Skip to main content
Global

14.2: צמחים ללא זרעים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208964

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מגוון מדהים של צמחים נטולי זרעים מאכלס את הנוף היבשתי. טחבים גדלים על גזעי עצים, וזנבות סוס (איור\(\PageIndex{1}\)) מציגים את הגבעולים המשותפים והעלים הדקים שלהם על קרקעית היער. עם זאת, צמחים נטולי זרעים מייצגים רק חלק קטן מהצמחים בסביבתנו. לפני שלוש מאות מיליון שנה שלטו צמחים נטולי זרעים בנוף וגדלו ביערות הביצות העצומים של התקופה הקרבונית. גופם המתפרק יצר מרבצי פחם גדולים שאנו כורים כיום.

    תמונה מראה צמחים נטולי זרעים רבים הגדלים בצל העצים. לצמחים נטולי הזרעים גבעולים ארוכים ודקים עם ענפים דקים וחוטים המקרינים מהם. לענפים אין עלים.
    איור\(\PageIndex{1}\): צמחים נטולי זרעים כמו זנבות סוס אלה (Equisetum sp.) משגשגים בסביבות לחות ומוצלות מתחת לחופת העץ בהן יובש הוא תופעה נדירה. (קרדיט: ג'רי קירקהרט)

    בריופיטים

    Bryophytes, קיבוץ לא פורמלי של הצמחים הלא-וסקולריים, הם קרוב המשפחה הקרוב ביותר הקיים של צמחים יבשתיים מוקדמים. הבריופיטים הראשונים הופיעו ככל הנראה בתקופה האורדוביצית, לפני כ -490 מיליון שנה. בגלל המחסור בליגנין - הפולימר הקשוח בדפנות התא בגבעולים של צמחי כלי דם - ומבנים עמידים אחרים, הסבירות שבריופיטים יוצרים מאובנים היא קטנה למדי, אם כי התגלו כמה נבגים המורכבים מספורופולנין שיוחסו לבריופיטים מוקדמים. אולם בתקופה הסילורית (לפני 440 מיליון שנה) התפשטו צמחי כלי דם ברחבי היבשות. עובדה זו משמשת כראיה לכך שצמחים לא-וסקולריים בוודאי קדמו לתקופה הסילורית.

    ישנם כ -18,000 מינים של בריופיטים, המשגשגים בעיקר בבתי גידול לחים, אם כי חלקם גדלים במדבריות. הם מהווים את הצומח העיקרי של סביבות בלתי מסבירות פנים כמו הטונדרה, שם גודלם הקטן וסובלנותם לייבוש מציעים יתרונות ברורים. אין להם את התאים המיוחדים המוליכים נוזלים המצויים בצמחי כלי הדם, ובדרך כלל חסרים ליגנין. בבריופיטים, מים וחומרים מזינים מסתובבים בתוך תאים מוליכים מיוחדים. למרות שהשם nontracheophyte מדויק יותר, בריופיטים מכונים בדרך כלל צמחים לא-וסקולריים.

    בבריופיט, כל האיברים הצמחיים הבולטים שייכים לאורגניזם הפלואידי, או לגמטופיט. הספורופיט הדיפלואידי כמעט ולא מורגש. הגמטות שנוצרו על ידי בריופיטים שוחים באמצעות דגלים. הספורנגיום, מבנה הרבייה המיני הרב-תאי, קיים בבריופיטים. העובר נשאר גם מחובר לצמח האם, שמזינה אותו. זהו מאפיין של צמחי אדמה.

    הבריאופיטים מחולקים לשלוש חטיבות (בצמחים משתמשים ב"חלוקה "ברמה הטקסונומית במקום פילום): עצי הכבד, או Marchantiophyta; הצופר, או Anthocerotophyta; והטחבים, או בריופיטה אמיתית.

    עצי כבד

    ניתן לראות את עצי הכבד (Marchantiophyta) כצמחים הקשורים ביותר לאב הקדמון שעבר ליבשה. עצי הכבד התיישבו בתי גידול רבים על פני כדור הארץ והתגוונו ליותר מ -6,000 מינים קיימים (איור א\(\PageIndex{2}\)). חלק מהגמטופיטים יוצרים מבנים ירוקים לובטים, כפי שניתן לראות באיור ב. \(\PageIndex{2}\) הצורה דומה לאונות הכבד ומכאן מספקת את מקור השם הנפוץ שניתן לחלוקה.

