رينيا إلى ظهور العديد من نباتات المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية. وفقًا للتصنيف الحديث ، فإنهم متحدون في قسم Psilophytes. إنه نادر جدًا ، لأنه يضم حوالي 20 نوعًا. في بعض النواحي ، هم متشابهون جدًا مع أسلافهم القدامى. على وجه الخصوص ، كلاهما لهما الارتفاع التقريبي لـ Psilophytes من 25 إلى 40 سم.

الاكتشافات الحديثة

حتى وقت قريب ، وجد علماء الأحافير في الترسبات الأقدم من 425 مليون سنة فقط بقايا جراثيم التريليت البدائية ذات القشرة الناعمة. تم العثور على مثل هذه الاكتشافات في تركيا. وينسبون إلى أوردوفيشي العلوي. لم تستطع العينات التي تم العثور عليها إلقاء الضوء على المعلومات المتعلقة بوقت حدوث النباتات الوعائية ، نظرًا لأنها كانت مفردة ولم يكن واضحًا تمامًا منهم أي ممثلين معينين عن الأنواع النباتية ينتمون إلى الأبواغ الملساء.

ولكن منذ وقت ليس ببعيد ، تم العثور على بقايا موثوقة لجراثيم كل ثلاث سنوات ذات قوقعة مزخرفة في المملكة العربية السعودية. تقرر أن عمر العينات التي تم العثور عليها يتراوح من 444 إلى 450 مليون سنة.

ازدهار النباتات الوعائية بعد التجلد

خلال النصف الثاني من العصر الأوردوفيشي ، شكلت ما يُعرف الآن بالمملكة العربية السعودية وتركيا الجزء الشمالي من القارة العملاقة ، على ما يبدو ، وكان الموطن الأصلي للنباتات الوعائية. لفترة تاريخية طويلة ، عاشوا فقط في "مهدهم التطوري" ، بينما كان يسكن الكوكب ممثلو الطحالب البدائية مع أبواغهم الخفية. على الأرجح ، بدأ الاستقرار الجماعي للنباتات الوعائية بعد التجلد الكبير الذي حدث في مطلع الأوردوفيشي والسيلوريان.

نظرية التيلوم

في سياق دراسة Rhyniophytes ، ظهرت ما يسمى بنظرية التيلوم ، والتي أنشأها عالم النبات الألماني زيمرمان. كشفت عن السمات الهيكلية ل Rhiniophytes ، والتي بحلول ذلك الوقت تم التعرف عليها كأول نباتات أرضية. أظهر زيمرمان أيضًا الطرق المزعومة لتصبح أعضاء نباتية وتناسلية مهمة للنباتات العليا.

وفقًا للعالم الألماني ، فإن جسد Rhyniophytes يتكون من محاور متناظرة شعاعيًا ، والفروع الطرفية التي أطلق عليها زيمرمان اسم telomes (من الكلمة اليونانية telos - "النهاية").

من خلال المسار التطوري ، أصبحت التيلومات ، بعد أن خضعت للعديد من التغييرات ، الأعضاء الرئيسية للنباتات العليا: السيقان والأوراق والجذور والسبوروفيل.

لذا ، يمكنك الآن الإجابة بشكل لا لبس فيه على السؤال "ماذا كانت تسمى النباتات البرية الأولى؟". اليوم الجواب واضح. كانت هذه رينيوفيتيس. كانوا أول من وصل إلى سطح الأرض وأصبحوا أسلاف ممثلي النباتات الحديثة ، على الرغم من حقيقة أن بنيتهم ​​الخارجية والداخلية كانت بدائية.

سنناقش في هذه المقالة موضوعًا مهمًا ومثيرًا للاهتمام - ظهور وتطور عالم النبات على هذا الكوكب. اليوم ، أثناء المشي في الحديقة أثناء ازدهار الليلك ، وقطف الفطر في غابة الخريف ، وسقي زهور المنزل على حافة النافذة ، والإصرار على مغلي البابونج أثناء المرض ، نادرًا ما نفكر في كيف بدت الأرض قبل ظهور النباتات. كيف كانت المناظر الطبيعية في الوقت الذي كانت فيه النباتات أحادية الخلية تظهر للتو أو ظهرت أولى النباتات الأرضية الضعيفة؟ كيف بدت الغابات في حقبة الحياة القديمة والحقبة الوسطى؟ تخيل أن أسلاف تلك السرخس التي يبلغ طولها نصف متر ، والتي تختبئ الآن بشكل متواضع في ظلال أشجار التنوب ، وصلت إلى ارتفاع 30 مترًا أو أكثر منذ 300 مليون سنة!

دعنا نسرد المراحل الرئيسية لظهور العالم الحي.

أصل الحياة

1. 3, 7000000000مند سنوات نشأت أول كائنات حية. وقت ظهورهم (تقريبًا جدًا ، مع "شوكة" مئات الملايين من السنين) اليوم يمكن افتراضه من الرواسب التي شكلوها. لأكثر من مليون سنة البكتيريا الزرقاءتعلمت التمثيل الضوئي للأكسجينوترعرعوا لدرجة أنهم أصبحوا السبب في فرط تشبع الغلاف الجوي بالأكسجين منذ حوالي 2.4 مليار سنة - أدى ذلك إلى انقراض الكائنات اللاهوائية ، التي كان الأكسجين سمًا لها. لقد تغير العالم الحي للأرض بشكل جذري!

2. 2 بليونقبل سنوات كانت هناك بالفعل مختلفة وحيدة الخليةكل من autotrophs وغيرية التغذية.هذه ص أول خلية أحاديةلم يكن لديك نوى وبلاستيدات - ما يسمى ب بدائيات النوى غيرية التغذية (بكتيريا). كانوا هم الذين أعطواالدافع لظهور أول خلية أحاديةالنباتات.

3. 1, 8 ملياراتمنذ سنوات ، نشأت الكائنات أحادية الخلية النووية ،أي ، حقيقيات النوى ، قريبًا (وفقًا للمعايير الجيولوجية)ظهرت الخلايا الحيوانية والنباتية النموذجية.

ظهور النباتات متعددة الخلايا

1. قرب 1, 2 بليونسنوات مرة أخرى على أساس نشأت وحيدة الخليةالطحالب متعددة الخلايا.

2. في ذلك الوقت ، كانت الحياة موجودة فقط في البحار والمحيطات الدافئة ، لكن الكائنات الحية تطورت وتقدمت بنشاط - كانوا يستعدون لتنمية الأرض.

