אפילו בבית הספר במהלך הבוטניקה (כיתה ו'), מבנה הזרע היה נושא פשוט ובלתי נשכח למדי. למעשה, איבר יוצר זה של הצמח צמח כתוצאה מתהליך אבולוציוני ארוך ובעל מבנה מורכב וייחודי. במאמרנו נשקול את המאפיינים של חלקיו המבניים, את המבנה של זרע דו-פסיגי, וכן נקבע את התפקיד הביולוגי של זרעי צמחים.
הופעת הזרע בתהליך האבולוציה
צמחים לא תמיד הצליחו ליצור זרעים. ידוע שחיים התעוררו במים, והאצות היו הצמחים הראשונים. היה להם מבנה פרימיטיבי והתרבותם וגטטיבית - על ידי חלקים מהתלוס ובעזרת תאים ניידים מיוחדים - זואספורות. רינופיטים היו הראשונים שנחתו ביבשה. הם, כמו יורשיהם העתידיים - צמחי נבגים גבוהים יותר, התרבו בעזרת נבגים. אבל מים היו נחוצים לפיתוח התאים המיוחדים הללו. לכן, כאשר תנאי הסביבה השתנו, גם מספרם ירד.
השלב האבולוציוני הבא היה הופעת הזרע. זה היה צעד ענק קדימה עבור הסתגלות והתפשטות של מינים רביםצמחים. המבנה החיצוני והפנימי של הזרע קובע את ההגנה האמינה של העובר, מוקף באספקת מים וחומרי הזנה. משמעות הדבר היא שהם מגדילים את הכדאיות ואת מגוון המינים של הצומח של הפלנטה.
תהליך יצירת זרעים
בואו נשקול את התהליך הזה בדוגמה של קבוצת צמחים, שהיא דומיננטית בעולם המודרני. מדובר בנציגים של מחלקת האנגיוספרמים. כולם יוצרים פרח - האיבר היצרני החשוב ביותר. בפיתול שלו נמצאת הביצית, והאנטנים של האבקנים מכילים זרע. לאחר תהליך ההאבקה, כלומר. העברת האבקה מהאנטנה של האבקנים לסטיגמה של הפיסטיל, הזרעונים נעים לאורך צינור הנבט לשחלת האבקנים, שם מתרחש תהליך איחוי הגמטה - הפריה. כתוצאה מכך, נוצר עובר. כאשר הזרע השני מתמזג עם תא הנבט המרכזי, נוצר רזרבה תזונתית. זה נקרא גם אנדוספרם. את מבנה הזרע משלים מעטפת חיצונית חזקה. מבנה כזה הוא הבסיס להתפתחות האורגניזם הצמחי העתידי.
מבנה חיצוני של זרעים
כפי שכבר ציינו, החלק החיצוני של הזרע מכוסה בקליפה. זה צפוף מספיק כדי להגן על העובר בפנים מפני נזק מכני, שינויי טמפרטורה וחדירה של מיקרואורגניזמים מזיקים. אבל צבע הזרעים משתנה מאוד: משחור לאדום עז. קל להסביר את המבנה הזה של הזרע. בחלק מהצמחים, הצבע משמש כהסוואה. למשל, כדי שציפורים לא יראו אותן באדמה לאחר השתילה. צמחים אחרים, לעומת זאת,מותאם לפיזור זרעים על ידי בעלי חיים שונים. יחד עם שאריות מזון לא מעוכלות, הן מפרישות אותן הרבה מעבר לבית הגידול של צמח האם.