    איור (א) מציג מגוון של עצי כבד, שכולם חולקים מבנה מסועף ועלים. תמונה (ב) מציגה שורש כבד עם עלים דמויי חסה.
    איור\(\PageIndex{2}\): (א) ציור משנת 1904 של עצי כבד מראה את מגוון צורותיהם. (ב) שורש כבד, Lunularia cruciata, מציג את תלוס האונה והשטוח שלו. האורגניזם בתצלום נמצא בשלב הגמטופיטים.

    הורנוורטס

    הצופרים (Anthocerotophyta) התיישבו במגוון בתי גידול ביבשה, אם כי הם אף פעם לא רחוקים ממקור לחות. ישנם כמאה מינים מתוארים של קרניים. השלב הדומיננטי במחזור החיים של הורנוורטס הוא הגמטופיט הקצר, הכחול-ירוק. הספורופיט הוא המאפיין המגדיר של הקבוצה. זהו מבנה דמוי צינור ארוך וצר היוצא מהגמטופיט האב ושומר על צמיחה לאורך כל חיי הצמח (איור). \(\PageIndex{3}\)

    הבסיס של צמח hornwort יש מראה מקומט. מקבץ של גבעולים ירוקים דקים עם קצות חומים צומח מהמסה המקומטת הזו.
    איור\(\PageIndex{3}\): הורנוורטס מגדלים ספורופיט גבוה ודק. (אשראי: שינוי העבודה על ידי ג'ייסון הולינגר)

    טחבים

    יותר מ -12,000 מינים של טחבים קוטלגו. בתי הגידול שלהם משתנים מהטונדרה, שם הם הצמחייה העיקרית, ועד לקרקעית היערות הטרופיים. בטונדרה, הריזואידים הרדודים שלהם מאפשרים להם להדק למצע מבלי לחפור באדמה הקפואה. הם מאטים את השחיקה, אוגרים לחות וחומרי הזנה בקרקע ומספקים מחסה לבעלי חיים קטנים ומזון לאוכלי עשב גדולים יותר, כמו שור המושק. טחבים רגישים מאוד לזיהום אוויר ומשמשים לניטור איכות האוויר. הרגישות של טחבים למלחי נחושת הופכת את המלחים הללו למרכיב נפוץ של תרכובות המשווקות לחיסול טחבים במדשאות (איור\(\PageIndex{4}\)).

    תמונת תקריב של אזוב ירוק ונוצה עם הרבה ספורופיטים חומים אדמדמים הגדלים כלפי מעלה. לכל ספורופיט יש קצה בצורת גביע.
    איור\(\PageIndex{4}\): לטחב נוצות ירוק זה יש ספורופיטים חומים-אדמדמים הגדלים כלפי מעלה. (אשראי: "לורדגרונט" /ויקימדיה Commons)

    צמחי כלי דם

    צמחי כלי הדם הם הקבוצה הדומיננטית והבולטת ביותר של צמחי אדמה. ישנם כ 275,000 מינים של צמחי כלי דם, המייצגים יותר מ -90 אחוז מצמחיית כדור הארץ. כמה חידושים אבולוציוניים מסבירים את הצלחתם ואת התפשטותם לכל כך הרבה בתי גידול.

    רקמת כלי דם: קסילם ופלום

    המאובנים הראשונים המראים נוכחות של רקמת כלי דם מתוארכים לתקופה הסילורית, לפני כ -430 מיליון שנה. הסידור הפשוט ביותר של תאים מוליכים מראה דפוס של קסילם במרכז מוקף בפלום. Xylem היא הרקמה האחראית על הובלה למרחקים ארוכים של מים ומינרלים, העברת גורמי גדילה מסיסים במים מאיברי הסינתזה לאיברי המטרה ואגירת מים וחומרים מזינים.

    סוג שני של רקמת כלי דם הוא פלואם, המעביר סוכרים, חלבונים ומומסים אחרים דרך הצמח. תאי פלואם מחולקים ליסודות מסננת, או תאים מוליכים, ורקמות תומכות. יחד, רקמות קסילם ופלום יוצרות את מערכת כלי הדם של הצמחים.