خروج النباتات إلى الأرض

1. 4 20 مليونمنذ سنوات ، ظهرت أولى النباتات البرية - الطحالبو psilophytes (rhinophytes). نشأت في أماكن كثيرة على هذا الكوكب.بشكل مستقل عن بعضها البعض ، عن طحالب مختلفة متعددة الخلايا.بالطبع ، في البداية كانوا يتقنون فقط الحافة الساحلية.

2. psilophytes(فمثلا، riniya) عاش على طول الضفاف ، في المياه الضحلة ،مثل m Sedges الحديثة. كانت هذه نباتات صغيرة ضعيفة ، كانت حياتها معقدة بسبب عدم وجود براعم وجذور.. بدلاً من الجذور التي يمكن أن تتشبث بالتربة بشكل صحيح ، كان لدى psilophytesجذور. احتوى الجزء العلوي من نبات السيلوفيت على صبغة خضراء وكان قادرًا على التمثيل الضوئي. لقد مات هؤلاء الرواد ، غزاة الأرض الجريئين ،لكنها كانت قادرة على إنتاج السرخس.

4. الطحالب - على الرغم من كل ما لديهم من غرابة وجمال وانتشار في كل مكان في أيامنا - أصبحوا طريقًا مسدودًافرع التطور. بعد أن نشأت منذ مئات الملايين من السنين ، لا يمكن أن تؤدي إلى ظهور أي مجموعات أخرى من النباتات.

النباتات البرية الأولى

لذا ، فإن الكوكب الأخضر الذي نعتبره أمرًا مفروغًا منه موجود مؤخرًا نسبيًا. للمضي قدمًا في غزو الأرض ، كان على النباتات أن تصبح أكثر تقدمًا من الطحالب القزمة التي تشكل حصائرًا تحت الماء. تنمو الطحالب طالما بقيت في الماء ، ولكن على الأرض لا يمكن أن تبقى إلا عندما تكون رطبة - وإلا تموت.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتكاثر الطحالب فقط في الماء: تسبح الأمشاج الذكرية ببساطة تجاه الأنثى. على سبيل المثال ، في الطحالب الخضراء والعديد من النباتات البدائية الأخرى ، تتناوب الأجيال بين التكاثر الجنسي (بمشاركة الحيوانات المنوية أحادية الصيغة الصبغية والبيض) واللاجنسي (التكاثر النباتي) (الشكل 7.1). يسمى النبات ثنائي الصبغيات الذي يحتوي على مجموعة الكروموسومات من الإناث والذكور نبت بوغي. يحدث الانقسام الاختزالي في البوغات سبورانجياتتشكل الجراثيم ويحدث التكاثر الجنسي. يسمى النبات أحادي العدد (مع مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات التي خضعت للانقسام الاختزالي) مشيج. في ذلك ، في الأعضاء الخاصة ، تتشكل الحيوانات المنوية الفردية أو البيض أو كلا النوعين من الأمشاج. التناوب بين الأجيال هو آلية تكاثر شائعة توجد في العديد من مجموعات النباتات والحيوانات البدائية ، بما في ذلك معظم الشعاب المرجانية وشقائق النعمان البحرية وقنديل البحر ، بالإضافة إلى مجموعة صغيرة من الأميبات ذات أصداف البحر تسمى المنخربات. البوغات في النباتات الأرضية البدائية (مثل السرخس) هي الجزء المرئي من النبات. يقوم النبات البوغي بتقيؤ الجراثيم أحادية الصيغة الصبغية المتطايرة التي يتم إنتاجها أثناء الانقسام الاختزالي. يمكن أن تهبط الأبواغ في مكان رطب وتنبت لتشكل نبتة مشيجية صغيرة (أقل من سنتيمتر واحد). يتم تخزين الحيوانات المنوية والبيض بشكل منفصل عن بعضهما البعض في الطور المشيجي ، لذلك يمكن للحيوانات المنوية أن تسبح إلى البيض فقط في بيئة رطبة. هذا يحد من قدرات معظم النباتات البرية البدائية ؛ في عملية التكاثر ، لم تسمح لهم هذه "الحلقة الضعيفة" بتعبئة المزيد من النظم البيئية القاحلة.

أرز. 7.1دورة حياة مبسطة لنبات وعائي بدون بذور. ينتج الطور البوغي الناضج جراثيم ينمو منها الطور المشيجي ، وينتج الطور المشيجي بدوره حيوانات منوية وبيض ، يظهر منها طور بوغي جديد عن طريق التكاثر الجنسي (وفقًا لـ دونالد آر بروثيرو وروبرت إتش دوت جونيور.تطور الأرض ، الطبعة السادسة. - نيويورك: ماكجرو هيل ، 2001)


تعد إمكانية الجفاف مشكلة أخرى تواجهها النباتات البرية. إذا لم يكن سطح النبات مغمورًا في الماء ، فإنه يجف مثل الطحالب المغسولة على الشاطئ ، إلا إذا كان النبات محميًا بغطاء خاص يشبه الشمع ، أو بشرة، للاحتفاظ بالمياه. لكن البشرة تتداخل أيضًا مع تبادل الماء على سطح النبات: يصعب عليها امتصاص ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين وتنظيم نتح بخار الماء. المسام الصغيرة تسمى الثغور هي فتحات في البشرة. يمكنهم فتح وإغلاق لتنظيم تبادل المياه والغاز. ومع ذلك ، يُفقد الماء أثناء فتح الثغور.

إذن ، ماذا يقول سجل الحفريات عن تغلغل النباتات على الأرض؟ الآثار الأحفورية الأولى هي أبواغ الطحالب وحشيشة الكبد ، وهما نباتان متقزمان موجودان في معظم النظم البيئية اليوم (الشكل 7.2). من حيث العمر ، فإن هذه الجراثيم هي Ordovician (حوالي 450 مليون سنة) ، ولكن بعضها قد لا يزال ينتمي إلى العصر الكمبري الأوسط (منذ حوالي 520 مليون سنة). يوجد اليوم حوالي 900 جنس و 25 ألف نوع من هذه النباتات البرية الأكثر بدائية. لقد احتلوا جميع المنافذ البيئية تقريبًا على الأرض ، حتى الساحل البارد والرطب لأنتاركتيكا ، لكنهم لا يعيشون في المياه المالحة. خضعت هذه النباتات للعديد من التعديلات التي ساعدتها على البقاء على الأرض - على وجه الخصوص ، القدرة على وقف التمثيل الغذائي في الظروف المعاكسة ، مثل الجفاف أو درجات الحرارة القصوى ؛ الميل للنمو في كتل. القدرة على الإنبات في شظايا تتحول إلى نباتات جديدة وتسكن المناطق المهجورة من الحجر العاري ، حيث لا توجد تربة تقريبًا ، أو تنمو على سطح الكائنات الحية الأخرى - على سبيل المثال ، الأشجار.

