Skip to main content
Global

25.3: النباتات الحيوية

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196791

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

    المهارات اللازمة للتطوير

    • التعرف على الخصائص الرئيسية للبريوفيت
    • وصف السمات المميزة لدود الكبد وحشيشة الأبواق والطحالب
    • رسم بياني لتطور تكيفات الأراضي في النباتات البريوفيت
    • وصف الأحداث في دورة حياة البروفيت

    Bryophytes هي مجموعة النباتات التي تعد الأقرب إلى النباتات الأرضية المبكرة. ظهرت على الأرجح أول نباتات البريوفيت (الديدان الكبدية) في الفترة الأوردوفيسية، منذ حوالي 450 مليون سنة. بسبب نقص اللجنين والهياكل المقاومة الأخرى، فإن احتمالية تكوين نباتات البريوفيت للحفريات صغيرة نوعًا ما. نجت بعض الجراثيم المحمية بواسطة سبوروبولينين وتُنسب إلى البكتيريا المبكرة. ومع ذلك، بحلول الفترة السيلورية، انتشرت النباتات الوعائية عبر القارات. تُستخدم هذه الحقيقة المقنعة كدليل على أن النباتات غير الوعائية يجب أن تكون قد سبقت فترة السيلوري.

    يزدهر أكثر من 25000 نوع من الكائنات الحية في الموائل الرطبة في الغالب، على الرغم من أن بعضها يعيش في الصحاري. إنها تشكل النباتات الرئيسية في البيئات القاسية مثل التندرا، حيث يوفر حجمها الصغير وتحملها للجفاف مزايا مميزة. تفتقر عمومًا إلى اللجنين ولا تحتوي على قصبات فعلية (خلايا نسيج متخصصة في توصيل الماء). بدلاً من ذلك، تنتشر المياه والمواد المغذية داخل الخلايا الموصلة المتخصصة. على الرغم من أن مصطلح النباتات غير الرغامية أكثر دقة، إلا أن النباتات البريوفية تسمى عادة بالنباتات غير الوعائية.

    في النباتات البريوفية، تنتمي جميع الأعضاء النباتية الواضحة - بما في ذلك الهياكل الشبيهة بأوراق التمثيل الضوئي، والثالوس، والساق، والجريزويد الذي يثبت النبات في ركيزته - إلى الكائن الحي الفردي أو المشيج. البوغروفيت بالكاد يمكن ملاحظته. تسبح الأمشاج التي تكونت من البكتيريا مع السوط، كما تفعل الأمشاج في عدد قليل من القصبات الهوائية. توجد الأبواغ - البنية التناسلية الجنسية متعددة الخلايا - في النباتات البريوفية وغائبة في غالبية الطحالب. يظل جنين البريوفيت أيضًا مرتبطًا بالنبات الأم الذي يحميه ويغذيه. هذه سمة من سمات النباتات البرية.

    تنقسم النباتات البريونية إلى ثلاثة أنواع: الديدان الكبدية أو التهاب الكبد، وحشيشة البوق أو الأنثوسيروتوفيتا، والطحالب أو البروفيتا الحقيقية.

    ليفيروورتس

    يُنظر إلى Liverworts (Hepaticophyta) على أنها النباتات الأكثر ارتباطًا بالسلف الذي انتقل إلى الأرض. استعمرت Liverworts كل الموائل الأرضية على الأرض وتنوعت لتشمل أكثر من 7000 نوع موجود (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تشكل بعض النباتات المشيمية هياكل خضراء مفلوزة، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{2}\). يشبه الشكل فصوص الكبد، وبالتالي يوفر أصل الاسم المعطى للشعبة.

    يُظهر الرسم التوضيحي مجموعة متنوعة من الديدان الحية، التي تشترك جميعها في بنية مورقة متفرعة.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): يُظهر هذا الرسم لعام 1904 مجموعة متنوعة من أشكال Hepaticophyta.
    تظهر الصورة نبتة الكبد بأوراق تشبه الخس.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): تعرض نبتة الكبد، Lunularia Cruciata، ثالوها المسطح المفلطح. الكائن الحي الموجود في الصورة في مرحلة المشيمية.

