26.3: Angiosperms

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza kwa nini angiosperms ni aina kubwa ya maisha ya mmea katika mazingira mengi ya duniani
• Eleza sehemu kuu za maua na madhumuni yao
• Maelezo ya mzunguko wa maisha ya angiosperm
• Jadili makundi mawili makuu ya mimea ya maua

Kutoka mwanzo wao wanyenyekevu na bado Obscure wakati wa mapema kipindi Jurassic, angiosperms - au mimea ya maua-wamebadilika kutawala mazingira ya duniani (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Ikiwa na spishi zaidi ya 250,000, phylum ya angiosperm (Anthophyta) ni ya pili kwa wadudu tu kwa suala la mseto.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Maua haya yanakua katika mpaka wa bustani ya mimea huko Bellevue, WA. Mimea ya maua hutawala mandhari ya duniani. Rangi wazi ya maua ni kukabiliana na pollination na wanyama kama vile wadudu na ndege. (mikopo: Myriam Feldman)

Mafanikio ya angiosperms yanatokana na miundo miwili ya uzazi wa riwaya: maua na matunda. Kazi ya maua ni kuhakikisha pollination. Maua pia hutoa ulinzi kwa ovule na kuendeleza kiinitete ndani ya chombo. Kazi ya matunda ni usambazaji wa mbegu. Pia hulinda mbegu zinazoendelea. Miundo tofauti ya matunda au tishu juu ya matunda-kama vile nyama tamu, mabawa, parachuti, au miiba ambayo kunyaa-kutafakari mikakati ya kutawanyika ambayo husaidia kueneza mbegu.

Maua

Maua ni majani yaliyobadilishwa, au sporophylls, yaliyoandaliwa karibu na kilele cha kati. Ingawa hutofautiana sana kwa kuonekana, maua yote yana miundo sawa: sepals, petals, carpels, na stamens. Peduncle inaunganisha maua kwenye mmea. Whorl ya sepals (kwa pamoja inayoitwa calyx) iko chini ya peduncle na inafunga bud isiyofunguliwa ya maua. Sepals kawaida ni viungo vya photosynthetic, ingawa kuna baadhi ya tofauti. Kwa mfano, corolla katika maua na tulips ina sepals tatu na petals tatu ambazo zinaonekana karibu sawa. Petals, kwa pamoja corolla, ziko ndani ya whorl ya sepals na mara nyingi huonyesha rangi wazi ili kuvutia pollinators. Maua ya pollinated na upepo ni kawaida ndogo, manyoya, na kuibua inconspicuous. Sepals na petals pamoja huunda perianth. Viungo vya ngono (carpels na stamens) ziko katikati ya maua.

Kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\), mitindo, unyanyapaa, na ovules hufanya chombo cha kike: gynoecium au carpel. Muundo wa maua ni tofauti sana, na carpels inaweza kuwa ya umoja, nyingi, au fused. Vipande vingi vya fused vinajumuisha pistil. Megaspores na gametophytes ya kike huzalishwa na kulindwa na tishu zenye nene za carpel. Muundo mrefu, mwembamba unaoitwa mtindo unaongoza kutokana na unyanyapaa wa utata, ambapo poleni huwekwa, kwa ovari, iliyofungwa kwenye carpel. Ovari huwa na ovules moja au zaidi, ambayo kila mmoja itaendelea kuwa mbegu juu ya mbolea. Viungo vya uzazi wa kiume, stamens (kwa pamoja huitwa androecium), huzunguka carpel kuu. Stamens hujumuisha bua nyembamba inayoitwa filament na muundo kama sac iitwayo anther. Filament inasaidia anther, ambapo microspores huzalishwa na meiosis na kuendeleza kuwa nafaka za poleni.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Picha hii inaonyesha muundo wa maua kamilifu. Maua kamili huzalisha viungo vya kiume na vya kike vya maua. Maua yaliyoonyeshwa yana carpel moja tu, lakini baadhi ya maua yana nguzo ya carpels. Pamoja, carpels zote hufanya gynoecium. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Mariana Ruiz Villareal)