أرز. 7.2تعتبر الجراثيم الأوردوفيشي المتأخرة المكونة من أربعة أجزاء والموجودة في ليبيا أقدم آثار لنباتات اليابسة. تكبير 1500 مرة (رصيد الصورة: جين جراي)

النباتات البرية الأولى

لذا ، فإن الكوكب الأخضر الذي نعتبره أمرًا مفروغًا منه موجود مؤخرًا نسبيًا. للمضي قدمًا في غزو الأرض ، كان على النباتات أن تصبح أكثر تقدمًا من الطحالب القزمة التي تشكل حصائرًا تحت الماء. تنمو الطحالب طالما بقيت في الماء ، ولكن على الأرض لا يمكن أن تبقى إلا عندما تكون رطبة - وإلا تموت.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتكاثر الطحالب فقط في الماء: تسبح الأمشاج الذكرية ببساطة تجاه الأنثى. على سبيل المثال ، في الطحالب الخضراء والعديد من النباتات البدائية الأخرى ، تتناوب الأجيال بين التكاثر الجنسي (بمشاركة الحيوانات المنوية أحادية الصيغة الصبغية والبيض) واللاجنسي (التكاثر النباتي) (الشكل 7.1). يسمى النبات ثنائي الصبغيات الذي يحتوي على مجموعة الكروموسومات من الإناث والذكور نبت بوغي. يحدث الانقسام الاختزالي في البوغات سبورانجياتتشكل الجراثيم ويحدث التكاثر الجنسي. يسمى النبات أحادي العدد (مع مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات التي خضعت للانقسام الاختزالي) مشيج. في ذلك ، في الأعضاء الخاصة ، تتشكل الحيوانات المنوية الفردية أو البيض أو كلا النوعين من الأمشاج. التناوب بين الأجيال هو آلية تكاثر شائعة توجد في العديد من مجموعات النباتات والحيوانات البدائية ، بما في ذلك معظم الشعاب المرجانية وشقائق النعمان البحرية وقنديل البحر ، بالإضافة إلى مجموعة صغيرة من الأميبات ذات أصداف البحر تسمى المنخربات. البوغات في النباتات الأرضية البدائية (مثل السرخس) هي الجزء المرئي من النبات. يقوم النبات البوغي بتقيؤ الجراثيم أحادية الصيغة الصبغية المتطايرة التي يتم إنتاجها أثناء الانقسام الاختزالي. يمكن أن تهبط الأبواغ في مكان رطب وتنبت لتشكل نبتة مشيجية صغيرة (أقل من سنتيمتر واحد). يتم تخزين الحيوانات المنوية والبيض بشكل منفصل عن بعضهما البعض في الطور المشيجي ، لذلك يمكن للحيوانات المنوية أن تسبح إلى البيض فقط في بيئة رطبة. هذا يحد من قدرات معظم النباتات البرية البدائية ؛ في عملية التكاثر ، لم تسمح لهم هذه "الحلقة الضعيفة" بتعبئة المزيد من النظم البيئية القاحلة.

أرز. 7.1دورة حياة مبسطة لنبات وعائي بدون بذور. ينتج الطور البوغي الناضج جراثيم ينمو منها الطور المشيجي ، وينتج الطور المشيجي بدوره حيوانات منوية وبيض ، يظهر منها طور بوغي جديد عن طريق التكاثر الجنسي (وفقًا لـ دونالد آر بروثيرو وروبرت إتش دوت جونيور.تطور الأرض ، الطبعة السادسة. - نيويورك: ماكجرو هيل ، 2001)


تعد إمكانية الجفاف مشكلة أخرى تواجهها النباتات البرية. إذا لم يكن سطح النبات مغمورًا في الماء ، فإنه يجف مثل الطحالب المغسولة على الشاطئ ، إلا إذا كان النبات محميًا بغطاء خاص يشبه الشمع ، أو بشرة، للاحتفاظ بالمياه. لكن البشرة تتداخل أيضًا مع تبادل الماء على سطح النبات: يصعب عليها امتصاص ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين وتنظيم نتح بخار الماء. المسام الصغيرة تسمى الثغور هي فتحات في البشرة. يمكنهم فتح وإغلاق لتنظيم تبادل المياه والغاز. ومع ذلك ، يُفقد الماء أثناء فتح الثغور.

إذن ، ماذا يقول سجل الحفريات عن تغلغل النباتات على الأرض؟ الآثار الأحفورية الأولى هي أبواغ الطحالب وحشيشة الكبد ، وهما نباتان متقزمان موجودان في معظم النظم البيئية اليوم (الشكل 7.2). من حيث العمر ، فإن هذه الجراثيم هي Ordovician (حوالي 450 مليون سنة) ، ولكن بعضها قد لا يزال ينتمي إلى العصر الكمبري الأوسط (منذ حوالي 520 مليون سنة). يوجد اليوم حوالي 900 جنس و 25 ألف نوع من هذه النباتات البرية الأكثر بدائية. لقد احتلوا جميع المنافذ البيئية تقريبًا على الأرض ، حتى الساحل البارد والرطب لأنتاركتيكا ، لكنهم لا يعيشون في المياه المالحة. خضعت هذه النباتات للعديد من التعديلات التي ساعدتها على البقاء على الأرض - على وجه الخصوص ، القدرة على وقف التمثيل الغذائي في الظروف المعاكسة ، مثل الجفاف أو درجات الحرارة القصوى ؛ الميل للنمو في كتل. القدرة على الإنبات في شظايا تتحول إلى نباتات جديدة وتسكن المناطق المهجورة من الحجر العاري ، حيث لا توجد تربة تقريبًا ، أو تنمو على سطح الكائنات الحية الأخرى - على سبيل المثال ، الأشجار.