    يمكن ملاحظة الفتحات التي تسمح بحركة الغازات في الديدان الكبدية. ومع ذلك، فهي ليست ثغور، لأنها لا تفتح وتغلق بنشاط. يمتص النبات الماء على سطحه بالكامل وليس له بشرة لمنع الجفاف. \(\PageIndex{3}\)يمثل الشكل دورة حياة نبتة الكبد. تبدأ الدورة بإطلاق جراثيم أحادية الصبغية من الأبواغ التي تطورت على الأبواغ. تنبت الجراثيم التي تنشرها الرياح أو الماء في ثالي مسطح متصل بالركيزة بواسطة خيوط رقيقة أحادية الخلية. يتطور التثدي عند الذكور والإناث في نباتات فردية منفصلة. بمجرد إطلاقها، تسبح ذكور الأمشاج بمساعدة سوطها إلى أنثى الجاميتانيوم (الأرشيغونيوم)، ويترتب على ذلك الإخصاب. ينمو الزيجوت ليصبح سبوروفيت صغير لا يزال مرتبطًا بالمشيجيت الأم. سيؤدي ذلك، عن طريق الانقسام الاختزالي، إلى ظهور الجيل القادم من الجراثيم. يمكن أن تتكاثر نباتات عشبة الكبد أيضًا بشكل غير جنسي، عن طريق كسر الفروع أو انتشار شظايا أوراق تسمى الأحجار الكريمة. في هذا النوع الأخير من التكاثر، يتم رش الأحجار الكريمة - قطع نباتية صغيرة وسليمة وكاملة يتم إنتاجها في كوب على سطح الثالوس (كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{3}\)) - من الكوب بواسطة قطرات المطر. ثم تهبط الأحجار الكريمة في مكان قريب وتتطور إلى نباتات مشيمية.

    يحتوي عشب الكبد على هيكل مسطح يشبه الأوراق الشحمي (1 متر) يسمى ثالوس. تنمو الجذور الشبيهة بالجذور من قاع الثالوس. تمتد ساق نحيلة من ثالوس، ويوجد رأس أرجيتوني في قمته. يحتوي الرأس الأركيتوني على سعف، مثل شجرة النخيل. يحتوي الجانب السفلي من الرأس الأركيغوني على نتوءات تسمى الأرشيغونيا، والتي تضم البيض. تدخل الحيوانات المنوية من خلال ثقب في الجزء السفلي من الأرشيغونيوم وتخصب البويضة لإنتاج جنين ثنائي الصبغيات (2n). ينمو الجنين إلى ساق. ينتج الانقسام الاختزالي جراثيم أحادية الصبغية (1n) في كيس عند طرف القصبة. ينفتح الكيس ويطلق الجراثيم. تنبت الجراثيم وتنتج ثالوس والجذور الجديدة.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): تظهر دورة حياة عشبة الكبد النموذجية. (الائتمان: تعديل العمل من قبل ماريانا رويز فيلاريال)

    هورنوورتس

    تنتمي نباتات البوق (Anthocerotophyta) إلى مجموعة النباتات البريوفيت الواسعة. لقد استعمرت مجموعة متنوعة من الموائل على الأرض، على الرغم من أنها ليست بعيدة أبدًا عن مصدر الرطوبة. تعتبر النباتات المشيمية القصيرة ذات اللون الأزرق والأخضر هي المرحلة السائدة من دورة حياة نبتة القرن. تعتبر الأبواغ الضيقة التي تشبه الأنابيب السمة المميزة للمجموعة. تنبثق البوروفيتات من الفطريات المشيجية الأم وتستمر في النمو طوال عمر النبات (الشكل\(\PageIndex{4}\)).

