أول النباتات العليا. متى ظهرت النباتات البرية الأولى؟ أقسام النباتات العليا

نحن، المعاصرون، نعرف القليل جدًا عن الممثلين الأوائل لعالم النبات. ولسوء الحظ، تم العثور على عدد قليل من الحفريات الخاصة بهم. ومع ذلك، فإن العلماء، باستخدام المطبوعات المتحجرة التي خلفتها النباتات القديمة، استعادوا مظهرها، وقاموا أيضًا بفحص السمات الهيكلية للنباتات التي أصبحت الأولى

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

تصنيف النباتات البوغية

تتكاثر النباتات الأولى على الأرض بمساعدة الجراثيم. من بين الممثلين الحديثين للنباتات هناك أيضًا نباتات بوغية. وفقا للتصنيف، يتم دمجها جميعا في مجموعة واحدة - "النباتات البوغية العليا". يتم تمثيلهم بواسطة نباتات وحيدة القرن، زوستيروفيلوفيتس، تريمسروفيتس، سيلوتوفيتس، بريوفيت (بريوفيت)، ليكوبوديوفيت (لوكوفوفيت)، إكزيتوفيت (ذيل الحصان) و بوليبوديوفيت (السراخس). من بين هذه التقسيمات، الثلاثة الأولى انقرضت تمامًا، بينما تحتوي الأقسام الأخرى على مجموعات منقرضة ومجموعات موجودة الآن.

نباتات الأنف - أول النباتات البرية

كانت النباتات الأرضية الأولى تمثل النباتات التي استوطنت الأرض منذ حوالي 450 مليون سنة. لقد نمت بالقرب من الخزانات المختلفة أو في أماكن المياه الضحلة التي تتميز بالفيضانات 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 يثير هذا الاكتشاف اهتمام علماء النبات. وفي عام 1912، بالقرب من قرية ريني الاسكتلندية، اكتشف طبيب ريفي محلي العديد من النباتات المتحجرة. لم يكن يعلم أنه كان يحمل بين يديه بقايا السكان الأرضيين الأوائل، ولكن لكونه فضوليًا للغاية، قرر أن يدرس اكتشافًا مثيرًا للاهتمام بدقة. بعد أن قطع، وجد بقايا النباتات المحفوظة جيدا. كان الجذع رفيعًا جدًا وعاريًا وممدودًا (يشبه الكرات الممدودة) مع جدران سميكة جدًا متصلة به. وصلت المعلومات حول الاكتشاف بسرعة 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 اتباع أبسط طريقة وأطلقوا عليها اسم Riniophytes على اسم القرية التي تم العثور عليهم بالقرب منها.

السمات الهيكلية

الهيكل الخارجي لـ Rhyniophytes بدائي للغاية. ويتفرع الجسم حسب النوع الثنائي، أي إلى قسمين. لم يكن لديهم بعد أوراق وجذور حقيقية. تم تنفيذ التعلق بالتربة بمساعدة جذور. أما البنية الداخلية، على العكس من ذلك، فكانت معقدة للغاية، خاصة بالمقارنة مع الطحالب. لذلك، كان لديه جهاز ثغور، بمساعدة عمليات تبادل الغازات وتبخر الماء. 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 البرية الحديثة تنحدر من نباتات Rhyniophytes.

Psilophytes هي النباتات البرية الأولى. هل هذا صحيح؟

على الأرجح لا من نعم. ظهر اسم "psilophytes" بالفعل في وقت مبكر من عام 1859. كان عالم النباتات القديمة الأمريكي داوسون هو من أطلق على أحد النباتات التي وجدت ذلك الاسم. لقد اختار هذا الخيار، لأن هذه الكلمة تعني "النبات العاري" في الترجمة. حتى بداية القرن العشرين، كان النبات السيلوفيتي هو الاسم الذي يطلق على جنس من النباتات القديمة. ولكن وفقا لنتائج التنقيحات اللاحقة، توقف هذا الجنس عن الوجود، وأصبح استخدام هذا الاسم غير مصرح به. في الوقت الحالي، يمنح جنس Rinia الموصوف بالكامل الاسم للقسم بأكمله من أقدم ممثلي النباتات الأرضية. لذلك، كانت النباتات البرية الأولى هي نباتات Rhyniophytes.

ممثلون نموذجيون للنباتات البرية الأولى

من المفترض أن النباتات البرية الأولى كانت كوكسونيا ورينيا.

كان كوكسونيا من أقدم ممثلي النباتات، وكان يشبه شجيرة صغيرة لا يزيد ارتفاعها عن 7 سم، وكانت الأراضي المنخفضة في المستنقعات بيئة نمو مناسبة لها. تم العثور على بقايا متحجرة من كوكسونيا والأنواع ذات الصلة في جمهورية التشيك والولايات المتحدة الأمريكية وفي بعض مناطق غرب سيبيريا.

يرتبط هذا ارتباطًا وثيقًا بالرهينيا، حيث تمت دراسته بشكل أفضل من كوكسونيا. كان جسدها أكثر ضخامة: يمكن أن يصل ارتفاع النبات إلى 50 سم، وقطر الجذع 5 ملم. في نهاية جذع الرينيا كانت هناك قبة بها جراثيم.

أدى الممثلون القدامى لجنس رينيا إلى ظهور العديد من نباتات المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية. وفقا للتصنيف الحديث، فإنهم متحدون في قسم Psilophytes. وهو نادر جدًا، لأنه يضم حوالي 20 نوعًا. في بعض النواحي، هم مشابهون جدًا لأسلافهم القدماء. على وجه الخصوص، كلاهما لديه ارتفاع تقريبي للنباتات السيلوفيتية من 25 إلى 40 سم.

الاكتشافات الحديثة

حتى وقت قريب، وجد علماء الحفريات في الرواسب التي يزيد عمرها عن 425 مليون سنة فقط بقايا جراثيم ثلاثية بدائية ذات قشرة ناعمة. تم العثور على مثل هذه الاكتشافات في تركيا. وهي منسوبة إلى الأوردوفيشي الأعلى. لا يمكن للعينات التي تم العثور عليها إلقاء الضوء على المعلومات المتعلقة بوقت ظهور النباتات الوعائية، لأنها كانت مفردة ولم يكن من الواضح منها على الإطلاق أي ممثلين معينين لأنواع النباتات ينتمون إلى الجراثيم الملساء.