أرز. 7.2تعتبر الجراثيم الأوردوفيشي المتأخرة المكونة من أربعة أجزاء والموجودة في ليبيا أقدم آثار لنباتات اليابسة. تكبير 1500 مرة (رصيد الصورة: جين جراي)

المرحلة الجرثومية لنبات البذور ، والتي تتشكل في عملية التكاثر الجنسي وتعمل على الاستقرار. يوجد داخل البذرة جنين يتكون من جذر جنيني وساق وورقة واحدة أو ورقتين أو فلقتين. تنقسم النباتات المزهرة إلى ثنائيات وحيدة الفلقة حسب عدد الفلقات. في بعض الأنواع ، مثل بساتين الفاكهة ، لا يتم تمييز الأجزاء الفردية من الجنين وتبدأ في التكوين من خلايا معينة فور الإنبات.

تحتوي البذرة النموذجية على إمدادات من العناصر الغذائية للجنين ، والتي يجب أن تنمو لبعض الوقت دون الضوء اللازم لعملية التمثيل الضوئي. يمكن أن يحتل هذا الاحتياطي معظم البذور ، وأحيانًا يقع داخل الجنين نفسه - في الفلقات (على سبيل المثال ، في البازلاء أو الفاصوليا) ؛ ثم تكون كبيرة وسمينة وتحدد الشكل العام للبذرة. عندما تنبت البذرة ، يمكن إخراجها من الأرض على ساق ممدود وتصبح أول أوراق ضوئية لنبات صغير. في المونوتات (على سبيل المثال ، القمح والذرة) ، فإن الإمداد الغذائي هو ما يسمى. يتم فصل السويداء دائمًا عن الجنين. السويداء المطحون لمحاصيل الحبوب دقيق معروف.

في كاسيات البذور ، تتطور البذور من البويضة - سماكة صغيرة على الجدار الداخلي للمبيض ، أي يقع قاع المدقة في وسط الزهرة. قد يحتوي المبيض على من واحد إلى عدة آلاف من البويضات.

كل واحد منهم يحتوي على بيضة. إذا تم إخصابها نتيجة للتلقيح عن طريق الحيوانات المنوية التي تخترق المبيض من حبوب اللقاح ، تتطور البويضة إلى بذرة. ينمو ، وتصبح قشرته كثيفة وتتحول إلى طبقة بذرة من طبقتين. طبقته الداخلية عديمة اللون ، لزجة وقادرة على الانتفاخ بقوة ، وامتصاص الماء. سيكون هذا مفيدًا لاحقًا ، عندما يتعين على الجنين النامي اختراق غلاف البذرة. يمكن أن تكون الطبقة الخارجية زيتية ، وناعمة ، ورقيقة ، وصلبة ، وورقية ، وحتى خشبية. على قشر البذور ، ما يسمى ب. hilum - المنطقة التي تم من خلالها توصيل البذرة بالسويقة ، والتي ربطتها بالكائن الحي الأم.

البذرة هي أساس وجود النباتات والحيوانات الحديثة. بدون البذرة ، لن يكون هناك التايغا الصنوبرية ، والغابات المتساقطة الأوراق ، والمروج المزهرة ، والسهوب ، وحقول الحبوب على هذا الكوكب ، ولن يكون هناك طيور ونمل ، ونحل وفراشات ، وبشر وثدييات أخرى. كل هذا ظهر فقط بعد أن كان للنباتات في مسار التطور بذور ، يمكن داخلها الحياة ، دون إعلان نفسها بأي شكل من الأشكال ، لأسابيع وشهور وحتى لسنوات عديدة. إن جرثومة النبات المصغرة في البذرة قادرة على السفر لمسافات طويلة ؛ لا تربطه جذوره بالأرض ، مثل والديه ؛ لا يحتاج إلى الماء أو الأكسجين ؛ ينتظر في الأجنحة للوصول إلى مكان مناسب وينتظر الظروف المواتية ، لبدء التطور ، وهو ما يسمى إنبات البذرة.

تطور البذور.

لمئات الملايين من السنين ، كانت الحياة على الأرض خالية من البذور ، كما هو الحال بدونها الآن على ثلثي سطح الكوكب مغطى بالماء. نشأت الحياة في البحر ، وكانت النباتات الأولى التي غزت الأرض لا تزال بلا بذور ، لكن ظهور البذور فقط سمح للكائنات الحية الضوئية بإتقان هذا الموطن الجديد لها بشكل كامل.

النباتات البرية الأولى.

من بين الكائنات الحية الكبيرة ، كانت المحاولة الأولى للحصول على موطئ قدم على الأرض على الأرجح من قبل النباتات البحرية الكبيرة - الطحالب التي وجدت نفسها على الحجارة التي تسخنها الشمس عند انخفاض المد. تتكاثر عن طريق الأبواغ - هياكل وحيدة الخلية مشتتة بواسطة الكائن الأصلي وقادرة على التطور إلى نبات جديد. جراثيم الطحالب محاطة بقذائف رقيقة ، لذلك فهي لا تتسامح مع التجفيف. تحت الماء ، هذه الحماية كافية. تنتشر الجراثيم هناك عن طريق التيارات ، وبما أن درجة حرارة الماء تتقلب قليلاً نسبيًا ، فإنها لا تحتاج إلى الانتظار طويلاً لظروف مواتية للإنبات.

تتكاثر النباتات البرية الأولى أيضًا عن طريق الأبواغ ، لكن التغيير الإلزامي للأجيال كان ثابتًا بالفعل في دورة حياتها. ضمنت العملية الجنسية المتضمنة فيها مزيجًا من الخصائص الوراثية للوالدين ، ونتيجة لذلك جمع النسل مزايا كل منهما ، ليصبح أكبر ، وأكثر ديمومة ، وأكثر كمالًا في الهيكل. في مرحلة معينة ، أدى هذا التطور التدريجي إلى ظهور حشيشة الكبد ، والطحالب ، والطحالب ، والسراخس ، وذيل الحصان ، والتي كانت قد تركت الخزانات بالكامل على الأرض. ومع ذلك ، فإن تكاثر الأبواغ لم يسمح لها بعد بالانتشار خارج مناطق المستنقعات بهواء رطب ودافئ.

نباتات البوغ من العصر الكربوني.

في هذه المرحلة من تطور الأرض (منذ حوالي 250 مليون سنة) ، ظهرت بين السراخس والليكوبس أشكال عملاقة ذات جذوع خشنة جزئيًا. لم تكن ذيل الحصان أقل شأنا من حيث الحجم ، حيث كانت السيقان المجوفة مغطاة باللحاء الأخضر المنقوع بالسيليكا. أينما ظهرت النباتات ، كانت تتبعها الحيوانات ، وتتقن أنواعًا جديدة من الموائل. في الشفق الرطب لغابة الفحم ، كان هناك العديد من الحشرات الكبيرة (يصل طولها إلى 30 سم) ، مئويات عملاقة ، والعناكب والعقارب ، والبرمائيات التي تشبه التماسيح الضخمة ، والسمندل. كانت هناك حشرات اليعسوب بطول جناحيها 74 سم والصراصير طولها 10 سم.

