14.3: Mimea ya mbegu - Gymnosperms
- Page ID
- 174481
Mimea ya kwanza ya kutawala ardhi ilikuwa inawezekana kuhusiana kwa karibu na mosses ya kisasa (bryophytes) na inadhaniwa kuwa imeonekana miaka milioni 500 iliyopita. Walifuatiwa na liverworts (pia bryophytes) na mimea ya mishipa ya asili, pterophytes, ambayo ferns za kisasa zinatokana. Mzunguko wa maisha ya bryophytes na pterophytes unahusishwa na mbadala ya vizazi. Kukamilika kwa mzunguko wa maisha inahitaji maji, kama gametes ya kiume inapaswa kuogelea kwenye gametes ya kike. Gametophyte ya kiume hutoa mbegu, ambayo inapaswa kuogelea—inayoendeshwa na bendera yao—ili kufikia na kuzalisha gamete au yai ya kike. Baada ya mbolea, zygote hukua na kukua katika sporophyte, ambayo kwa upande wake itaunda sporangia, au “vyombo vya spore,” ambapo seli za mama hupata meiosis na kuzalisha spores haploid. Kuondolewa kwa spores katika mazingira mazuri itasababisha kuota na kizazi kipya cha gametophytes.
Mageuzi ya mimea ya mbegu
Katika mimea ya mbegu, mwenendo wa mabadiliko ulisababisha kizazi kikubwa cha sporophyte, ambapo kizazi kikubwa na kikubwa zaidi cha mazingira kwa aina ni mmea wa diploid. Wakati huo huo, mwenendo huo ulisababisha kupungua kwa ukubwa wa gametophyte, kutoka kwa muundo unaojulikana hadi kwenye nguzo ndogo ya seli zilizofungwa katika tishu za sporophyte. Mimea ya chini ya mishipa, kama vile mosses ya klabu na ferns, ni zaidi ya homosporous (huzalisha aina moja tu ya spore). Kwa upande mwingine, mimea yote ya mbegu, au spermatophytes, ni heterosporous, kutengeneza aina mbili za spores: megaspores (kike) na microspores (kiume). Megaspores huendeleza kuwa gametophytes ya kike inayozalisha mayai, na microspores hukomaa kuwa gametophytes ya kiume inayozalisha mbegu. Kwa sababu gametophytes kukomaa ndani ya spores, hawana maisha ya bure, kama vile gametophytes ya mimea mingine isiyo na mbegu. Mimea isiyo na mbegu isiyo na mbegu huonekana kama watangulizi wa mabadiliko ya mimea ya mbegu.
Mbegu na poleni- marekebisho mawili kwa ukame—kutofautisha mimea ya mbegu kutoka kwa mimea mingine (isiyo na mbegu) ya mishipa. Marekebisho yote yalikuwa muhimu kwa ukoloni wa ardhi. Fossils kuweka mwanzo tofauti mimea mbegu katika takriban 350 miaka milioni iliyopita. Rekodi ya kwanza ya kuaminika ya gymnosperms inaanza kuonekana kwao kwa kipindi cha Carboniferous (miaka milioni 359—299 iliyopita). Gymnosperms zilitanguliwa na progymnosperms (“mimea ya kwanza ya mbegu za uchi”). Hili lilikuwa kundi la mpito la mimea iliyofanana na conifers (“cone bearers”) kwa sababu ilizalisha kuni kutokana na ukuaji wa sekondari wa tishu za mishipa; hata hivyo, bado walizalisha tena kama ferns, ikitoa spora kwa mazingira. Katika zama za Mesozoic (miaka milioni 251—65.5 iliyopita), gymnosperms iliongoza mazingira. Angiosperms ilichukua katikati ya kipindi cha Cretaceous (miaka milioni 145.5-65.5 iliyopita) katika zama za Mesozoic marehemu, na tangu hapo zimekuwa kikundi kikubwa cha mimea katika biomes nyingi duniani.
Miundo miwili ya ubunifu ya poleni na mbegu iliruhusu mimea ya mbegu kuvunja utegemezi wao juu ya maji kwa ajili ya kuzaa na maendeleo ya kiinitete, na kushinda nchi kavu. Mbegu za poleni hubeba gametes ya kiume ya mmea. Seli ndogo za haploidi (1 n) zimefungwa kwenye kanzu ya kinga inayozuia kukausha (kukausha nje) na uharibifu wa mitambo. Poleni inaweza kusafiri mbali na sporophyte iliyoichukua, kueneza jeni za mmea na kuepuka ushindani na mimea mingine. Mbegu hutoa ulinzi wa kiinitete, chakula na utaratibu wa kudumisha dormancy kwa makumi au hata maelfu ya miaka, na kuruhusu kuishi katika mazingira magumu na kuhakikisha kuota wakati hali ya ukuaji ni mojawapo. Mbegu zinaruhusu mimea kueneza kizazi kijacho kupitia nafasi na wakati wote. Kwa faida hizo za mabadiliko, mimea ya mbegu imekuwa kundi la mafanikio zaidi na la kawaida la mimea.