Matunda

Kama mbegu inavyoendelea, kuta za ovari hupanda na kuunda matunda. Mbegu huunda katika ovari, ambayo pia huongezeka kadiri mbegu zinavyokua. Katika botania, mbolea na mzima mzima, ovari iliyoiva ni matunda. Vyakula vingi vinavyoitwa mboga ni kweli matunda. Eggplants, zukini, maharage kamba, na pilipili kengele wote kitaalam matunda kwa sababu wao vyenye mbegu na ni inayotokana na tishu nene ovari. Acorns ni karanga, na whirligigigs ya maple yenye mabawa (jina lake la mimea ni samara) pia ni matunda. Botanists kuainisha matunda katika makundi zaidi ya dazeni mbili tofauti, chache tu ambayo ni kweli nyama na tamu.

Matunda ya kukomaa yanaweza kuwa nyama au kavu. Matunda ya nyama ni pamoja na berries inayojulikana, pesa, apples, zabibu, na nyanya. Mchele, ngano, na karanga ni mifano ya matunda kavu. Tofauti nyingine ni kwamba sio matunda yote yanayotokana na ovari. Kwa mfano, jordgubbar zinatokana na chombo na apples kutoka pericarp, au hypanthium. Matunda mengine yanatokana na ovari tofauti katika maua moja, kama vile raspberry. Matunda mengine, kama vile mananasi, hutengenezwa kutoka kwa makundi ya maua. Zaidi ya hayo, baadhi ya matunda, kama watermelon na machungwa, na rinds. Bila kujali jinsi wanavyoundwa, matunda ni wakala wa kueneza mbegu. Aina ya maumbo na sifa zinaonyesha hali ya kueneza. Upepo hubeba matunda kavu ya miti na dandelions. Maji husafirisha nazi zinazozunguka. Matunda mengine huvutia mimea na rangi au manukato, au kama chakula. Mara baada ya kuliwa, mbegu ngumu, zisizoingizwa zinatawanyika kupitia nyasi za herbivore. Matunda mengine yana burs na kulabu za kushikamana na manyoya na kukwama kwa wanyama.

Mzunguko wa Maisha ya Angiosperm

Watu wazima, au sporophyte, awamu ni awamu kuu ya mzunguko wa maisha ya angiosperm (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Kama gymnosperms, angiosperms ni heterosporous. Kwa hiyo, huzalisha microspores, ambayo itazalisha nafaka za poleni kama gametophytes ya kiume, na megaspores, ambayo itaunda ovule iliyo na gametophytes ya kike. Ndani ya microsporangia ya anthers, gametophytes ya kiume hugawanyika na meiosis ili kuzalisha microspores haploid, ambayo, kwa upande wake, hupitia mitosis na hutoa nafaka za 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.

Sanaa Connection

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Mzunguko wa maisha wa angiosperm unaonyeshwa. Anthers na carpels ni miundo inayohifadhi gametophytes halisi: nafaka ya poleni na kifuko cha kiinitete. Mbolea mbili ni mchakato wa kipekee kwa angiosperms. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Mariana Ruiz Villareal)

Ikiwa maua hayakuwa na megasporangium, ni aina gani ya gamete haiwezi kuunda? Ikiwa maua hayakuwa na microsporangium, ni aina gani ya gamete haiwezi kuunda?

Ovule, iliyohifadhiwa ndani ya ovari ya carpel, ina megasporangium iliyohifadhiwa na tabaka mbili za integuments na ukuta wa ovari. Ndani ya kila megasporangium, megasporocyte hupata meiosis, huzalisha megaspores nne—tatu ndogo na moja kubwa. Megaspore kubwa tu huishi; inazalisha gametophyte ya kike, inayojulikana kama kifuko cha kiinitete. Megaspore hugawanya mara tatu ili kuunda hatua ya seli nane. Nne ya seli hizi kuhamia kila pole ya kifuko kiinitete; mbili kuja ikweta, na hatimaye fyuzi kuunda 2 n polar kiini; seli tatu mbali na yai fomu antipodals, na seli mbili karibu na yai kuwa synergids.