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

ازدهار النباتات الوعائية بعد التجلد

خلال النصف الثاني من العصر الأوردوفيشي، كانت ما يعرف الآن بالمملكة العربية السعودية وتركيا تشكل الجزء الشمالي من القارة العملاقة، على ما يبدو، وكانت الموطن الأصلي للنباتات الوعائية. لفترة تاريخية طويلة، عاشوا فقط في "مهدهم التطوري"، بينما كان الكوكب يسكنه ممثلو البريوفيتات البدائية مع الكريبتوسبورات الخاصة بهم. على الأرجح، بدأ الاستيطان الجماعي للنباتات الوعائية بعد التجلد الكبير الذي حدث في مطلع العصرين الأوردوفيشي والسيلوري.

نظرية التيلوم

في سياق دراسة Rhyniophytes، ظهر ما يسمى بنظرية التيلوم، والتي أنشأها عالم النبات الألماني زيمرمان. لقد كشفت عن السمات الهيكلية للنباتات وحيد القرن، والتي تم الاعتراف بها في ذلك الوقت كأول النباتات الأرضية. أظهر زيمرمان أيضًا الطرق المزعومة لتصبح أعضاء نباتية وتكاثرية مهمة للنباتات العليا.

وفقًا للعالم الألماني، يتكون جسم Rhyniophytes من محاور متناظرة شعاعيًا، والتي أطلق زيمرمان على فروعها النهائية اسم التيلومات (من telos اليونانية - "النهاية").

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

إذن، الآن يمكنك الإجابة بشكل لا لبس فيه على السؤال "ماذا كانت تسمى النباتات البرية الأولى؟". اليوم الجواب واضح. كانت هذه نباتات Rhyniophytes. لقد 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 - وهو ظهور وتطور عالم النبات على هذا الكوكب. اليوم، المشي في الحديقة أثناء إزهار الليلك، قطف الفطر في غابة الخريف، سقي زهور المنزل على حافة النافذة، الإصرار على مغلي البابونج أثناء المرض، نادرًا ما نفكر في شكل الأرض قبل ظهور النباتات. كيف كانت المناظر الطبيعية في الوقت الذي كانت فيه النباتات وحيدة الخلية في طور الظهور أو عندما ظهرت أولى النباتات الأرضية الضعيفة؟ كيف كانت تبدو الغابات في حقب الحياة القديمة والدهر الوسيط؟ تخيل أن أسلاف تلك السراخس التي يبلغ طولها نصف متر، والتي تختبئ الآن بشكل متواضع في ظل أشجار التنوب، وصل ارتفاعها إلى 30 مترًا أو أكثر قبل 300 مليون سنة!

دعونا ندرج المراحل الرئيسية لظهور العالم الحي.

أصل الحياة

1. 3, 7000000000سنين مضت نشأت أولاً الكائنات الحية. يمكن افتراض وقت ظهورها (تقريبًا جدًا، مع "شوكة" مئات الملايين من السنين) اليوم من الرواسب التي تكونت بها. لمليون سنة زائدة البكتيريا الزرقاءتعلمت التمثيل الضوئي للأكسجينوقد تكاثروا لدرجة أنهم أصبحوا السبب وراء تشبع الغلاف الجوي بالأكسجين منذ حوالي 2.4 مليار سنة - مما أدى 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 ذاتية التغذية ومغايرة التغذية.هذه ص أول وحيدة الخليةلم يكن لديه نوى وبلاستيدات - ما يسمى بدائيات النوى غير المتجانسة (بكتيريا). وهم الذين أعطواالدافع لظهور أول وحيدة الخليةالنباتات.

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

ظهور النباتات متعددة الخلايا

1. قريب 1, 2 بليونسنين مرة أخرى على أساس وحيدة الخلية نشأتالطحالب متعددة الخلايا.

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

خروج النباتات إلى الأرض

1. 4 20 مليونمنذ سنوات مضت، ظهرت أولى النباتات البرية - الطحالبو نباتات سيلوفيتية (نباتات الأنف). لقد نشأت في العديد من الأماكن على هذا الكوكب.بشكل مستقل عن بعضها البعض، من الطحالب متعددة الخلايا المختلفة.بالطبع، في البداية أتقنوا فقط الحافة الساحلية.

2. نباتات سيلوفيتية(على سبيل المثال، رينيا) عاش على طول الضفاف، في المياه الضحلة،مثل نباتات البردي الحديثة. كانت هذه نباتات صغيرة ضعيفة، وكانت حياتها معقدة بسبب قلة البراعم والجذور.. بدلاً من الجذور التي يمكن أن تتشبث بالتربة بشكل صحيح، كانت هناك نباتات سيلوفيتيةجذور. يحتوي الجزء العلوي من النبات السيلوفيتي على صبغة خضراء وكان قادرًا على القيام بعملية التمثيل الضوئي. لقد مات هؤلاء الرواد، الغزاة الجريئين للأرض،لكنها كانت قادرة على توليد السرخس.

4. الطحالب - على الرغم من غرابتها وجمالها وانتشارها في أيامنا هذه - فقد أصبحت طريقًا مسدودًافرع التطور. بعد أن نشأت منذ مئات الملايين من السنين، لم يتمكنوا من ظهور أي مجموعات أخرى من النباتات.

أول نباتات الأرض

لذا فإن الكوكب الأخضر الذي نعتبره أمرا مفروغا منه موجود مؤخرا نسبيا. وللمضي قدمًا في غزو الأرض، كان على النباتات أن تصبح أكثر تقدمًا من الطحالب القزمة التي تشكل الحصائر تحت الماء. تنمو الطحالب طالما بقيت في الماء، ولكن على الأرض لا يمكن أن تبقى إلا عندما تكون مبللة، وإلا فإنها تموت.

بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن للطحالب أن تتكاثر إلا في الماء: فالأمشاج الذكورية تسبح ببساطة نحو الأمشاج الأنثوية. على سبيل المثال، في الطحالب الخضراء والعديد من النباتات البدائية الأخرى، تتناوب الأجيال بين التكاثر الجنسي (بمشاركة الحيوانات المنوية والبيض أحادي الصيغة الصبغية) واللاجنسي (التكاثر الخضري) (الشكل 7.1). يسمى النبات ثنائي الصيغة الصبغية الذي يحتوي على مجموعة من الكروموسومات الأنثوية والذكرية نبات بوغي. يحدث الانقسام الاختزالي في النباتات البوغية sporangiaتتشكل الجراثيم ويحدث التكاثر الجنسي. يسمى النبات أحادي الصيغة الصبغية (الذي يحتوي على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات التي خضعت للانقسام الاختزالي). نابتة مشيجية. فيه، في الأعضاء الخاصة، يتم تشكيل الحيوانات المنوية الفردية أو البيض أو كلا النوعين من الأمشاج. تناوب 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 الموجودة في أصداف البحر والتي تسمى المنخربات. تعد النباتات البوغية الموجودة في النباتات الأرضية البدائية (مثل السرخس) هي الجزء المرئي من النبات. يتقيأ الطور البوغي جراثيم أحادية الصيغة الصبغية متطايرة يتم إنتاجها أثناء الانقسام الاختزالي. يمكن أن تهبط الجراثيم في مكان رطب وتنبت لتشكل نباتًا مشيجيًا صغيرًا (يبلغ طوله أقل من سنتيمتر واحد). يتم تخزين الحيوانات المنوية والبويضات بشكل منفصل عن بعضها البعض في النابتة المشيجية، لذلك لا يمكن للحيوانات المنوية السباحة إلى البيض إلا في بيئة رطبة. وهذا يحد من قدرات معظم النباتات البرية البدائية؛ وفي عملية التكاثر، لم تسمح لهم هذه "الحلقة الضعيفة" بالسكن في المزيد من النظم البيئية القاحلة.

أرز. 7.1.دورة حياة مبسطة للنبات الوعائي بدون بذور. ينتج النابت البوغي الناضج أبواغًا ينمو منها النابت المشيجي، وينتج النابت المشيجي بدوره حيوانًا منويًا وبيوضًا، يظهر منها نبات بوغي جديد بالتكاثر 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 يتم غمر سطح النبات 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: فمن الصعب عليها امتصاص ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين وتنظيم نتح بخار الماء. المسام الصغيرة التي تسمى الثغور هي فتحات في البشرة. يمكن فتحها وإغلاقها لتنظيم تبادل المياه والغاز. ومع ذلك، يتم فقدان الماء أثناء فتح الثغور.

إذًا، ماذا يقول سجل الحفريات عن تغلغل النباتات في الأرض؟ الآثار الأحفورية الأولى هي أبواغ الطحالب والحشائش الكبدية، وهما نباتان متقزمان موجودان في معظم النظم البيئية اليوم (الشكل 7.2). من حيث العمر، فإن هذه الجراثيم تنتمي إلى العصر الأوردوفيشي (حوالي 450 مليون سنة)، ولكن قد لا يزال بعضها ينتمي إلى العصر الكامبري 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 على الأرض تقريبًا، حتى الساحل البارد والرطب للقارة القطبية الجنوبية، لكنهم لا يعيشون في المياه المالحة. لقد خضعت هذه النباتات للعديد من التعديلات التي ساعدتها على البقاء على الأرض - ولا سيما القدرة على إيقاف عملية التمثيل الغذائي في الظروف المعاكسة، مثل الجفاف أو درجات الحرارة القصوى؛ الميل إلى النمو في كتل. القدرة على الإنبات في أجزاء 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. 7.2.تعد أبواغ الأوردوفيشي المتأخر المكونة من أربعة أجزاء والتي تم العثور عليها في ليبيا أقدم آثار للنباتات البرية. تكبير 1500x (مصدر الصورة: جين جراي)

أول نباتات الأرض

لذا فإن الكوكب الأخضر الذي نعتبره أمرا مفروغا منه موجود مؤخرا نسبيا. وللمضي قدمًا في غزو الأرض، كان على النباتات أن تصبح أكثر تقدمًا من الطحالب القزمة التي تشكل الحصائر تحت الماء. تنمو الطحالب طالما بقيت في الماء، ولكن على الأرض لا يمكن أن تبقى إلا عندما تكون مبللة، وإلا فإنها تموت.

بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن للطحالب أن تتكاثر إلا في الماء: فالأمشاج الذكورية تسبح ببساطة نحو الأمشاج الأنثوية. على سبيل المثال، في الطحالب الخضراء والعديد من النباتات البدائية الأخرى، تتناوب الأجيال بين التكاثر الجنسي (بمشاركة الحيوانات المنوية والبيض أحادي الصيغة الصبغية) واللاجنسي (التكاثر الخضري) (الشكل 7.1). يسمى النبات ثنائي الصيغة الصبغية الذي يحتوي على مجموعة من الكروموسومات الأنثوية والذكرية نبات بوغي. يحدث الانقسام الاختزالي في النباتات البوغية sporangiaتتشكل الجراثيم ويحدث التكاثر الجنسي. يسمى النبات أحادي الصيغة الصبغية (الذي يحتوي على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات التي خضعت للانقسام الاختزالي). نابتة مشيجية. فيه، في الأعضاء الخاصة، يتم تشكيل الحيوانات المنوية الفردية أو البيض أو كلا النوعين من الأمشاج. تناوب 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 الموجودة في أصداف البحر والتي تسمى المنخربات. تعد النباتات البوغية الموجودة في النباتات الأرضية البدائية (مثل السرخس) هي الجزء المرئي من النبات. يتقيأ الطور البوغي جراثيم أحادية الصيغة الصبغية متطايرة يتم إنتاجها أثناء الانقسام الاختزالي. يمكن أن تهبط الجراثيم في مكان رطب وتنبت لتشكل نباتًا مشيجيًا صغيرًا (يبلغ طوله أقل من سنتيمتر واحد). يتم تخزين الحيوانات المنوية والبويضات بشكل منفصل عن بعضها البعض في النابتة المشيجية، لذلك لا يمكن للحيوانات المنوية السباحة إلى البيض إلا في بيئة رطبة. وهذا يحد من قدرات معظم النباتات البرية البدائية؛ وفي عملية التكاثر، لم تسمح لهم هذه "الحلقة الضعيفة" بالسكن في المزيد من النظم البيئية القاحلة.

أرز. 7.1.دورة حياة مبسطة للنبات الوعائي بدون بذور. ينتج النابت البوغي الناضج أبواغًا ينمو منها النابت المشيجي، وينتج النابت المشيجي بدوره حيوانًا منويًا وبيوضًا، يظهر منها نبات بوغي جديد بالتكاثر 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 يتم غمر سطح النبات 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: فمن الصعب عليها امتصاص ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين وتنظيم نتح بخار الماء. المسام الصغيرة التي تسمى الثغور هي فتحات في البشرة. يمكن فتحها وإغلاقها لتنظيم تبادل المياه والغاز. ومع ذلك، يتم فقدان الماء أثناء فتح الثغور.