تمتلك سرخس الأشجار والطحالب وذيول الحصان جميع الصفات اللازمة للعيش على الأرض ، باستثناء شيء واحد - لم تشكل البذور. تمتص جذورها الماء والأملاح المعدنية بشكل فعال ، ونظام الأوعية الدموية في الجذوع يحمل بشكل موثوق المواد اللازمة للحياة إلى جميع الأعضاء ، والأوراق تصنع المواد العضوية بنشاط. حتى الجراثيم قد تحسنت واكتسبت قشرة سليلوز قوية. لا تخاف من الجفاف ، تحملها الرياح لمسافات طويلة ولا يمكن أن تنبت على الفور ، ولكن بعد فترة معينة من السكون (ما يسمى بالجراثيم الخاملة). ومع ذلك ، حتى أبوغ الأكثر مثالية هو تشكيل أحادي الخلية. على عكس البذور ، فإنه يجف بسرعة ولا يحتوي على إمدادات من العناصر الغذائية ، وبالتالي لا يمكنه الانتظار طويلاً لظروف مواتية للتطور. ومع ذلك ، كان تكوين جراثيم الراحة معلمًا مهمًا في طريق زرع النباتات.

لملايين السنين ، ظل المناخ على كوكبنا دافئًا ورطبًا ، لكن التطور في البراري الخصبة لمستنقعات الفحم لم يتوقف. طورت النباتات الشبيهة بالأشجار أولاً أشكالًا بدائية من البذور الحقيقية. ظهرت سرخس البذور ، lycopsids (ممثلين مشهورين من الجنس ليبيدوديندرون- في اليونانية ، هذا الاسم يعني "شجرة متقشرة") وكوردايت مع جذوع خشبية صلبة.

على الرغم من وجود حفريات قليلة لهذه الكائنات الحية التي عاشت منذ مئات الملايين من السنين ، فمن المعروف أن سراخس البذور الشبيهة بالأشجار كانت موجودة حتى قبل العصر الكربوني. في ربيع عام 1869 ، غمر جدول Skohary في كاتسكيلز بنيويورك بغزارة. جرف الفيضان الجسور ودمر الأشجار وجرف الشاطئ بالقرب من قرية جلبوع. كان يمكن أن يُنسى هذا الحادث منذ فترة طويلة لو لم تكشف المياه المتساقطة للمراقبين مجموعة رائعة من جذوع الأشجار الغريبة. توسعت قواعدها بشكل كبير ، مثل تلك الموجودة في أشجار المستنقعات ، ووصل قطرها إلى 1.2 متر ، وكان عمرها 300 مليون سنة. تم الحفاظ على تفاصيل بنية اللحاء جيدًا ، وتناثرت أجزاء من الفروع والأوراق في مكان قريب. وبطبيعة الحال ، تحجر كل هذا ، بما في ذلك الطمي الذي ارتفعت منه جذوع الأشجار. قام الجيولوجيون بتأريخ الحفريات إلى العصر الديفوني الأعلى ، قبل العصر الكربوني ، وقرروا أنها تتوافق مع سرخس الأشجار. على مدار الخمسين عامًا التالية ، لم يتذكر الاكتشاف سوى علماء النباتات القديمة ، ثم قدمت قرية جلبوع مفاجأة أخرى. جنبا إلى جنب مع جذوع السرخس القديمة المتحجرة ، تم اكتشاف فروعها هذه المرة ببذور حقيقية. الآن تنتمي هذه الأشجار المنقرضة إلى الجنس Eospermatopteris، والذي يُترجم إلى "سرخس بذور الفجر". ("الفجر" ، لأننا نتحدث عن أقدم نباتات البذور على الأرض).

انتهت الفترة الكربونية الأسطورية عندما أدت العمليات الجيولوجية إلى تعقيد ارتياح الكوكب ، وسحق سطحه إلى طيات ومزقه بسلاسل جبلية. دفنت المستنقعات المنخفضة تحت طبقة سميكة من الصخور الرسوبية التي جرفتها المنحدرات. غيرت القارات شكلها ، ودفعت البحر وحددت تيارات المحيطات عن مسارها السابق ، وبدأت القمم الجليدية تنمو في بعض الأماكن ، وغطت الرمال الحمراء مساحات شاسعة من الأرض. ماتت السراخس العملاقة والطحالب وذيول الحصان: لم تتكيف جراثيمها مع المناخ القاسي ، واتضح أن محاولة التحول إلى التكاثر بالبذور ضعيفة للغاية وغير مؤكدة.

أول نباتات البذور الحقيقية.

هلكت غابات الفحم وغطت بطبقات جديدة من الرمل والطين ، لكن بعض الأشجار نجت من خلال تكوين بذور مجنحة ذات قشرة قوية. يمكن أن تنتشر مثل هذه البذور بشكل أسرع وأطول وبالتالي على مسافات أطول. كل هذا زاد من فرصهم في إيجاد ظروف مواتية للإنبات أو انتظار مجيئهم.

كان من المقرر أن تحدث البذور ثورة في الحياة على الأرض في بداية حقبة الدهر الوسيط. بحلول هذا الوقت ، نجا نوعان من الأشجار ، السيكاسيات والجنكجوس ، من المصير المحزن للنباتات الكربونية الأخرى. بدأت هذه المجموعات في مشاركة قارات الدهر الوسيط. لم يواجهوا أي منافسة ، وانتشروا من جرينلاند إلى القارة القطبية الجنوبية ، مما جعل الغطاء النباتي لكوكبنا متجانسًا تقريبًا. كانت بذورهم المجنحة تنتقل عبر الوديان الجبلية ، وتطير فوق صخور هامدة ، تنبت في بقع رملية بين الصخور وبين الحصى الغريني. على الأرجح ، ساعدتهم الطحالب والسراخس الصغيرة ، التي نجت من تغير المناخ على كوكب الأرض في أسفل الوديان ، في ظلال المنحدرات وعلى طول شواطئ البحيرات ، في استكشاف أماكن جديدة. قاموا بتخصيب التربة ببقاياها العضوية ، وإعداد طبقتها الخصبة لتوطين الأنواع الأكبر.