    تتميز قاعدة نبات البوق، المسماة بالثالوس، بمظهر متجعد يشبه الأوراق. الجراثيم عبارة عن مجموعة من السيقان الخضراء النحيلة ذات الأطراف البنية التي تنمو من هذه الكتلة المجعدة.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): تنمو نباتات Hornworts على شكل سبروفيت طويل ونحيف. (الائتمان: تعديل العمل من قبل جيسون هولينجر)

    تظهر الثغور في الديدان العقدية وهي وفيرة على الأبواغ. تحتوي خلايا التمثيل الضوئي في الثالوس على بلاست كلورو واحد. تستمر خلايا Meristem الموجودة في قاعدة النبات في الانقسام وزيادة ارتفاعها. تنشئ العديد من نباتات البوق علاقات تكافلية مع البكتيريا الزرقاء التي تعمل على تثبيت النيتروجين من البيئة.

    تتبع دورة حياة هورندورتس (الشكل\(\PageIndex{5}\)) النمط العام لتناوب الأجيال. تنمو النباتات المشيمية كثالي مسطح على التربة مع التانغيا المشيمية المضمنة. تسبح الحيوانات المنوية ذات السوط إلى الأرشيغونيا وتخصب البويضات. يتطور الزيجوت إلى سبوروت طويل ونحيف ينفصل في النهاية ويطلق الجراثيم. تحيط الخلايا الرقيقة التي تسمى الخلايا الزائفة بالجراثيم وتساعد على دفعها بشكل أكبر في البيئة. على عكس الطبقات التي لوحظت في ذيل الحصان، فإن نباتات البوق الزائفة عبارة عن هياكل أحادية الخلية. تنبت الجراثيم أحادية الصبغية وتؤدي إلى ظهور الجيل التالي من الفطريات المشيمية.

    في نبات البوق، تكون الفطريات المشيمية عبارة عن هيكل أحادي الصبغيات (1n) يشبه الأوراق مع سيقان نحيلة تسمى الجذور تحتها. تنتج الأعضاء الجنسية الذكرية المسماة أنثيريديا الحيوانات المنوية، وتنتج الأعضاء التناسلية الأنثوية التي تسمى الأرشيغونيا البيض. تتشكل كل من الأعضاء الجنسية الذكرية والأنثوية تحت سطح الفطريات المشيمية مباشرة، وتتعرض للسطح مع نضوج الأعضاء. تسبح الحيوانات المنوية إلى البويضة أو تدفعها المياه. عندما يتم تخصيب البويضة، ينمو الجنين إلى بنية مجوفة تشبه الأنبوب تسمى البوروفيت. ينتج الانقسام الاختزالي داخل الأبواغ جراثيم أحادية الصبغيات (1n). يتم إخراج الجراثيم من أعلى الأنبوب. تنمو لتصبح نباتات مشيمية جديدة وتكمل الدورة.
    الشكل\(\PageIndex{5}\): يظهر تناوب التوليد في hornworts. (مصدر: تعديل عمل «Smith609" /ويكيميديا كومنز استنادًا إلى العمل الأصلي لماريانا رويز فيلاريال)

    الطحالب

    تم تصنيف أكثر من 10000 نوع من الطحالب. تختلف موائلها من التندرا، حيث تشكل الغطاء النباتي الرئيسي، إلى الجزء السفلي من الغابات الاستوائية. في التندرا، تسمح جذور الطحالب الضحلة بالربط بالركيزة دون اختراق التربة المجمدة. تعمل الطحالب على إبطاء التآكل وتخزين الرطوبة ومغذيات التربة وتوفير المأوى للحيوانات الصغيرة وكذلك الغذاء للحيوانات العاشبة الكبيرة، مثل ثور المسك. الطحالب حساسة جدًا لتلوث الهواء وتستخدم لمراقبة جودة الهواء. كما أنها حساسة لأملاح النحاس، لذلك تعد هذه الأملاح مكونًا شائعًا للمركبات التي يتم تسويقها للتخلص من الطحالب من المروج.