إذًا، ماذا يقول سجل الحفريات عن تغلغل النباتات في الأرض؟ الآثار الأحفورية الأولى هي أبواغ الطحالب والحشائش الكبدية، وهما نباتان متقزمان موجودان في معظم النظم البيئية اليوم (الشكل 7.2). من حيث العمر، فإن هذه الجراثيم تنتمي إلى العصر الأوردوفيشي (حوالي 450 مليون سنة)، ولكن قد لا يزال بعضها ينتمي إلى العصر الكامبري 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 على الأرض تقريبًا، حتى الساحل البارد والرطب للقارة القطبية الجنوبية، لكنهم لا يعيشون في المياه المالحة. لقد خضعت هذه النباتات للعديد من التعديلات التي ساعدتها على البقاء على الأرض - ولا سيما القدرة على إيقاف عملية التمثيل الغذائي في الظروف المعاكسة، مثل الجفاف أو درجات الحرارة القصوى؛ الميل إلى النمو في كتل. القدرة على الإنبات في أجزاء 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. 7.2.تعد أبواغ الأوردوفيشي المتأخر المكونة من أربعة أجزاء والتي تم العثور عليها في ليبيا أقدم آثار للنباتات البرية. تكبير 1500x (مصدر الصورة: جين جراي)

المرحلة الجرثومية للنبات البذري، والتي تتشكل في عملية التكاثر الجنسي وتعمل على الاستقرار. يوجد داخل البذرة جنين يتكون من جذر جنيني وساق وورقة أو ورقتين أو فلقات. تنقسم النباتات الزهرية إلى ثنائيات الفلقة وثنائية الفلقة حسب عدد الفلقات. في بعض الأنواع، مثل بساتين الفاكهة، لا يتم تمييز الأجزاء الفردية من الجنين وتبدأ في التشكل من خلايا معينة مباشرة بعد الإنبات.

تحتوي البذرة النموذجية على إمدادات من العناصر الغذائية للجنين، الذي يجب أن ينمو لبعض الوقت دون الضوء اللازم لعملية التمثيل الضوئي. يمكن أن يشغل هذا الاحتياطي معظم البذور، وأحيانا يقع داخل الجنين نفسه - في فلقاته (على سبيل المثال، في البازلاء أو الفاصوليا)؛ فهي كبيرة الحجم وسمينة وتحدد الشكل العام للبذور. عندما تنبت البذور، يمكن إخراجها من الأرض على ساق ممدود وتصبح أول أوراق التمثيل الضوئي للنبات الصغير. في أحاديات الفلقة (على سبيل المثال، القمح والذرة)، فإن الإمدادات الغذائية هي ما يسمى. يتم دائمًا فصل السويداء عن الجنين. السويداء المطحون لمحاصيل الحبوب هو دقيق معروف.

في كاسيات البذور، تتطور البذرة من البويضة - سماكة صغيرة على الجدار الداخلي للمبيض، أي. الجزء السفلي من المدقة الموجودة في وسط الزهرة. قد يحتوي المبيض على ما بين واحد إلى عدة آلاف من البويضات.

كل واحد منهم يحتوي على بيضة. فإذا تم تلقيحها، نتيجة التلقيح، بحيوان منوي يخترق المبيض من حبة اللقاح، تتطور البويضة إلى بذرة. وتنمو، وتصبح قشرتها كثيفة وتتحول إلى طبقة بذرة مكونة من طبقتين. طبقتها الداخلية عديمة اللون ولزجة وقادرة على الانتفاخ بقوة وتمتص الماء. سيكون هذا مفيدًا لاحقًا عندما يضطر الجنين المتنامي إلى اختراق غلاف البذرة. يمكن أن تكون الطبقة الخارجية زيتية، وناعمة، وغشائية، وصلبة، ورقية، وحتى خشبية. على قشر البذور ما يسمى. نقير - المنطقة التي ترتبط بها البذرة بالسويقة التي تربطها بالكائن الأصلي.

البذرة هي أساس وجود النباتات والحيوانات الحديثة. بدون بذرة، لن يكون هناك تايغا صنوبرية، غابات نفضية، مروج مزهرة، سهول، حقول حبوب على هذا الكوكب، لن تكون هناك طيور ونمل ونحل وفراشات وبشر وثدييات أخرى. كل هذا ظهر فقط بعد أن ظهرت بذور في النباتات أثناء التطور، حيث يمكن الحفاظ على الحياة بداخلها، دون الإعلان عن نفسها بأي شكل من الأشكال، لأسابيع وأشهر وحتى لسنوات عديدة. إن جنين النبات المصغر الموجود في البذور قادر على السفر لمسافات طويلة؛ فهو غير مرتبط بالأرض بالجذور مثل والديه؛ لا يحتاج إلى الماء أو الأكسجين. ينتظر في الأجنحة ليصل إلى مكان مناسب وينتظر الظروف المواتية، ليبدأ التطور وهو ما يسمى بإنبات البذرة.

تطور البذور.

لمئات الملايين من السنين، كانت الحياة على الأرض بدون بذور، كما هي الحال بدونها الآن على ثلثي سطح الكوكب المغطى بالمياه. نشأت الحياة في البحر، وكانت النباتات الأولى التي غزت الأرض لا تزال بدون بذور، لكن ظهور البذور فقط هو الذي سمح للكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي بإتقان هذا الموطن الجديد لها بشكل كامل.

أول نباتات الأرض.

من بين الكائنات الحية الكبيرة، كانت المحاولة الأولى للحصول على موطئ قدم على الأرض، على الأرجح، مصنوعة من قبل النباتات البحرية الكبيرة - الطحالب التي وجدت نفسها على الحجارة التي تسخنها الشمس عند انخفاض المد. تتكاثر عن طريق الجراثيم - وهي هياكل وحيدة الخلية مشتتة بواسطة الكائن الأصلي وقادرة على التطور إلى نبات جديد. أبواغ الطحالب محاطة بأصداف رقيقة، لذلك لا تتحمل الجفاف. تحت الماء، هذه الحماية كافية تماما. وتنتشر الجراثيم هناك عن طريق التيارات، وبما أن درجة حرارة الماء تتقلب قليلا نسبيا، فإنها لا تحتاج إلى الانتظار لفترة طويلة للحصول على ظروف مواتية للإنبات.