ظلت سلاسل الجبال والسهول الشاسعة خالية. تم ربط نوعين من الأشجار "الرائدة" ذات البذور المجنحة ، التي انتشرت في جميع أنحاء الكوكب ، في أماكن رطبة ، حيث تم تخصيب بيضها بواسطة الحيوانات المنوية الملقحة بالجلد والسباحة بشكل نشط ، مثل تلك الموجودة في الطحالب والسراخس.

تشكل العديد من النباتات البوغية أبواغًا بأحجام مختلفة - مجموعات كبيرة كبيرة الحجم ، والتي تؤدي إلى ظهور الأمشاج الأنثوية ، والميكروسبورات الصغيرة ، التي تنشأ خلالها الحيوانات المنوية المتحركة. لتخصيب البويضة ، يجب أن يسبحوا إليها عبر الماء - بينما قطرة المطر والندى كافية تمامًا.

في السيكاسيات والجنكجوس ، لا يتم تشتيت الشتلات الضخمة بواسطة النبات الأم ، ولكنها تظل عليها ، وتتحول إلى بذور ، ومع ذلك ، فإن الحيوانات المنوية تكون متحركة ، لذلك هناك حاجة إلى الرطوبة للتخصيب. كما أن البنية الخارجية لهذه النباتات ، وخاصة أوراقها ، تجعلها أقرب إلى أسلافها الشبيهة بالسرخس. أدى الحفاظ على الطريقة القديمة للتخصيب عن طريق الحيوانات المنوية التي تطفو في الماء إلى حقيقة أنه على الرغم من البذور شديدة الصلابة نسبيًا ، ظل الجفاف لفترة طويلة يمثل مشكلة مستعصية على هذه النباتات ، وتم تعليق غزو الأرض.

تم توفير مستقبل الغطاء النباتي الأرضي من خلال أشجار من نوع مختلف ، تنمو بين السيكاسيات والجنكجو ، ولكنها فقدت الحيوانات المنوية ذات الجلد. كانت هذه أراوكاريا (جنس أراوكاريا) ، أحفاد الصنوبرية من الكورنايتات الكربونية. في عصر السيكاسيات ، بدأت araucaria في تكوين كميات هائلة من حبوب اللقاح المجهرية ، المقابلة للميكروسبورات ، ولكنها جافة وكثيفة. تم نقلها بواسطة الرياح إلى الشركات الضخمة ، بشكل أكثر دقة ، إلى البويضات التي تشكلت منها مع البيض ، ونبتت بأنابيب حبوب اللقاح التي تنقل الحيوانات المنوية غير المتحركة إلى الأمشاج الأنثوية.

وهكذا ، ظهرت حبوب اللقاح في العالم. اختفت الحاجة إلى الماء للتخصيب ، وارتفعت النباتات إلى مرحلة تطورية جديدة. أدى تكوين حبوب اللقاح إلى زيادة هائلة في عدد البذور التي تنمو على كل شجرة على حدة ، وبالتالي إلى الانتشار السريع لهذه النباتات. كان لدى araucaria القديمة أيضًا طريقة للتسوية ، محفوظة في الصنوبريات الحديثة ، بمساعدة البذور المجنحة الصلبة ، التي تحملها الرياح بسهولة. لذلك ، ظهرت الصنوبريات الأولى ، وبمرور الوقت ، أصبحت الأنواع المعروفة من عائلة الصنوبر.

ينتج الصنوبر نوعين من المخاريط. طول الرجال تقريبا. يتم تجميع قطر 2.5 سم و 6 مم في نهايات الفروع العلوية ، غالبًا في عناقيد من عشرة أو أكثر ، بحيث يمكن أن تحتوي الشجرة الكبيرة على عدة آلاف منها. إنهم ينثرون حبوب اللقاح ، ويستحمون كل شيء بمسحوق أصفر. المخاريط الأنثوية أكبر وتنمو على الشجرة الموجودة أسفل الذكور. كل من قشورها تشبه مغرفة في الشكل - عريضًا من الخارج ومستدقًا نحو القاعدة ، التي تتصل بها بالمحور الخشبي للمخروط. على الجانب العلوي من المقياس ، بالقرب من هذا المحور ، يوجد مجموعتان من الشركات العملاقة في مكان مفتوح ، في انتظار التلقيح والإخصاب. حبوب اللقاح التي تحملها الرياح تتطاير داخل المخاريط الأنثوية ، وتدحرج الميزان إلى البويضات وتتلامس معها ، وهو أمر ضروري للإخصاب.

لم تستطع السيكاسيات والجنكجوز التنافس مع الصنوبريات الأكثر تقدمًا ، والتي ، التي تشتت بشكل فعال حبوب اللقاح والبذور المجنحة ، لم تدفعهم للخارج فحسب ، بل أتقنت أيضًا زوايا جديدة من الأرض لم يكن من الممكن الوصول إليها سابقًا. أصبحت Taxodiaceae أول السواحل الصنوبرية (وهي تشمل الآن ، على وجه الخصوص ، السكويا وأشجار السرو المستنقعات). بعد انتشارها في جميع أنحاء العالم ، غطت هذه الأشجار الجميلة جميع أنحاء العالم بنباتات موحدة للمرة الأخيرة: تم العثور على بقاياها في أوروبا وأمريكا الشمالية وسيبيريا والصين وغرينلاند وألاسكا واليابان.

النباتات المزهرة وبذورها.

تنتمي الصنوبريات والسيكا والجنك إلى ما يسمى ب. عاريات البذور. هذا يعني أن البويضات توجد بشكل مفتوح على حراشف البذور. تشكل النباتات المزهرة قسم كاسيات البذور: يتم إخفاء بويضاتها والبذور التي تنمو منها عن البيئة الخارجية في قاعدة موسعة من المدقة تسمى المبيض.

نتيجة لذلك ، لا يمكن لحبوب حبوب اللقاح الوصول إلى البويضة مباشرة. من أجل اندماج الأمشاج وتطوير البذرة ، هناك حاجة إلى بنية نباتية جديدة تمامًا - زهرة. يتم تمثيل الجزء الذكري بالأسدية ، والجزء الأنثوي بواسطة المدقات. يمكن أن تكون في نفس الزهرة أو في أزهار مختلفة ، حتى في نباتات مختلفة ، والتي تسمى في الحالة الأخيرة ثنائية المسكن. تشمل الأنواع ثنائية المسكن ، على سبيل المثال ، أشجار الدردار ، والقدسات ، والحور ، والصفصاف ، ونخيل التمر.