Mfuko wa kiinitete wenye kukomaa una kiini kimoja cha yai, synergids mbili au seli za “msaidizi”, seli tatu za antipodal, na viini viwili vya polar katika kiini cha kati. Wakati nafaka ya poleni inakaribia unyanyapaa, tube ya poleni inatoka kwenye nafaka, inakua chini ya mtindo, na huingia kupitia micropyle: ufunguzi katika integuments ya ovule. Seli mbili za mbegu zinawekwa kwenye mfuko wa kiinitete.

Tukio la mbolea mara mbili hutokea. Mbegu moja na yai huchanganya, kutengeneza zygote ya diploid—kiinitete cha baadaye. Mbegu nyingine inaunganisha na nuclei ya 2 n polar, na kutengeneza kiini cha triploid ambacho kitaendeleza ndani ya endosperm, ambayo ni tishu ambazo hutumika kama hifadhi ya chakula. Zygote inakua ndani ya kiinitete na radicle, au mizizi ndogo, na moja (monocot) au mbili (dicot) viungo kama majani aitwaye cotyledons. Tofauti hii katika idadi ya majani ya embryonic ni msingi wa makundi mawili makubwa ya angiosperms: monocots na eudicots. Hifadhi ya chakula cha mbegu huhifadhiwa nje ya kiinitete, kwa namna ya wanga tata, lipids au protini. Cotyledons hutumika kama mifereji ya kusambaza hifadhi ya chakula iliyovunjika kutoka kwenye tovuti yao ya kuhifadhi ndani ya mbegu kwa kiinitete kinachoendelea. Mbegu ina safu iliyoimarishwa ya vifungo vinavyotengeneza kanzu, endosperm yenye hifadhi ya chakula, na katikati, kiinitete kilichohifadhiwa vizuri.

Maua mengi ni monoecious au bisexual, ambayo ina maana kwamba wao kubeba stamens wote na carpels; aina chache tu binafsi pollinate. Maua ya monoecious pia hujulikana kama maua “kamilifu” kwa sababu yana aina zote mbili za viungo vya ngono (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Vikwazo vyote vya anatomia na mazingira vinakuza mbelewele za msalaba zinazopatanishwa na wakala wa kimwili (upepo au maji), au mnyama, kama vile wadudu au ndege. Msalaba pollination huongeza utofauti wa maumbile katika aina.

Tofauti za Angiosperms

Angiosperms huwekwa katika phylum moja: Anthophyta. Angiosperms ya kisasa inaonekana kuwa kikundi cha monophyletic, ambayo ina maana kwamba hutoka kwa babu moja. Mimea ya maua imegawanywa katika makundi mawili makuu, kulingana na muundo wa cotyledons, nafaka za poleni, na miundo mingine. Monocots ni pamoja na nyasi na maua, na eudicots au dicots huunda kundi la polyphyletic. Angiosperms ya msingi ni kundi la mimea ambayo inaaminika kuwa imeunganishwa kabla ya kujitenga katika monocots na eudicots kwa sababu zinaonyesha sifa kutoka kwa makundi yote mawili. Wao ni jumuishwa tofauti katika mipango mingi ya uainishaji. Magnoliidae (miti ya magnolia, laurels, na maua ya maji) na Piperaceae (pilipili) ni ya kundi la angiosperm la basal.