    שורשים: תמיכה בצמח

    שורשים אינם נשמרים היטב בתיעוד המאובנים; עם זאת, נראה כי הם הופיעו מאוחר יותר באבולוציה מאשר רקמת כלי הדם. פיתוח רשת שורשים ענפה ייצג תכונה חדשה משמעותית של צמחי כלי דם. קני שורש דקים חיברו את הבריופיטים למצע. החוטים הדקיקים למדי שלהם לא סיפקו עוגן חזק לצמח; הם גם לא ספגו מים וחומרים מזינים. לעומת זאת, שורשים, עם מערכת רקמת כלי הדם הבולטת שלהם, מעבירים מים ומינרלים מהאדמה לשאר הצמח. רשת השורשים הענפה החודרת עמוק באדמה כדי להגיע למקורות מים מייצבת גם עצים בכך שהיא פועלת כנטל ועוגן. רוב השורשים יוצרים קשר סימביוטי עם פטריות ויוצרים מיקוריזה. במיקוריזה, היפות פטרייתיות צומחות סביב השורש ובתוך השורש סביב התאים, ובמקרים מסוימים בתוך התאים. זה מועיל לצמח בכך שהוא מגדיל מאוד את שטח הפנים לספיגה.

    עלים, ספורופילים וסטרובילי

    הסתגלות שלישית מסמנת צמחי כלי דם ללא זרעים. בליווי הבולטות של הספורופיט והתפתחות רקמת כלי הדם, הופעת עלים אמיתיים שיפרה את היעילות הפוטוסינתטית. עלים לוכדים יותר אור שמש עם שטח הפנים המוגדל שלהם.

    בנוסף לפוטוסינתזה, עלים ממלאים תפקיד נוסף בחיי הצמחים. אצטרובלים, כריכות בוגרות של שרכים ופרחים הם כולם ספורופילים - עלים ששונו מבחינה מבנית כדי לשאת ספורנגיה. סטרובילי הם מבנים המכילים את הספורנגיה. הם בולטים בעצי מחט וידועים בדרך כלל כקונוסים: למשל, אצטרובלים של עצי אורן.

    צמחי כלי דם ללא זרעים

    בתקופה הדבונית המאוחרת (לפני 385 מיליון שנה), צמחים פיתחו רקמת כלי דם, עלים מוגדרים היטב ומערכות שורשים. עם יתרונות אלה, צמחים גדלו בגובה ובגודל. בתקופת הפחמן (לפני 359—299 מיליון שנה), יערות ביצות של טחבי מועדונים וזנבות סוסים, כאשר כמה דגימות הגיעו לגובה של יותר מ -30 מטרים, כיסו את רוב האדמה. יערות אלה הולידו את מרבצי הפחם הנרחבים שהעניקו לקרבוניפרוס את שמו. בצמחי כלי דם נטולי זרעים, הספורופיט הפך לשלב הדומיננטי של מחזור החיים.

    מים עדיין נדרשים להפריה של צמחי כלי דם ללא זרעים, ורובם מעדיפים סביבה לחה. צמחי כלי דם נטולי זרעים של ימינו כוללים טחבי מועדונים, זנב סוס, שרכים ושרכים מקציפים.

    טחבי מועדון

    טחבי המועדון, או ליקופיטה, הם הקבוצה המוקדמת ביותר של צמחי כלי דם ללא זרעים. הם שלטו בנוף של התקופה הקרבונית, צמחו לעצים גבוהים ויצרו יערות ביצות גדולים. טחבי המועדון של ימינו הם צמחים זעירים וירוקי עד המורכבים מגזע (שעשוי להיות מסועף) ועלים קטנים הנקראים מיקרופילים (איור). \(\PageIndex{5}\) החלוקה ליקופיטה מורכבת מכמעט 1,000 מינים, כולל קווילוורטים (Isoetales), טחבי מועדון (Lycopodiales) וטחבי ספייק (Selaginellales): אף אחד מהם אינו אזוב אמיתי.

    במועדון התמונות גבעולי אזוב נראים גבעולים ארוכים ודקים.
    איור\(\PageIndex{5}\): ליקופודיום קלבטום הוא אזוב מועדון. (קרדיט: קורי זנקר)

    זנב סוס

    שרכים ושרכים מקציפים שייכים לחטיבה פטרופיטה. קבוצה שלישית של צמחים בפטרופיטה, זנב הסוס, מסווגת לעיתים בנפרד משרכים. לזנב סוס יש סוג יחיד, אקוויסטום. הם ניצולי קבוצה גדולה של צמחים, המכונה ארתרופיטה, שייצרה עצים גדולים ויערות ביצות שלמים בקרבוניפרוס. הצמחים נמצאים בדרך כלל בסביבות לחות וביצות (איור\(\PageIndex{6}\)).