מבנה פנימי של זרע
החלק העיקרי של כל זרע הוא הנבט. זהו האורגניזם העתידי. לכן, הוא מורכב מאותם חלקים כמו צמח בוגר. אלה הם שורש הנבט, הגבעול, העלה והניצן. מבנה הזרע של צמחים שונים יכול להשתנות באופן משמעותי. ברובם מצטברים חומרי הזנה רזרבה באנדוספרם. זוהי קליפה המקיפה את העובר מסביב, מגנה ומזינה אותו לאורך כל תקופת ההתפתחות האישית. אבל ישנם מקרים שבהם, במהלך תהליך ההתבגרות והנביטה של הזרע, הוא צורך לחלוטין את החומרים של האנדוספרם. ואז הם מצטברים בעיקר בחלקים הבשרניים של העובר. הם נקראים cotyledons. מבנה כזה אופייני, למשל, לדלעות או שעועית. אבל בארנק הרועה אספקת החומרים מתרכזת ברקמת השורש העוברי. הזרעים של קבוצות שיטתיות שונות של צמחים גם הם שונים.
תכונות של זרעים של גימנוזרעונים
המבנה החיצוני והפנימי של הזרע של קבוצת אורגניזמים זו מאופיין בכך שתהליך היווצרות והתפתחות העובר מתרחש על פני קליפת הזרע. בנוסף לחלקים העיקריים, לזרעים של הג'מנוספרמים יש תוצאה קרומית פטריגואידית. זה עוזר להפיץ את הזרעים של הצמחים האלה בעזרת הרוח.
עודמאפיין אחד של זרעי גימנוספרם הוא משך היווצרותם. כדי שיהיו ברי קיימא, זה אמור לקחת בין ארבעה חודשים לשלוש שנים. תהליך הבשלת הזרעים מתרחש בקונוסים. זה בכלל לא פרי. הם שינויים מיוחדים של הבריחה. כמה זרעים מחטניים יכולים להיות מאוחסנים בקונוסים במשך עשרות שנים. כל הזמן הזה הם שומרים על הכדאיות שלהם. כדי שהזרעים יפלו לתוך האדמה, קשקשי החרוט נפתחים מעצמם. הם נקלטים ברוח, לפעמים נושאים אותם למרחקים ניכרים. אם הקונוסים רכים, דומים כלפי חוץ לאגוזים, הם לא נפתחים, אלא בעזרת ציפורים. אוהב במיוחד לחגוג זרעים, סוגים שונים של ג'ינס. זה גם תורם ליישוב מחדש של נציגי מחלקת הג'ימנוספרמס.
עצם שמה של יחידה שיטתית זו מצביע על כך שהעובר של הצמח העתידי מוגן בצורה גרועה. אכן, נוכחות אנדוספרם מבטיחה רק את התפתחות הזרע. אבל קונוסים של צמחים רבים נפתחים בתנאי התפתחות שליליים. ברגע על פני האדמה, הזרעים חשופים לטמפרטורות נמוכות ולחוסר לחות, ולכן לא כולם נובטים ומולידים צמח חדש.
תכונות של זרעי צמחים פורחים
בהשוואה לגימנוזרעונים, לנציגי מחלקת הפריחה יש מספר יתרונות משמעותיים. היווצרות הזרעים שלהם מתרחשת בשחלת הפרחים. זהו החלק המורחב ביותר של העמוד ומוליד את הפרי. כתוצאה מכך, הזרעים מתפתחים בתוכם. הם מוקפים עם שלוש שכבות של קרום הלב, אשר נבדלים בתכונות שלהם ופונקציות. שקול את המבנה שלהם באמצעות הדוגמה של שזיפים. שכבת העור החיצונית מגנה מפני נזק מכני, ומבטיחה שלמות. בינוני הוא עסיסי ובשרני. הוא מזין ומספק לעובר את הלחות הדרושה. השכבה העצומה הפנימית מהווה הגנה נוספת. כתוצאה מכך, לזרעים יש את כל התנאים הדרושים להתפתחות ולנביטה, גם בנסיבות שליליות.