تم أيضًا تكاثر النباتات البرية الأولى بواسطة الجراثيم، ولكن التغيير الإلزامي للأجيال كان ثابتًا بالفعل في دورة حياتها. ضمنت العملية الجنسية المتضمنة فيها الجمع بين الخصائص الوراثية للوالدين، ونتيجة لذلك جمع النسل مزايا كل منهما، وأصبح أكبر وأكثر ديمومة وأكثر كمالا في البنية. في مرحلة معينة، أدى هذا التطور التدريجي إلى ظهور الحشائش الكبدية والطحالب والطحالب والسراخس وذيل الحصان، والتي تركت بالفعل الخزانات على الأرض بالكامل. ومع ذلك، فإن تكاثر الجراثيم لم يسمح لهم بعد بالانتشار خارج أماكن المستنقعات ذات الهواء الرطب والدافئ.

نباتات بوغية من العصر الكربوني.

في هذه المرحلة من تطور الأرض (منذ حوالي 250 مليون سنة)، ظهرت أشكال عملاقة ذات جذوع خشبية جزئيًا بين السرخس والليكوسيدات. لم تكن ذيل الحصان أقل شأنا من حيث الحجم، حيث كانت سيقانها المجوفة مغطاة باللحاء الأخضر المنقوع في السيليكا. أينما ظهرت النباتات، تبعتها الحيوانات، وأتقنت أنواعًا جديدة من الموائل. في الشفق الرطب لغابة الفحم، كان هناك العديد من الحشرات الكبيرة (يصل طولها إلى 30 سم)، والمئويات العملاقة، والعناكب والعقارب، والبرمائيات التي تشبه التماسيح الضخمة، والسلمندر. كانت هناك حشرات يعسوب يبلغ طول جناحيها 74 سم، وصراصير يبلغ طولها 10 سم.

تمتلك سرخس الأشجار والطحالب وذيل الحصان جميع الصفات اللازمة للعيش على الأرض، باستثناء شيء واحد - أنها لم تشكل البذور. تمتص جذورها الماء والأملاح المعدنية بشكل فعال، ويحمل نظام الأوعية الدموية في الجذوع بشكل موثوق المواد الضرورية للحياة إلى جميع الأعضاء، وتقوم الأوراق بتكوين المواد العضوية بنشاط. حتى الجراثيم تحسنت واكتسبت قشرة سليلوزية قوية. لا تخاف من الجفاف، فهي تحملها الرياح لمسافات طويلة ولا يمكن أن تنبت على الفور، ولكن بعد فترة معينة من السكون (ما يسمى بالجراثيم النائمة). ومع ذلك، حتى الجراثيم الأكثر مثالية هي تكوين أحادي الخلية؛ على عكس البذور، فإنه يجف بسرعة ولا يحتوي على مخزون من العناصر الغذائية، وبالتالي فهو غير قادر على الانتظار لفترة طويلة لظروف مواتية للتنمية. ومع ذلك، كان تكوين الأبواغ أثناء الراحة علامة بارزة في الطريق إلى زرع النباتات.

لعدة ملايين من السنين، ظل المناخ على كوكبنا دافئا ورطبا، لكن التطور في البراري الخصبة لمستنقعات الفحم لم يتوقف. طورت النباتات الحاملة للأبواغ الشبيهة بالأشجار لأول مرة أشكالًا بدائية من البذور الحقيقية. ظهرت سرخس البذور، الليكوبسيدات (الممثلين المشهورين للجنس الليبيدودندرون- في اليونانية، يعني هذا الاسم "شجرة حرشفية") وكوردايت ذات جذوع خشبية صلبة.

على الرغم من وجود عدد قليل من الحفريات لهذه الكائنات التي عاشت منذ مئات الملايين من السنين، فمن المعروف أن بذور السرخس الشبيهة بالأشجار كانت موجودة حتى قبل العصر الكربوني. في ربيع عام 1869، غمرت المياه نهر سكوهاري في كاتسكيلز، نيويورك، بشدة. جرف الفيضان الجسور، واقتلع الأشجار، وجرف بشدة الشاطئ بالقرب من قرية جلبوع. كان من الممكن أن تُنسى هذه الحادثة منذ فترة طويلة لو لم تكشف المياه المتساقطة للمراقبين عن مجموعة رائعة من جذوع الأشجار الغريبة. توسعت قواعدها بشكل كبير، مثل قواعد أشجار المستنقعات، ووصل قطرها إلى 1.2 متر، وكان عمرها 300 مليون سنة. تم الحفاظ على تفاصيل هيكل اللحاء بشكل جيد، وكانت شظايا الفروع والأوراق متناثرة في مكان قريب. وبطبيعة الحال، كل هذا، بما في ذلك الطمي الذي ارتفعت منه جذوع الأشجار، كان متحجرا. قام الجيولوجيون بتأريخ الحفريات إلى العصر الديفوني الأعلى، أي ما قبل العصر الكربوني، وحددوا أنها تتوافق مع سرخس الأشجار. وعلى مدى الخمسين عامًا التالية، لم يتذكر هذا الاكتشاف إلا علماء النباتات القديمة، ثم قدمت قرية جلبوع مفاجأة أخرى. جنبا إلى جنب مع جذوع السرخس القديمة المتحجرة، تم اكتشاف فروعها مع البذور الحقيقية هذه المرة. الآن تنتمي هذه الأشجار المنقرضة إلى الجنس espermatopteris، والذي يُترجم إلى "سرخس بذور الفجر". ("الفجر" لأننا نتحدث عن أقدم النباتات البذرية على وجه الأرض).

انتهت الفترة الكربونية الأسطورية عندما أدت العمليات الجيولوجية إلى تعقيد تضاريس الكوكب، وسحق سطحه إلى طيات وتقسيمه إلى سلاسل جبلية. تم دفن مستنقعات الأراضي المنخفضة تحت طبقة سميكة من الصخور الرسوبية التي جرفتها المنحدرات. وتغير شكل القارات، فدفعت البحار وانحرفت تيارات المحيط عن مسارها السابق، وبدأت القمم الجليدية تنمو في أماكن، وغطت الرمال الحمراء مساحات شاسعة من الأرض. ماتت السرخس العملاقة والطحالب وذيل الحصان: لم تتكيف جراثيمها مع المناخ القاسي، وتبين أن محاولة التحول إلى التكاثر بالبذور كانت ضعيفة للغاية وغير مؤكدة.