    تشكل الطحالب نباتات مشيمية صغيرة الحجم، وهي المرحلة السائدة من دورة الحياة. يتم ربط الهياكل الخضراء المسطحة - التي تشبه الأوراق الحقيقية، ولكنها تفتقر إلى الأنسجة الوعائية - في شكل حلزوني بساق مركزي. تمتص النباتات الماء والمواد الغذائية مباشرة من خلال هذه الهياكل الشبيهة بأوراق الشجر. بعض الطحالب لها فروع صغيرة. لا تزال بعض الصفات البدائية للطحالب الخضراء، مثل الحيوانات المنوية ذات السوط، موجودة في الطحالب التي تعتمد على الماء للتكاثر. من الواضح أن السمات الأخرى للطحالب هي التكيفات مع الأراضي الجافة. على سبيل المثال، توجد الثغور على سيقان الأبواغ، ويمر نظام وعائي بدائي فوق ساق البوروفيت. بالإضافة إلى ذلك، يتم تثبيت الطحالب على الركيزة - سواء كانت التربة أو الصخور أو بلاط الأسطح - بواسطة الروزويدات متعددة الخلايا. هذه الهياكل هي سلائف للجذور. وهي تنشأ من قاعدة النباتات المشيمية، ولكنها ليست الطريق الرئيسي لامتصاص الماء والمعادن. يفسر عدم وجود نظام جذر حقيقي سبب سهولة تمزيق حصائر الطحالب من جذع الشجرة. تتبع دورة حياة الطحالب نمط تناوب الأجيال كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{6}\). البنية الأكثر شيوعًا هي الفطريات المشيمية أحادية الخلية، التي تنبت من بوغ أحادي الصبغيات وتشكل أولاً بروتونيما - عادةً، مجموعة متشابكة من الشعيرات أحادية الخلية التي تعانق الأرض. تنقسم الخلايا الشبيهة بالمريستم القمي بشكل فعال وتؤدي إلى ظهور جيميتوفور يتكون من جذع ضوئي وهياكل تشبه أوراق الشجر. تتشكل الجذور في قاعدة جيميتوفور. تتطور Gametangia من كلا الجنسين في ألعاب منفصلة. ينتج العضو الذكري (الأنثيريديوم) العديد من الحيوانات المنوية، بينما يشكل الأرشيغونيوم (العضو الأنثوي) بيضة واحدة. عند الإخصاب، تسبح الحيوانات المنوية أسفل الرقبة إلى المركز وتتحد مع البويضة داخل الأرشيغونيوم. ينقسم الزيجوت، الذي يحميه الأرشيغونيوم، وينمو إلى سبوروفيت، ولا يزال ملتصقًا بقدمه بالمشيج.

    آرت كونيكشن

    في الطحالب، تكون الفطريات المشيمية الناضجة أحادية الصبغية (1n) جذعًا نحيفًا وغير وعائي بأوراق ضبابية وغير وعائية. تنمو الجذور الشبيهة بالجذور من الأسفل. تنمو أنثيريديا الذكور وأنثى الأركيغونيا عند طرف الساق. تقوم الحيوانات المنوية بتخصيب البويضات، وتنتج زيجوت ثنائي الصبغيات (2n) داخل هيكل يشبه الوعاء يسمى المركز داخل الرأس الأرجيتوني. ينمو الجنين ليصبح سبوروفيت يظهر مثل زهرة من المزهرية. تخضع البوغرويت للانقسام الاختزالي لإنتاج جراثيم أحادية الصبغيات (1n) تنمو لإنتاج نباتات مشيمية ناضجة، لتكمل الدورة.
    الشكل\(\PageIndex{6}\): يوضح هذا الرسم التوضيحي دورة حياة الطحالب. (الائتمان: تعديل العمل من قبل ماريانا رويز فيلاريال)

    أي العبارات التالية عن دورة حياة الطحالب خاطئة؟

    1. المشيجيت الناضج هو أحادي الصيغة الصبغية.
    2. تنتج البوروفيت جراثيم أحادية الصبغيات.
    3. براعم الكاليبترا لتشكيل مشيج ناضج.
    4. يوجد الزيجوت في المركز.