Angiosperms ya msingi

Magnoliidae inawakilishwa na magnolias: miti mirefu yenye kuzaa maua makubwa, yenye harufu nzuri ambayo yana sehemu nyingi na inachukuliwa kuwa ya kale (Kielelezo\(\PageIndex{4}\) d). Miti ya Laurel huzalisha majani yenye harufu nzuri na maua madogo, yasiyojulikana. Laurales hukua zaidi katika hali ya hewa ya joto na ni miti midogo na vichaka. Mimea inayojulikana katika kundi hili ni pamoja na laurel ya bay, mdalasini, kichaka cha viungo (Kielelezo\(\PageIndex{4}\) a), na mti wa avocado. Nymphaeales ni zikiwemo ya maua maji, lotus (Kielelezo\(\PageIndex{4}\) c), na mimea kama hiyo; aina zote kustawi katika biomes maji safi, na kuwa na majani kwamba kuelea juu ya uso wa maji au kukua chini ya maji. Maua ya maji yanapendekezwa hasa na wakulima, na kuwa na mabwawa ya mabwawa na mabwawa kwa maelfu ya miaka. Piperales ni kundi la mimea, vichaka, na miti midogo inayokua katika hali ya hewa ya kitropiki. Wana maua madogo bila petals ambayo yamepangwa kwa spikes ndefu. Spishi nyingi ni chanzo cha harufu nzuri au manukato, kwa mfano berries ya Piper nigrum (Kielelezo\(\PageIndex{4}\) b) ni peppercorns nyeusi inayojulikana ambayo hutumiwa kwa ladha sahani nyingi.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): (a) spicebush ya kawaida ni ya Laurales, familia moja kama mdalasini na bay laurel. Matunda ya (b) mmea wa Piper nigrum ni pilipili nyeusi, bidhaa kuu iliyofanyiwa biashara pamoja na njia za viungo. Angalia maua madogo, yasiyo ya unobtrusive, yaliyojaa makundi. (c) Maua ya Lotus, Nelumbo nucifera, yamepandwa tangu nyakati za kale kwa thamani yao ya mapambo; mizizi ya maua ya lotus huliwa kama mboga. Mbegu nyekundu za (d) mti wa magnolia, tabia ya hatua ya mwisho, zinaanza kuonekana. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Cory Zanker; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Franz Eugen Köhler; mikopo c: mabadiliko ya kazi na “berduchwal” /Flickr; mikopo d: mabadiliko ya kazi na “Coastside2"/Wikimedia Commons).

Monocots

Mimea katika kundi la monocot ni hasa kutambuliwa kama vile kwa kuwepo kwa cotyledon moja katika miche. Vipengele vingine vya anatomia vinavyoshirikiwa na monocots ni pamoja na mishipa inayoendeshwa sambamba na urefu wa majani, na sehemu za maua ambazo hupangwa kwa ulinganifu wa mara tatu au sita. Tissue ya kweli ya ngozi haipatikani mara kwa mara katika monocots. Katika mitende, tishu za mishipa na parenchyma zinazozalishwa na meristems ya msingi na ya sekondari huunda shina. Poleni kutoka angiosperms ya kwanza ilikuwa monosulcate, iliyo na fani moja au pore kupitia safu ya nje. Kipengele hiki bado kinaonekana katika monocots za kisasa. Tissue ya mishipa ya shina haipatikani kwa muundo wowote. Mfumo wa mizizi ni zaidi ya adventitious na isiyo ya kawaida nafasi, bila mizizi kubwa ya bomba. Monocots ni pamoja na mimea inayojulikana kama vile maua ya kweli (ambayo ni asili ya jina lao mbadala la Liliopsida), orchids, nyasi, na mitende. Mazao mengi muhimu ni monocots, kama vile mchele na nafaka nyingine, mahindi, miwa, na matunda ya kitropiki kama ndizi na mananasi (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): mazao makubwa duniani ni mimea ya maua. (a) Mchele, (b) ngano, na (c) ndizi ni monocots, wakati (d) kabichi, (e) maharage, na (f) persikor ni dicots. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na David Nance, USDA ARS; mikopo b, c: mabadiliko ya kazi na Rosendahl; mikopo d: mabadiliko ya kazi na Bill Tarpenning, USDA; mikopo e: muundo wa kazi na Scott Bauer, USDA ARS; mikopo f: muundo wa kazi na Keith Weller, USDA)

Eudicots

Eudicots, au dicots kweli, ni sifa ya kuwepo kwa cotyledons mbili katika risasi zinazoendelea. Mishipa huunda mtandao katika majani, na sehemu za maua huja katika whorls nne, tano, au nyingi. Tissue ya mishipa huunda pete katika shina; katika monocots, tishu za mishipa hutawanyika katika shina. Eudicots inaweza kuwa herbaceous (kama nyasi), au kuzalisha tishu ngumu. Eudicots nyingi huzalisha poleni ambayo ni trisulcate au triporate, na mito mitatu au pores. Mfumo wa mizizi kawaida huwekwa na mizizi moja kuu iliyotengenezwa kutoka kwa radicle ya embryonic. Eudicots wanaunda theluthi mbili ya mimea yote ya maua. Tofauti kubwa kati ya monocots na eudicots ni muhtasari katika meza hapa chini. Aina nyingi zinaonyesha sifa ambazo ni za kikundi chochote; kwa hivyo, uainishaji wa mmea kama monocot au eudicot sio wazi kila wakati.