أول النباتات البذرية الحقيقية.

وهلكت غابات الفحم وغُطيت 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، ولمدة أطول، وبالتالي على مسافات أطول. كل هذا زاد من فرصهم في إيجاد الظروف الملائمة للإنبات أو انتظار مجيئهم.

كان من المقرر أن تحدث البذور ثورة في الحياة على الأرض في بداية عصر الدهر الوسيط. بحلول هذا الوقت، كان هناك نوعان من الأشجار، السيكاسيات والجنكة، قد نجا من المصير المحزن للنباتات الكربونية الأخرى. بدأت هذه المجموعات في العيش المشترك في قارات الدهر الوسيط. ولم تواجه أي منافسة، وانتشرت من جرينلاند إلى القارة القطبية الجنوبية، مما جعل الغطاء النباتي لكوكبنا متجانسًا تقريبًا. سافرت بذورها المجنحة عبر الوديان الجبلية، وحلقت فوق صخور هامدة، ونبتت في بقع رملية بين الصخور وبين الحصى الغريني. من المحتمل أن الطحالب والسراخس الصغيرة التي نجت من تغير المناخ على الكوكب في قاع الوديان وفي ظل المنحدرات وعلى طول شواطئ البحيرات ساعدتهم على استكشاف أماكن جديدة. لقد قاموا بتخصيب التربة ببقاياها العضوية، وإعداد طبقتها الخصبة لاستيطان الأنواع الأكبر حجمًا.

ظلت سلاسل الجبال والسهول الشاسعة عارية. تم ربط نوعين من الأشجار "الرائدة" ذات البذور المجنحة، المنتشرة في جميع أنحاء الكوكب، بالأماكن الرطبة، حيث تم تخصيب بيضها بواسطة الحيوانات المنوية ذات السوط، والتي تسبح بنشاط، مثل الطحالب والسراخس.

تشكل العديد من النباتات البوغية جراثيم بأحجام مختلفة - جراثيم كبيرة كبيرة تؤدي إلى ظهور الأمشاج الأنثوية، وأبواغ مجهرية صغيرة تنشأ أثناء انقسامها حيوانات منوية متحركة. لتخصيب البويضة، يحتاجون إلى السباحة إليها عبر الماء - في حين أن قطرة المطر والندى كافية تمامًا.

في السيكاديات والجنكة، لا يتم تفريق الأبواغ الضخمة بواسطة النبات الأم، ولكنها تبقى عليها، وتتحول إلى بذور، ومع ذلك، فإن الحيوانات المنوية 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 العائمة في الماء إلى حقيقة أنه على الرغم من البذور شديدة التحمل نسبيًا، ظل الجفاف المطول يمثل مشكلة لا يمكن التغلب عليها لهذه النباتات، وتم تعليق غزو الأرض.

تم توفير مستقبل النباتات الأرضية من خلال أشجار من نوع مختلف، تنمو بين السيكاديات والجنكة، ولكنها فقدت الحيوانات المنوية ذات السوط. كانت هذه الأراوكاريا (جنس أراوكاريا) ، أحفاد الصنوبريات من الكوردايتات الكربونية. في عصر السيكاسيات، بدأت الأراوكاريا في تكوين كميات هائلة من حبوب اللقاح المجهرية، المقابلة للأبواغ الدقيقة، ولكنها جافة وكثيفة. تحملها الريح إلى الأبواغ الضخمة، وبشكل أكثر دقة، إلى البويضات المتكونة منها مع البيض، وتنبت 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 الأراوكاريا القديمة أيضًا طريقة للاستقرار، محفوظة في الصنوبريات الحديثة، بمساعدة البذور المجنحة الصلبة، التي تحملها الرياح بسهولة. لذلك، ظهرت الصنوبريات الأولى، ومع مرور الوقت، ظهرت الأنواع المعروفة من عائلة الصنوبر.

ينتج الصنوبر نوعين من المخاريط. طول الرجال تقريبًا. يتم تجميع قطر 2.5 سم و6 مم في نهايات الفروع العلوية، غالبًا في مجموعات من عشرة أو أكثر، بحيث يمكن أن تحتوي الشجرة الكبيرة على عدة آلاف منها. إنهم ينثرون حبوب اللقاح، ويغمرون كل شيء بمسحوق أصفر. المخاريط الأنثوية أكبر وتنمو على الشجرة أسفل المخاريط الذكرية. يشبه كل من حراشفها مغرفة في الشكل - عريضة من الخارج وتتناقص نحو القاعدة، والتي ترتبط بها بالمحور الخشبي للمخروط. على الجانب العلوي من المقياس، بالقرب من هذا المحور، يوجد اثنان من الأبواغ الضخمة بشكل مفتوح، في انتظار التلقيح والإخصاب. حبوب اللقاح التي تحملها الرياح تطير داخل المخاريط الأنثوية، وتدحرج الحراشف إلى البويضات وتتلامس معها، وهو أمر ضروري للتخصيب.

لم تتمكن السيكاديات والجنكة من التنافس مع الصنوبريات الأكثر تقدمًا، والتي، من خلال تشتيت حبوب اللقاح والبذور المجنحة بشكل فعال، لم تدفعها للخارج فحسب، بل أتقنت أيضًا زوايا جديدة من الأرض كان يتعذر الوصول إليها سابقًا. أصبحت Taxodiaceae أول المهيمنة الصنوبرية (وهي الآن تشمل، على وجه الخصوص، سيكويا وأشجار السرو المستنقعات). بعد انتشارها في جميع أنحاء العالم، غطت هذه الأشجار الجميلة جميع أنحاء العالم بغطاء نباتي موحد للمرة الأخيرة: تم العثور على بقاياها في أوروبا وأمريكا الشمالية وسيبيريا والصين وغرينلاند وألاسكا واليابان.

النباتات الزهرية وبذورها.

تنتمي الصنوبريات والسيكاسيات والجنكة إلى ما يسمى. عاريات البذور. وهذا يعني أن بويضاتها تقع بشكل مفتوح على حراشف البذور. تشكل النباتات المزهرة قسم كاسيات البذور: يتم إخفاء بويضاتها والبذور التي تتطور منها عن البيئة الخارجية في القاعدة الموسعة للمدقة، والتي تسمى المبيض.