זרעים מונוקוטיים
קל מאוד לקבוע את המבנה של זרע חד-צוגי. העובר שלהם מורכב רק מקוטילון אחד. חלקים אלו נקראים גם שכבות נבט. כל הצמחים ממשפחות הדגנים, הבצל והחבצלות הם חד-צוטיים. אם תנביט את זרעי התירס או החיטה, בקרוב יווצר עלון אחד מכל גרגר על פני האדמה. זה הקוטילדון. ניסית לפצל גרגר אורז לכמה חתיכות? מטבע הדברים, זה בלתי אפשרי. הסיבה לכך היא שהעובר שלו נוצר על ידי פסיג אחד.
Dicot Seeds
זרעים של הרוזצאים, הסולניים, האסטרים, הקטניות, הכרוב ומשפחות רבות אחרות שונות במקצת במבנה. אפילו על סמך השם, קל לנחש שהעובר שלהם מורכב משני קוטלידונים. זוהי התכונה השיטתית העיקרית. קל לראות את מבנה הזרעים של צמחים דו-פסיגיים בעין בלתי מזוינת. לדוגמה, גרעין חמניות מחולק בקלות לשני חלקים שווים. זהו הקוטילדון של העובר שלו. ניתן לראות את מבנה הזרע הדו-קוטילי גם משתילים צעירים.נסו להנביט את זרעי השעועית הנפוצה בבית. ותראה שני קרפלונים מופיעים מעל האדמה.
תנאים להנבטת זרעים
מבנה הזרעים של צמחים דו-פסיגיים, כמו גם נציגים של יחידות שיטתיות אחרות של ממלכת חיות בר זו, קובע את נוכחותם של כל החומרים הדרושים להתפתחות העובר. אבל תנאים אחרים נחוצים להנבטה. עבור כל צמח, הם שונים לחלוטין. ראשית, זוהי טמפרטורת אוויר מסוימת. עבור צמחים אוהבי חום, זה הוא +10 מעלות צלזיוס. אבל חיטת חורף מתחילה להתפתח כבר ב-+1. יש צורך גם במים. בזכותו, הדגן מתנפח, מה שמאיץ את תהליכי הנשימה והחילוף חומרים. חומרים מזינים מומרים לצורה שבה הם יכולים להיספג על ידי העובר. נוכחות אוויר ומספיק אור שמש הם שני תנאים נוספים לנביטת הזרע ולהתפתחות הצמח כולו, שכן פוטוסינתזה בלתי אפשרית בלעדיהם.
זרעים ופירות
כל פרי מכיל זרעים. מבנה הזרעים של צמחים גבוהים כמעט זהה. אבל הפירות מגוונים יותר. להקצות פירות יבשים ועסיסיים. הם נבדלים זה מזה במבנה השכבות הממוקמות סביב הזרע. בסוקולנט, אחת מהשכבות של הפריקארפ היא בהכרח בשרנית. שזיף, אפרסק, תפוח, פטל, תות… המטעמים האלה אהובים על כולם דווקא בגלל שהם עסיסיים ומתוקים. בפירות יבשים, הפריקארפ הוא עור או גבורה. השכבות שלו בדרך כלל מתלכדות לאחד,הגנה מהימנה על הזרעים בפנים. לקופסת פרגים, תרמיל חרדל, גרגיר חיטה יש בדיוק מבנה כזה.
התפקיד הביולוגי של זרעים
רוב הצמחים על פני כדור הארץ משתמשים בזרעים לצורך רבייה. מבנה הזרעים של צמחים מודרניים הוא תוצאה של אבולוציה ארוכה. איברי יצירה אלו מכילים את העובר ואספקה של חומרים המבטיחים את צמיחתו והתפתחותו גם בתנאים שליליים. לזרעים יש התאמות לפיזור, מה שמגדיל את הסיכוי שלהם לשרוד ולהתיישב.
אז הזרע הוא תוצאה של תהליך ההפריה. זהו מבנה המורכב מעובר, חומרי רזרבה וקליפה מגינה. כל האלמנטים שלו מבצעים פונקציות מסוימות, שבזכותן קבוצת צמחי הזרע תפסה עמדה דומיננטית על הפלנטה.