    בתצלום זנבות הסוס עבותים וגדלים במים.
    איור\(\PageIndex{6}\): זנב סוס משגשג בביצה. (קרדיט: מרים פלדמן)

    גזע זנב סוס מאופיין בנוכחות מפרקים, או צמתים: ומכאן השם Arthrophyta שפירושו "צמח משותף". עלים וענפים יוצאים כסיבובים מהטבעות המרווחות באופן שווה. העלים בצורת מחט אינם תורמים רבות לפוטוסינתזה, שרובם מתרחש בגבעול הירוק (איור\(\PageIndex{7}\)).

    בתמונה נראה זנב סוס עם גבעול עבה וסיבובים של גבעולים דקים המסתעפים ממנו.
    איור\(\PageIndex{7}\): עלים דקים שמקורם במפרקים ניכרים בצמח זנב הסוס. (קרדיט: מרים פלדמן)

    שרכים ושרכים

    שרכים נחשבים לצמחי כלי הדם המתקדמים ביותר ללא זרעים ומציגים מאפיינים הנצפים בדרך כלל בצמחי זרעים. שרכים יוצרים עלים גדולים ושורשים מסתעפים. לעומת זאת, שרכים מקציפים, הפסילופיטים, חסרים גם שורשים וגם עלים, שכנראה אבדו על ידי הפחתה אבולוציונית. הפחתה אבולוציונית היא תהליך שבו הברירה הטבעית מקטינה את גודל המבנה שאינו נוח עוד בסביבה מסוימת. הפוטוסינתזה מתרחשת בגבעול הירוק של שרך מטרפה. ידיות צהובות קטנות נוצרות בקצה גזע הענף ומכילות את הספורנגיה. שרכים מקציפים סווגו מחוץ לשרכים האמיתיים; עם זאת, ניתוח השוואתי שנערך לאחרונה של DNA מצביע על כך שקבוצה זו איבדה גם רקמת כלי דם וגם שורשים באמצעות האבולוציה, ולמעשה קשורה קשר הדוק לשרכים.

    עם הכריכות הגדולות שלהם, שרכים הם צמחי כלי הדם חסרי הזרעים המוכרים ביותר (איור\(\PageIndex{8}\)). כ -12,000 מינים של שרכים חיים בסביבות הנעות בין טרופיים ליערות ממוזגים. למרות שחלק מהמינים שורדים בסביבות יבשות, רוב השרכים מוגבלים למקומות לחים ומוצלים. הם הופיעו בתיעוד המאובנים בתקופת הדבון (לפני 416—359 מיליון שנה) והתרחבו בתקופת הפחמן, לפני 359—299 מיליון שנה (איור). \(\PageIndex{9}\)

    תמונה מראה שרך בעציץ.
    איור\(\PageIndex{8}\): כמה דגימות ממין שרך עצים קצר זה יכולות לגדול מאוד. (קרדיט: אדריאן פינגסטון)
    תרשים זה מציג סולם זמן גיאולוגי, החל מהעידן הקדם-ארכאי לפני כ -3800 מיליון שנה, ומסתיים בתקופה הרבעונית בעידן הקנוזואיקון בעידן הפנרוזואיק לפני כ -1.6 מיליון שנה. התקופה הדבונית והתקופה הפחמימנית נמצאים שניהם בעידן הפליאוזואיקון. התקופה הדבונית החלה לפני 410 מיליון שנה והסתיימה לפני 360 מיליון שנה. תקופת הפחמן הייתה מלפני 360 מיליון שנה ועד לפני 290 מיליון שנה.
    איור\(\PageIndex{9}\): תרשים זה מציג את סולם הזמן הגיאולוגי, החל מהעידן הקדם-ארכאי לפני 3800 מיליון שנה ומסתיים בתקופה הרבעונית בזמן הנוכחי. (אשראי: שינוי עבודה על ידי USGS)

    מושג בפעולה

    צפה בסרטון זה הממחיש את מחזור החיים של שרך והעריך את הידע שלך.

    קריירה בפעולה: מעצב נוף

    כשמסתכלים על הגנים המונחים היטב של פרחים ומזרקות שנראו בטירות מלכותיות ובבתים היסטוריים של אירופה, ברור שיוצרי הגנים האלה ידעו יותר מאמנות ועיצוב. הם הכירו גם את הביולוגיה של הצמחים שבחרו. לעיצוב נוף יש גם שורשים חזקים במסורת של ארצות הברית. דוגמה מצוינת לעיצוב קלאסי אמריקאי מוקדם היא מונטיצ'לו, האחוזה הפרטית של תומאס ג'פרסון; בין תחומי העניין הרבים האחרים שלו, ג'פרסון שמר על תשוקה לבוטניקה. פריסת נוף יכולה להקיף חלל פרטי קטן, כמו גינה בחצר האחורית; מקומות התכנסות ציבוריים, כמו סנטרל פארק בניו יורק; או תוכנית עיר שלמה, כמו העיצוב של פייר ל'אנפנט לוושינגטון הבירה.