Gymnosperms
Gymnosperms (“mbegu ya uchi”) ni kundi tofauti la mimea ya mbegu na ni paraphyletic. Makundi ya paraphyletic hayajumuishi wazao wa babu moja ya kawaida. Tabia za Gymnosperm zinajumuisha mbegu za uchi, gametes tofauti za kike na za kiume, mbelewele na upepo, na tracheids, ambazo husafirisha maji na solutes katika mfumo wa mishipa.
Mzunguko wa Maisha ya Conifer
Miti ya pine ni conifers na hubeba sporophylls ya kiume na ya kike kwenye mmea huo. Kama gymnosperms zote, pines ni heterosporous na kuzalisha microspores kiume na megaspores kike. Katika mbegu za kiume, au mbegu za staminate, microsporocytes hutoa microspores na meiosis. Microspores kisha kuendeleza katika nafaka poleni. Kila nafaka ya poleni ina seli mbili: kiini kimoja cha kuzalisha ambacho kitagawanywa katika mbegu mbili, na kiini cha pili ambacho kitakuwa kiini cha bomba la poleni. Katika chemchemi, miti ya pine hutoa kiasi kikubwa cha poleni ya njano, ambayo hufanywa na upepo. Baadhi ya gametophytes itashuka kwenye koni ya kike. Bomba la poleni linakua kutoka nafaka ya poleni polepole, na kiini cha kuzalisha katika nafaka ya poleni hugawanyika katika seli mbili za mbegu na mitosis. Moja ya seli za kiume hatimaye kuunganisha kiini chake cha haploidi na kiini cha haploidi cha kiini cha yai katika mchakato wa mbolea.
Mbegu za kike, au mbegu za ovulate, zina vyenye ovules mbili kwa kiwango. Megasporocyte moja hupata meiosis katika kila ovule. Kiini kimoja cha haploidi kinachoendelea tu kitaendelea kuwa gametophyte ya kike ya multicellular ambayo inafunga yai. Juu ya mbolea, zygote itatoa kupanda kwa kiinitete, ambacho kinafungwa katika kanzu ya mbegu ya tishu kutoka kwa mmea wa mzazi. Mbolea na maendeleo ya mbegu ni mchakato mrefu katika miti ya pine-inaweza kuchukua hadi miaka miwili baada ya pollination. Mbegu inayotengenezwa ina vizazi vitatu vya tishu: kanzu ya mbegu inayotokana na tishu za mmea wa mzazi, gametophyte ya kike ambayo itatoa virutubisho, na kiinitete yenyewe. Kielelezo\(\PageIndex{1}\) kinaonyesha mzunguko wa maisha ya conifer.
UHUSIANO WA S
Je! Ni hatua gani fomu ya zygote ya diploid?
- wakati koni ya kike inapoanza kuchuja kutoka kwenye mti
- wakati kiini mbegu na yai kiini fuse
- wakati mbegu zinashuka kutoka kwenye mti
- wakati tube ya poleni inapoanza kukua
DHANA KATIKA HATUA
Tazama video hii ili uone mchakato wa uzalishaji wa mbegu katika gymnosperms.
Tofauti za Gymnosperms
Gymnosperms ya kisasa huwekwa katika mgawanyiko mkubwa manne na hujumuisha aina 1,000 zilizoelezwa. Coniferophyta, Cycadophyta, na Ginkgophyta ni sawa katika uzalishaji wao wa cambium sekondari (seli zinazozalisha mfumo wa mishipa ya shina au shina) na muundo wao wa maendeleo ya mbegu, lakini hazihusiani kwa karibu na phylogenetically kwa kila mmoja. Gnetophyta huchukuliwa kuwa kundi la karibu zaidi na angiosperms kwa sababu zinazalisha tishu za kweli za xylem ambazo zina tracheids na vipengele vya chombo.
Conifers
Conifers ni phylum kubwa ya gymnosperms, na aina nyingi za aina. Wengi ni miti mirefu ambayo kwa kawaida hubeba majani kama wadogo au sindano. Sura nyembamba ya sindano na cuticle yao ya waxy hupunguza kupoteza maji kwa njia ya transpiration. Snow slides kwa urahisi mbali na majani ya sindano, kuweka mwanga mzigo na kupungua kwa matawi. Mabadiliko haya kwa hali ya hewa ya baridi na kavu huelezea predominance ya conifers katika urefu wa juu na katika hali ya hewa ya baridi. Conifers ni pamoja na miti ya kawaida ya kijani, kama vile pines, spruces, firs, mierezi, sequoias, na yews (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Aina chache ni deciduous na kupoteza majani yao yote mara moja katika kuanguka. Larch ya Ulaya na tamarack ni mifano ya conifers deciduous. Miti mingi ya coniferous huvunwa kwa massa ya karatasi na mbao. Miti ya conifers ni ya kwanza zaidi kuliko kuni ya angiosperms; ina tracheids, lakini hakuna vipengele vya chombo, na inajulikana kama “kuni laini.”