    تحتوي المجموعة النحيلة (الجمع، السيتا)، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{7}\)، على خلايا أنبوبية تنقل العناصر الغذائية من قاعدة البوروفيت (القدم) إلى السوبرانيوم أو الكبسولة.

    تظهر الأوراق في الصورة على هيئة سيقان طويلة ونحيلة ومنحنية مع كبسولات بيضاوية الشكل عند الأطراف.
    الشكل\(\PageIndex{7}\): تُظهر هذه الصورة السيقان النحيلة الطويلة، المسماة السيتي، المتصلة بكبسولات الطحلب Thamnobryum alopecurum. (الائتمان: تعديل العمل من قبل هيرمان شاشنر)

    تزيد بنية تسمى البيريستوم من انتشار الجراثيم بعد سقوط طرف الكبسولة عند التشتت. يتكون النسيج المتراكز حول فم الكبسولة من وحدات مثلثة محكمة الغلق تشبه إلى حد ما «الأسنان»؛ وتفتح وتغلق هذه الوحدات اعتمادًا على مستويات الرطوبة، وتطلق الجراثيم بشكل دوري.

    ملخص

    تعتبر النباتات غير الوعائية الخالية من البذور صغيرة الحجم، حيث تعتبر النباتات المشيجية هي المرحلة المهيمنة من دورة الحياة. بدون نظام الأوعية الدموية والجذور، فإنها تمتص الماء والمواد المغذية على جميع أسطحها المكشوفة. تشمل المجموعات الرئيسية الثلاث، التي تُعرف مجتمعة باسم النباتات البريوفيتية، الديدان الكبدية، والديدان، والطحالب. تعتبر نباتات Liverworts أكثر النباتات بدائية وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالنباتات البرية الأولى. طورت Hornworts الثغور وتمتلك كلوروبلاست واحدًا لكل خلية. تحتوي الطحالب على خلايا موصلة بسيطة وترتبط بالركيزة بواسطة الجذور. يستعمرون الموائل القاسية ويمكنهم استعادة الرطوبة بعد الجفاف. سبورانيوم الطحلب عبارة عن هيكل معقد يسمح بإطلاق الجراثيم بعيدًا عن النبات الأم.

    اتصالات فنية

    الشكل\(\PageIndex{6}\): أي العبارات التالية عن دورة حياة الطحالب خاطئة؟

    1. المشيجيت الناضج هو أحادي الصيغة الصبغية.
    2. تنتج البوروفيت جراثيم أحادية الصبغيات.
    3. براعم الروزويد لتشكيل نبات مشيجي ناضج.
    4. يوجد الزيجوت في المركز.
    إجابة

    ج.

    مسرد المصطلحات

    كبسولة
    حالة السوبرانيوم في الطحالب
    جيما
    (صيغة الجمع، الأحجار الكريمة) جزء من الورقة ينتشر للتكاثر اللاجنسي
    هورنمورتس
    مجموعة من النباتات غير الوعائية التي تظهر فيها الثغور
    ليفيروورثس
    المجموعة الأكثر بدائية من النباتات غير الوعائية
    الطحالب
    مجموعة من الكائنات الحية التي يظهر فيها نظام موصل بدائي
    peristome
    الأنسجة التي تحيط بفتحة الكبسولة وتسمح بالإفراز الدوري للأبواغ
    بروتونيما
    مجموعة من الشعيرات أحادية الخلية التي تتكون من البوغ أحادي الخلية
    جذويدس
    خيوط رقيقة تثبت النبات على الركيزة
    مقعد
    ساق يدعم الكبسولة في الطحالب