لكي يحدث الإخصاب ، يجب أن تهبط حبوب حبوب اللقاح على قمة المدقة - وصمة العار اللزجة وأحيانًا ريشية الشكل - وتلتزم بها. تطلق وصمة العار مواد كيميائية ، تحت تأثير حبوب اللقاح تنبت: البروتوبلازم الحي ، الخارج من تحت قشرته الصلبة ، يشكل أنبوب حبوب لقاح طويل يخترق وصمة العار ، وينتشر في عمق المدقة على طول الجزء الممدود (العمود) وفي النهاية تصل إلى المبيض بالبويضات. تحت تأثير الجاذبات الكيميائية ، تتحرك نواة الأمشاج الذكرية على طول أنبوب حبوب اللقاح إلى البويضة ، وتخترقها من خلال ثقب صغير (micropyle) وتندمج مع نواة البويضة. هذه هي الطريقة التي يحدث بها الإخصاب.

بعد ذلك ، تبدأ البذرة في النمو - في بيئة رطبة ، غنية بالمغذيات ، محمية بجدران المبيض من التأثيرات الخارجية. تُعرف التحولات التطورية الموازية أيضًا في عالم الحيوان: يتم استبدال الإخصاب الخارجي ، وهو أمر نموذجي ، على سبيل المثال ، بالنسبة للأسماك ، بالتخصيب الداخلي على الأرض ، ويتكون جنين الثدييات ليس في بيض يوضع في البيئة الخارجية ، كما ، على سبيل المثال ، في الزواحف النموذجية ، ولكن داخل الرحم. سمح عزل البذور النامية عن التأثيرات الخارجية للنباتات المزهرة "بتجربة" شكلها وبنيتها بجرأة ، وهذا بدوره أدى إلى ظهور أشكال جديدة من النباتات البرية تشبه الانهيار الجليدي ، والتي بدأ تنوعها في زادت بمعدل لم يسبق له مثيل في العصور السابقة.

التناقض مع عاريات البذور واضح. بذورها "عارية" الملقاة على سطح القشور ، بغض النظر عن نوع النبات ، متشابهة تقريبًا: على شكل دمعة ، مغطاة بجلد صلب ، يلتصق به أحيانًا جناح مسطح ، وتتكون من الخلايا المحيطة بالقشرة. بذرة. ليس من المستغرب أن شكل عاريات البذور ظل محافظًا جدًا لعدة ملايين من السنين: الصنوبر ، التنوب ، التنوب ، الأرز ، الطقسوس ، السرو متشابهة جدًا مع بعضها البعض. صحيح ، في العرعر ، يمكن الخلط بين بذور الطقسوس والجنكة والتوت ، لكن هذا لا يغير الصورة العامة - التوحيد الشديد للخطة العامة لهيكل عاريات البذور ، وحجم ونوع ولون بذورها مقارنة مع ثروة هائلة من الأشكال المزهرة.

على الرغم من ندرة المعلومات حول المراحل الأولى لتطور كاسيات البذور ، يُعتقد أنها ظهرت بنهاية حقبة الدهر الوسيط ، التي انتهت منذ حوالي 65 مليون سنة ، وفي بداية عصر حقب الحياة الحديثة غزت العالم بالفعل . أقدم جنس معروف لعلم الإزهار - كلايتونيا. تم العثور على حفرياته في جرينلاند وسردينيا ، أي أنه من المحتمل أنه حتى قبل 155 مليون سنة كان منتشرًا مثل السيكاسيات. يغادر في كلايتونيامعقد بشكل نخيل ، كما هو الحال في كستناء الحصان الحالي والترمس ، والفواكه تشبه التوت بقطر 0.5 سم في نهاية ساق رقيقة. ربما كانت هذه النباتات بنية أو خضراء اللون. ظهرت الألوان الزاهية لأزهار وثمار كاسيات البذور في وقت لاحق ، بالتوازي مع تطور الحشرات والحيوانات الأخرى التي كان من المفترض أن تجتذبها. التوت كلايتونياأربع بذور. عليه يمكنك تمييز ما يشبه بقايا وصمة العار.

بالإضافة إلى البقايا الأحفورية النادرة للغاية ، توفر النباتات الحديثة غير العادية ، المجمعة بترتيب Gnetales ، نظرة ثاقبة للنباتات المزهرة الأولى. أحد ممثليهم هو صنوبرية (جنس الايفيدرا) ، الموجودة بشكل خاص في صحارى جنوب غرب الولايات المتحدة ؛ ظاهريًا ، يبدو وكأنه عدة قضبان بلا أوراق تمتد من ساق سميك. جنس آخر هو velvichia ( ويلويتشيا) ينمو في الصحراء قبالة الساحل الجنوبي الغربي لإفريقيا ، والثالث هو جنيتوم ( جنيتوم) شجيرة منخفضة من المناطق الاستوائية الهندية والماليزية. يمكن اعتبار هذه الأجناس الثلاثة "أحافير حية" ، مما يدل على المسارات الممكنة لتحويل عاريات البذور إلى كاسيات البذور. تشبه مخاريط الصنوبرية ظاهريًا الزهور: تنقسم قشورها إلى جزأين ، تشبه البتلات. يحتوي Velvichia على ورقتين عريضتين تشبهان الشريط يصل طولهما إلى 3 أمتار ، وهي مختلفة تمامًا عن الإبر الصنوبرية. يتم تزويد بذور Gnetum بقشرة إضافية ، مما يجعلها تبدو مثل نبتات كاسيات البذور. من المعروف أن كاسيات البذور تختلف عن عاريات البذور في بنية الخشب. ومن بين الظالمين ، يجمع بين سمات المجموعتين.

نثر البذور.

تعتمد قابلية الحياة والتنوع في عالم النبات على قدرة الأنواع على الانتشار. يتأصل النبات الأم في مكان ما طوال حياته ، لذلك يجب أن يجد نسله مكانًا آخر. تم تكليف البذور بمهمة تطوير مساحة جديدة.