Cycads
Cycads kustawi katika hali ya hewa kali na mara nyingi makosa kwa mitende kwa sababu ya sura ya kubwa, majani yao kiwanja. Wao hubeba mbegu kubwa, na kwa kawaida kwa gymnosperms, inaweza kuwa na pollinated na mende, badala ya upepo. Waliongoza mazingira wakati wa umri wa dinosaurs katika zama za Mesozoic (miaka milioni 251—65.5 iliyopita). Aina mia moja tu au zaidi ya cycad iliendelea kwa nyakati za kisasa. Wanakabiliwa na kutoweka iwezekanavyo, na spishi kadhaa zinalindwa kupitia mikataba ya kimataifa. Kwa sababu ya sura yao ya kuvutia, mara nyingi hutumiwa kama mimea ya mapambo katika bustani (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).
Gingkophytes
Aina moja ya kuishi ya ginkgophyte ni Ginkgo biloba (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Majani yake yenye umbo la shabiki, ya kipekee kati ya mimea ya mbegu kwa sababu huwa na muundo wa venation wa dichotomous, hugeuka njano katika vuli na kuanguka kutoka kwenye mmea. Kwa karne nyingi, watawa wa Buddhist walilima Ginkgo biloba, kuhakikisha uhifadhi wake. Inapandwa katika maeneo ya umma kwa sababu ni sugu isiyo ya kawaida kwa uchafuzi wa mazingira. Viungo vya kiume na vya kike vinapatikana kwenye mimea tofauti. Kawaida, miti ya kiume tu hupandwa na wakulima kwa sababu mbegu zinazozalishwa na mmea wa kike zina harufu ya kuweka mbali ya siagi ya rancid.
Gnetophytes
Gnetophytes ni jamaa wa karibu zaidi na angiosperms za kisasa, na ni pamoja na genera tatu tofauti za mimea. Kama angiosperms, wana majani mapana. Aina za Gnetum ni zaidi ya mizabibu katika maeneo ya kitropiki na subtropical. Spishi moja ya Welwitschia ni mmea usio wa kawaida, unaokua chini hupatikana katika jangwa la Namibia na Angola. Inaweza kuishi hadi miaka 2000. Jenasi Ephedra inawakilishwa Amerika ya Kaskazini katika maeneo kavu ya kusini magharibi mwa Marekani na Mexico (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Majani madogo ya Ephedra, kama wadogo ni chanzo cha ephedrine ya kiwanja, ambayo hutumiwa katika dawa kama decongestant yenye nguvu. Kwa sababu ephedrine ni sawa na amfetamini, wote katika muundo wa kemikali na athari za neva, matumizi yake ni vikwazo kwa dawa za dawa. Kama angiosperms, lakini tofauti na gymnosperms nyingine, gnetophytes wote wana vipengele vya chombo katika xylem yao.
DHANA KATIKA HATUA
Tazama video hii ya BBC inayoelezea ajabu ya Welwitschia.
Muhtasari
Gymnosperms ni mimea ya mbegu ya heterosporous inayozalisha mbegu za uchi. Walionekana katika kipindi cha Carboniferous (miaka milioni 359—299 iliyopita) na walikuwa maisha makubwa ya mimea wakati wa zama za Mesozoic (miaka milioni 251—65.5 iliyopita). Gymnosperms ya kisasa ni ya mgawanyiko minne. Mgawanyiko coniferophyta-conifers—ni mimea yenye nguvu sana kwenye miinuko ya juu na latitudo. Cycads inafanana na mitende na kukua katika hali ya hewa ya kitropiki. Gingko biloba ni spishi pekee ya mgawanyiko Gingkophyta. Mgawanyiko wa mwisho, Gnetophytes, ni kundi tofauti la aina zinazozalisha vipengele vya chombo katika kuni zao.
Sanaa Connections
Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Katika hatua gani fomu ya zygote ya diploid?
Wakati mbegu kike huanza bud kutoka mti
B. kiini mbegu na yai kiini Fyuzi
C. mbegu tone kutoka mti D. wakati mbegu tone kutoka mti
D. wakati tube poleni huanza kukua
- Jibu
-
B. aina ya zygote ya diploid baada ya tube ya poleni imekamilika ili kiini cha kiume cha uzazi (mbegu) kinaweza kuunganisha na yai ya kike.
faharasa
- koni
- strobilus ovulate juu ya gymnosperms ambayo ina ovules
- misonobari
- mgawanyiko mkubwa wa gymnosperms na aina nyingi za aina
- cycad
- mgawanyiko wa gymnosperms unaokua katika hali ya hewa ya kitropiki na hufanana na mitende
- gingkophyte
- mgawanyiko wa gymnosperm na aina moja hai, Gingko biloba, mti wenye majani ya shabiki
- gnetophyte
- mgawanyiko wa gymnosperms na vipengele mbalimbali vya kimaumbile vinavyozalisha vipengele vya chombo katika tishu zao za ngozi
- gymnosperm
- mmea wa mbegu na mbegu za uchi (mbegu zilizo wazi kwenye majani yaliyobadilishwa au kwenye mbegu)
- megasporocyte
- kiini cha mama cha megaspore; spore kubwa ambayo inakua katika gametophyte ya kike katika mmea wa heterosporous
- microsporocyte
- ndogo spore ambayo inazalisha gametophyte kiume katika mmea heterosporous