ونتيجة لذلك، لا يمكن لحبوب اللقاح أن تصل مباشرة إلى البويضة. من أجل اندماج الأمشاج وتطوير البذور، هناك حاجة إلى بنية نباتية جديدة تمامًا - زهرة. يتم تمثيل الجزء الذكري منه بالأسدية والجزء الأنثوي بالمدقات. 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، والأزهار المقدسة، وأشجار الحور، والصفصاف، وأشجار النخيل.

لكي يحدث الإخصاب، يجب أن تهبط حبة اللقاح على الجزء العلوي من المدقة - وهي وصمة العار اللزجة أحيانًا - وتلتصق بها. تطلق وصمة العار مواد كيميائية تنبت تحت تأثيرها حبوب اللقاح: البروتوبلازم الحي، الخارج من تحت قشرتها الصلبة، يشكل أنبوب حبوب لقاح طويل يخترق وصمة العار، وينتشر بعمق في المدقة على طول الجزء المطول (العمود) وفي النهاية يصل إلى المبيض مع البويضات. 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 التطور - في بيئة رطبة، غنية بالمواد المغذية، ومحمية بجدران المبيض من التأثيرات الخارجية. التحولات التطورية الموازية معروفة أيضًا في عالم الحيوان: يتم استبدال الإخصاب الخارجي، وهو أمر نموذجي، بالنسبة للأسماك، بالتخصيب الداخلي على الأرض، ولا يتشكل جنين الثدييات في البيض الموضوع في البيئة الخارجية، كما هو الحال بالنسبة للأسماك. على سبيل المثال، في الزواحف النموذجية، ولكن داخل الرحم. إن عزل البذور النامية عن التأثيرات الخارجية سمح للنباتات المزهرة "بتجربة" شكلها وبنيتها بجرأة، وهذا بدوره أدى إلى ظهور أشكال جديدة من النباتات البرية، والتي بدأ تنوعها في الظهور. تزايد بمعدل لم يسبق له مثيل في العصور السابقة.

التناقض مع عاريات البذور واضح. بذورها "العارية" الموجودة على سطح الحراشف، بغض النظر عن نوع النبات، هي نفسها تقريبًا: على شكل دمعة، مغطاة بقشرة صلبة، والتي يرتبط بها أحيانًا جناح مسطح يتكون من الخلايا المحيطة بالزهرة. بذرة. ليس من المستغرب أن يظل شكل عاريات البذور محافظًا للغاية لملايين السنين: أشجار الصنوبر والتنوب والتنوب والأرز والطقسوس والسرو متشابهة جدًا مع بعضها البعض. صحيح، في العرعر، يمكن الخلط بين بذور الطقسوس والجنكة مع التوت، لكن هذا لا يغير الصورة العامة - التوحيد الشديد للمخطط العام لهيكل عاريات البذور، وحجم ونوع ولون بذورها مقارنة بالبذور. ثروة ضخمة من الأشكال المزهرة.

على الرغم من ندرة المعلومات حول المراحل الأولى لتطور كاسيات البذور، يُعتقد أنها ظهرت بنهاية عصر الدهر الوسيط، الذي انتهى قبل حوالي 65 مليون سنة، وفي بداية عصر حقب الحياة الحديثة، غزوا العالم بالفعل . أقدم جنس مزهر معروف للعلم - كلايتونيا. تم العثور على حفرياتها في جرينلاند وسردينيا، أي أنه من المحتمل أنها كانت منتشرة على نطاق واسع مثل السيكاسيات حتى قبل 155 مليون سنة. يترك عند كلايتونيامعقد راحي، مثل كستناء الحصان الحالي والترمس، والثمار تشبه التوت ويبلغ قطرها 0.5 سم في نهاية ساق رفيع. ربما كانت هذه النباتات بنية أو خضراء اللون. جاءت الألوان الزاهية لزهور وفواكه كاسيات البذور في وقت لاحق، بالتوازي مع تطور الحشرات والحيوانات الأخرى التي كان من المفترض أن تجتذبها. بيري كلايتونياأربع بذور. يمكنك أن ترى عليه شيئًا يشبه بقايا وصمة العار.

بالإضافة إلى البقايا الأحفورية النادرة للغاية، توفر النباتات الحديثة غير العادية، المجمعة في رتبة Gnetales، بعض المعلومات عن النباتات المزهرة الأولى. أحد ممثليهم هو الصنوبرية (جنس الإيفيدرا)، توجد بشكل خاص في صحاري جنوب غرب الولايات المتحدة؛ ظاهريًا، يبدو وكأنه عدة قضبان بلا أوراق تمتد من جذع سميك. جنس آخر هو velvichia ( ويلويتشيا) ينمو في الصحراء قبالة الساحل الجنوبي الغربي لأفريقيا، والثالث هو الجنيتوم ( جنتوم) هي شجيرة منخفضة من المناطق الاستوائية الهندية والماليزية. يمكن اعتبار هذه الأجناس الثلاثة "حفريات حية"، مما يدل على المسارات المحتملة لتحويل عاريات البذور إلى كاسيات البذور. تشبه مخاريط الصنوبرية الزهور ظاهريًا: تنقسم قشورها إلى قسمين يشبهان البتلات. تحتوي Velvichia على ورقتين عريضتين فقط على شكل شريط يصل طولهما إلى 3 أمتار، وهي مختلفة تمامًا عن الإبر الصنوبرية. يتم تزويد بذور الجنتوم بقشرة إضافية، مما يجعلها تبدو مثل نوى كاسيات البذور. من المعروف أن كاسيات البذور تختلف عن عاريات البذور في بنية الخشب. ومن بين الظالمين فهو يجمع بين سمات الفريقين.

نثر البذور.

تعتمد حيوية وتنوع عالم النباتات على قدرة الأنواع على الانتشار. يتجذر النبات الأم في مكان واحد طوال حياته، لذلك يجب أن يجد نسله مكانًا آخر. تم تكليف البذور بمهمة تطوير مساحة جديدة.