أولاً ، يجب أن تهبط حبوب اللقاح على مدقة زهرة من نفس النوع ، أي يجب أن يحدث التلقيح. ثانيًا ، يجب أن يصل أنبوب حبوب اللقاح إلى البويضة ، حيث تندمج نوى الأمشاج الذكرية والأنثوية. أخيرًا ، يجب أن تغادر البذور الناضجة النبات الأم. إن احتمال أن تنبت البذور وتتجذر بنجاح في مكان جديد هو جزء ضئيل من نسبة مئوية ، لذلك تضطر النباتات إلى الاعتماد على قانون الأعداد الكبيرة وتفريق أكبر عدد ممكن من البذور. يتناسب المعامل الأخير بشكل عكسي مع فرص بقائهم على قيد الحياة. دعونا نقارن ، على سبيل المثال ، نخيل جوز الهند وبساتين الفاكهة. يحتوي نخيل جوز الهند على أكبر البذور في عالم النبات. فهي قادرة على السباحة إلى أجل غير مسمى في المحيطات حتى تلقيها الأمواج على الرمال الساحلية الناعمة ، حيث ستكون المنافسة بين الشتلات والنباتات الأخرى أضعف بكثير مما كانت عليه في الغابة في كثير من الأحيان. ونتيجة لذلك ، فإن فرص الاستقرار لكل منها عالية جدًا ، وعادةً ما تنتج شجرة نخيل واحدة ناضجة ، دون المخاطرة بالأنواع ، سوى بضع عشرات من البذور سنويًا. من ناحية أخرى ، تمتلك الأوركيد أصغر البذور في العالم. في الغابات الاستوائية ، تحملها تيارات هوائية ضعيفة بين التيجان العالية وتنبت في شقوق رطبة في اللحاء على أغصان الأشجار. الوضع معقد بسبب حقيقة أنه في هذه الفروع يحتاجون إلى العثور على نوع خاص من الفطريات ، والتي بدونها يكون الإنبات مستحيلًا: بذور الأوركيد الصغيرة لا تحتوي على احتياطيات مغذية وفي المراحل الأولى من تطور الشتلات تستقبلهم من الفطريات. ليس من المستغرب وجود عدة آلاف من هذه البذور في فاكهة واحدة من زهرة الأوركيد المصغرة.

لا تقتصر كاسيات البذور على إنتاج بذور متنوعة نتيجة الإخصاب: يتطور المبيض ، وأحيانًا أجزاء أخرى من الأزهار ، إلى هياكل فريدة تحتوي على بذور - ثمار. يمكن أن يصبح المبيض حبة خضراء تحمي البذور حتى تنضج ، ويتحول إلى جوز هند قوي قادر على القيام برحلات بحرية طويلة ، إلى تفاحة غنية بالعصير يأكلها الحيوان في مكان منعزل ، باستخدام اللب ، ولكن ليس البذور. يعتبر التوت والدروب من الأطعمة الشهية المفضلة للطيور: لا يتم هضم بذور هذه الفاكهة في أمعائها وتسقط في التربة جنبًا إلى جنب مع البراز ، وأحيانًا على بعد عدة كيلومترات من النبات الأم. الثمار مجنحة ورقيقة ، ويكون شكل الزوائد التي تزيد من التقلب أكثر تنوعًا من شكل بذور الصنوبر. يشبه جناح فاكهة الرماد مجذافًا ، في الدردار يشبه حافة قبعة ، في القيقب ، تشبه الثمار المزدوجة - diptera - الطيور الحوامة ، في ailanthus يتم لف أجنحة الفاكهة بزاوية لكل منها أخرى ، تشكل ، كما كانت ، مروحة.

تسمح هذه التعديلات للنباتات المزهرة باستخدام العوامل الخارجية بشكل فعال للغاية لنثر البذور. ومع ذلك ، فإن بعض الأنواع لا تعتمد على المساعدة الخارجية. لذا ، فإن ثمار اللمس هي نوع من المنجنيق. يستخدم إبرة الراعي آلية مماثلة. يوجد بداخل ثمارهم الطويلة قضيب ، يتم ربط أربعة به في الوقت الحالي بشكل مستقيم ومتصل ببعض اللوحات - يتمسكوا بقوة من الأعلى ، وضعيف من الأسفل. عندما تنضج الأطراف السفلية للصمامات تخرج من القاعدة ، وتلتف بحدة نحو قمة القضيب وتبعثر البذور. في شجيرة ceanothus المعروفة في أمريكا ، يتحول المبيض إلى توت ، يشبه في هيكله قنبلة موقوتة. ضغط العصير بالداخل مرتفع للغاية لدرجة أنه بعد النضج ، يكون شعاع من ضوء الشمس دافئًا بدرجة كافية لجعل بذوره مبعثرة في جميع الاتجاهات مثل شظايا حية. علب من البنفسج العادي ، جافة ، تنفجر وتناثر البذور حولها. تعمل ثمار الهاماميليس مثل مدافع الهاوتزر: لكي تسقط البذور بعيدًا ، يطلقونها بزاوية عالية في الأفق. في عذراء knotweed ، في المكان الذي تلتصق فيه البذور بالنبات ، يتم تكوين هيكل يشبه الربيع يتخلص من البذور الناضجة. في الأكساليز ، تنتفخ قشور الفاكهة أولاً ، ثم تتشقق وتتقلص بشكل حاد لدرجة أن البذور تطير عبر الشقوق. Arceutobium صغير جدًا ، نظرًا للضغط الهيدروليكي داخل التوت ، فإنه يدفع البذور للخروج منها مثل الطوربيدات المصغرة.

جدوى البذور.

يتم تزويد أجنة العديد من البذور بالعناصر الغذائية ولا تعاني من الجفاف تحت قشرة محكمة الإغلاق ، وبالتالي يمكنها الانتظار لظروف مواتية لعدة أشهر وحتى سنوات: في البرسيم الحلو والبرسيم - 20 عامًا ، في البقوليات الأخرى - المزيد من 75 في القمح والشعير والشوفان - حتى عشرة. تتميز بذور الحشائش بصلاحيتها الجيدة: في حميض مجعد ، مولين ، خردل أسود وعشبة فلفل ، تنبت بعد ملقاة على الأرض لمدة نصف قرن. يُعتقد أن 1.5 طن من بذور الحشائش مدفونة في كل هكتار واحد من التربة الزراعية العادية ، والتي تنتظر فقط فرصة الاقتراب من السطح وتنبت. تظل بذور الكاسيا واللوتس قابلة للحياة لعدة قرون. لا يزال الرقم القياسي للجدوى محفوظًا بواسطة بذور اللوتس الجوز ، التي تم اكتشافها منذ عدة سنوات في قاع إحدى البحيرات الجافة في منشوريا. ثبت بطريقة الكربون المشع أن عمرهم هو 1040 ± 120 سنة.

المنشورات ذات الصلة