    מעצב נוף יתכנן מרחבים ציבוריים מסורתיים - כגון גנים בוטניים, פארקים, קמפוסים של מכללות, גנים ופיתוחים גדולים יותר - כמו גם שטחים טבעיים וגנים פרטיים (איור). \(\PageIndex{10}\) שיקום מקומות טבעיים שנפגעו על ידי התערבות אנושית, כגון ביצות, דורש גם מומחיות של מעצב נוף.

    עם מגוון כזה של מיומנויות נדרשות, השכלתו של מעצב נוף כוללת רקע מוצק בבוטניקה, מדעי הקרקע, פתולוגיה של צמחים, אנטומולוגיה וגננות. כמו כן נדרשים קורסים בתוכנות אדריכלות ועיצוב להשלמת התואר. העיצוב המוצלח של נוף נשען על ידע נרחב בדרישות גידול הצמחים, כגון אור וצל, רמות לחות, תאימות של מינים שונים ורגישות לפתוגנים ומזיקים. לדוגמה, טחבים ושרכים ישגשגו באזור מוצל שבו מזרקות מספקות לחות; קקטוסים, לעומת זאת, לא יסתדרו טוב בסביבה זו. יש לקחת בחשבון את הצמיחה העתידית של הצמחים הבודדים כדי למנוע צפיפות ותחרות על אור וחומרים מזינים. המראה של החלל לאורך זמן הוא גם דאגה. צורות, צבעים וביולוגיה חייבים להיות מאוזנים עבור שטח ירוק מטופח ובר קיימא. אמנות, אדריכלות וביולוגיה משתלבים בנוף מעוצב ומיושם להפליא.

    תמונה מראה גן מטופח עם מגוון רחב של פרחים ושיחים.
    איור\(\PageIndex{10}\): גן קמפוס זה תוכנן על ידי סטודנטים במחלקה לגננות וגינון במכללה. (קרדיט: מרים פלדמן)

    סיכום המדור

    צמחים לא-וסקולריים נטולי זרעים הם קטנים. השלב הדומיננטי במחזור החיים הוא הגמטופיט. ללא מערכת כלי דם ושורשים, הם סופגים מים וחומרים מזינים דרך כל המשטחים החשופים שלהם. ישנן שלוש קבוצות עיקריות: עצי הכבד, הקרניים והטחבים. הם ידועים ביחד בשם בריופיטים.

    מערכות כלי הדם מורכבות מרקמת קסילם, המעבירה מים ומינרלים, ורקמת פלואם, המעבירה סוכרים וחלבונים. עם מערכת כלי הדם הופיעו עלים - איברים פוטוסינתטיים גדולים - ושורשים לספיגת מים מהאדמה. צמחי כלי הדם נטולי הזרעים כוללים טחבי מועדון, שהם הפרימיטיביים ביותר; שרכים להקציף, שאיבדו עלים ושורשים על ידי אבולוציה רדוקטיבית; זנב סוס ושרכים.

    רשימת מילים

    טחב מועדון
    הקבוצה המוקדמת ביותר של צמחי כלי דם ללא זרעים
    שרך
    צמח כלי דם נטול זרעים המייצר כריכות גדולות; הקבוצה המתקדמת ביותר של צמחי כלי דם נטולי זרעים
    הורנוורט
    קבוצה של צמחים שאינם כלי דם בהם מופיעים סטומטות
    זנב סוס
    צמח כלי דם נטול זרעים המאופיין בגבעול משותף
    שורש כבד
    הקבוצה הפרימיטיבית ביותר של צמחים שאינם כלי דם
    טחב
    קבוצת צמחים בה מופיעה מערכת מוליכה פרימיטיבית
    פלואם
    רקמת כלי הדם האחראית להובלת סוכרים, חלבונים ומומסים אחרים
    ספורופיל
    עלה שונה מבחינה מבנית כדי לשאת ספורנגיה
    סטרובילי
    מבנים דמויי חרוט המכילים את הספורנגיה
    להקציף שרך
    צמח כלי דם נטול זרעים שאיבד שורשים ועלים על ידי הפחתה אבולוציונית
    קסילם
    רקמת כלי הדם האחראית על הובלה למרחקים ארוכים של מים וחומרים מזינים

    תורמים וייחוסים