أولا، يجب أن تهبط حبوب اللقاح على مدقة الزهرة من نفس النوع، أي على مدقة الزهرة من نفس النوع. يجب أن يتم التلقيح. ثانيًا، يجب أن يصل أنبوب اللقاح إلى البويضة، حيث تندمج نواة الأمشاج الذكرية والأنثوية. وأخيرا، يجب على البذرة الناضجة أن تترك النبات الأم. إن احتمال أن تنبت البذرة وتترسخ بنجاح في مكان جديد هو جزء صغير من المائة، لذلك تضطر النباتات إلى الاعتماد على قانون الأعداد الكبيرة ونثر أكبر عدد ممكن من البذور. تتناسب المعلمة الأخيرة بشكل عام عكسيًا 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. إنهم قادرون على السباحة إلى أجل غير مسمى في المحيطات حتى ترميهم الأمواج على الرمال الساحلية الناعمة، حيث ستكون منافسة الشتلات مع النباتات الأخرى أضعف بكثير مما كانت عليه في الغابة في كثير من الأحيان. ونتيجة لذلك، فإن فرص استقرار كل منها عالية جدًا، وعادةً ما تنتج شجرة نخيل واحدة ناضجة، دون المخاطرة بالأنواع، سوى بضع عشرات من البذور سنويًا. من ناحية أخرى، تمتلك بساتين الفاكهة أصغر البذور في العالم؛ وفي الغابات الاستوائية تحملها تيارات هوائية ضعيفة بين التيجان العالية وتنبت في شقوق رطبة في اللحاء على أغصان الأشجار. الوضع معقد بسبب حقيقة أنهم بحاجة إلى العثور على نوع خاص من الفطريات في هذه الفروع، والذي بدونه يكون الإنبات مستحيلًا: لا تحتوي بذور الأوركيد الصغيرة على احتياطيات من المغذيات وفي المراحل الأولى من تطور الشتلات يتم الحصول عليها من الفطريات. ليس من المستغرب أن تحتوي ثمرة واحدة من السحلية المصغرة على عدة آلاف من هذه البذور.

لا تقتصر كاسيات البذور على إنتاج مجموعة متنوعة من البذور نتيجة للإخصاب: فالمبايض، وأحيانًا أجزاء أخرى من الزهور، تتطور إلى هياكل فريدة تحتوي على البذور - الفواكه. يمكن أن يتحول المبيض إلى حبة خضراء تحمي البذور حتى تنضج، ويتحول إلى جوز هند قوي قادر على القيام برحلات بحرية طويلة، إلى تفاحة طرية يأكلها الحيوان في مكان منعزل باستخدام اللب وليس البذور. يعتبر التوت والدروب من الأطعمة الشهية المفضلة لدى الطيور: لا يتم هضم بذور هذه الفاكهة في أمعائها وتسقط في التربة مع البراز، أحيانًا على بعد عدة كيلومترات من النبات الأصلي. الثمار مجنحة ورقيقة، وشكل الزوائد التي تزيد من التقلب أكثر تنوعا من بذور الصنوبر. يشبه جناح فاكهة الرماد المجذاف، في الدردار يشبه حافة القبعة، في القيقب تشبه الثمار المقترنة - ثنائيات الأجنحة - الطيور المحلقة، في الأيلنثوس، أجنحة الفاكهة ملتوية بزاوية لكل منهما أخرى، تشكل كما كانت المروحة.

تسمح هذه التعديلات للنباتات المزهرة باستخدام العوامل الخارجية بشكل فعال للغاية لنشر البذور. ومع ذلك، فإن بعض الأنواع لا تعتمد على المساعدة الخارجية. لذا فإن ثمار اللمس هي نوع من المنجنيق. تستخدم إبرة الراعي آلية مماثلة. يوجد داخل ثمارها الطويلة قضيب متصل به أربعة لوحات مستقيمة ومتصلة ببعضها البعض - يتم تثبيتها بقوة من الأعلى وضعيفة من الأسفل. عندما تنضج، تنفصل الأطراف السفلية للصمامات عن القاعدة، وتلتف بحدة نحو الجزء العلوي من القضيب وتنثر البذور. في شجيرة ceanothus المشهورة في أمريكا، يتحول المبيض إلى توت يشبه في تركيبه قنبلة موقوتة. يكون ضغط العصير في الداخل مرتفعًا جدًا لدرجة أنه بعد النضج، يتدفق شعاع من ضوء الشمس دافئًا بدرجة كافية لجعل بذوره تتناثر في كل الاتجاهات مثل الشظايا الحية. صناديق من البنفسج العادي، بعد أن جفت، انفجرت ونثرت البذور حولها. تعمل ثمار هاماميليس مثل مدفع الهاوتزر: لكي تسقط البذور أبعد، فإنها تطلقها بزاوية عالية نحو الأفق. في عذراء العقدة، في المكان الذي تلتصق فيه البذور بالنبات، يتشكل هيكل يشبه الربيع يتخلص من البذور الناضجة. في الأكساليس، تنتفخ قذائف الفاكهة أولا، ثم تتشقق وتتقلص بشكل حاد بحيث تتطاير البذور من خلال الشقوق. الأرسوتوبيوم صغير الحجم، بسبب الضغط الهيدروليكي الموجود داخل التوت، فهو يدفع البذور خارجها مثل الطوربيدات المصغرة.

صلاحية البذور.

يتم تزويد أجنة العديد من البذور بالمواد المغذية ولا تعاني من الجفاف تحت غلاف محكم الغلق، وبالتالي يمكنها الانتظار لظروف مواتية لعدة أشهر وحتى سنوات: في البرسيم الحلو والبرسيم - 20 عامًا، في البقوليات الأخرى - أكثر من 75، في القمح والشعير والشوفان - إلى عشرة. تتميز بذور الحشائش بحيوية جيدة: في الحميض المجعد والمولين والخردل الأسود والفلفل العقدي تنبت بعد وضعها في الأرض لمدة نصف قرن. ويعتقد أن 1.5 طن من بذور الحشائش مدفونة لكل هكتار من التربة الزراعية العادية، والتي تنتظر فقط فرصة الاقتراب من السطح وتنبت. تظل بذور كاسيا واللوتس قابلة للحياة لعدة قرون. لا يزال الرقم القياسي للبقاء محتفظًا به من خلال بذور شجرة اللوتس الجوزية، التي تم اكتشافها منذ عدة سنوات في الطمي السفلي لإحدى البحيرات الجافة في منشوريا. وقد ثبت بطريقة الكربون المشع أن عمرهم هو 1040 ± 120 سنة.