Jedwali\(\PageIndex{1}\): Kulinganisha Tabia za Miundo ya Monocots na Eudicots

Tabia	Monocot	Eudicot
Cotyledon	Moja	Mbili
Mishipa katika Majani	Sambamba	Mtandao (matawi)
Shina Mishipa Tishu	Watawanyika	Imepangwa katika muundo wa pete
Mizizi	Mtandao wa mizizi ya adventitious	Gonga mizizi na mizizi mingi ya mviringo
Poleni	Monosulcate	Trisulcate
Maua sehemu	Tatu au nyingi ya tatu	Nne, tano, nyingi ya nne au tano na whorls

Muhtasari

Angiosperms ni aina kubwa ya maisha ya mimea katika mazingira mengi duniani, inahusu asilimia 90 ya aina zote za mimea. Mazao mengi na mimea ya mapambo ni angiosperms. Mafanikio yao yanatokana na miundo miwili ya ubunifu ambayo inalinda uzazi kutokana na kutofautiana katika mazingira: maua na matunda. Maua yalitokana na majani yaliyobadilishwa. Sehemu kuu za maua ni sepals na petals, ambayo hulinda sehemu za uzazi: stamens na carpels. Stamens huzalisha gametes ya kiume katika nafaka za poleni. Vipande vyenye gametes ya kike (mayai ndani ya ovules), ambayo ni ndani ya ovari ya carpel. Ukuta wa ovari huongezeka baada ya mbolea, kukomaa katika matunda ambayo inahakikisha kuenea kwa upepo, maji, au wanyama.

Mzunguko wa maisha ya angiosperm unaongozwa na hatua ya sporophyte. Mbolea mbili ni tukio la kipekee kwa angiosperms. Mbegu moja katika poleni huzalisha yai, na kutengeneza zygote ya diploid, wakati mwingine unachanganya na viini viwili vya polar, na kutengeneza kiini cha triploid ambacho kinaendelea kuwa tishu za kuhifadhi chakula kinachoitwa endosperm. Mimea ya maua imegawanywa katika makundi mawili makuu, monocots na eudicots, kulingana na idadi ya cotyledons katika miche. Angiosperms ya msingi ni ya kizazi cha zamani kuliko monocots na eudicots.

Sanaa Connections

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Ikiwa maua hayakuwa na megasporangium, ni aina gani ya gamete haiwezi kuunda? Ikiwa maua hayakuwa na microsporangium, ni aina gani ya gamete haiwezi kuunda?

Jibu

Bila megasporangium, yai haiwezi kuunda; bila microsporangium, poleni haiwezi kuunda.

faharasa

mwingine

sac kama muundo katika ncha ya stamen ambayo nafaka poleni ni zinazozalishwa

Anthophyta

phylum ambayo angiosperms ni mali

angiosperms ya basal

kundi la mimea ambayo pengine matawi mbali kabla ya kujitenga monocots na eudicots

kalisi

whorl ya sepals

carpel

kitengo kimoja cha pistil

corolla

ukusanyaji wa petals

cotyledon

jani la kwanza linaloendelea katika zygote; monocots zina cotyledon moja, na dicots zina cotyledons mbili

dikot

(pia, eudicot) kuhusiana na kundi la angiosperms ambao majani yana cotyledons mbili

uzi

shina nyembamba inayounganisha anther kwa msingi wa maua

gynoecium

(pia, carpel) muundo ambao hufanya chombo cha uzazi wa kike

fanana na mitishamba

nyasi kama kupanda liko na kukosekana kwa tishu ngumu

monocot

kikundi kinachohusiana cha angiosperms ambacho huzalisha majani na cotyledon moja na poleni yenye ridge moja

ovari

chumba ambayo ina na kulinda ovule au megasporangium kike

perianth

sehemu ya mmea yenye calyx (sepals) na corolla (petals)

petali

iliyopita jani mambo ya ndani kwa sepals; petals colorful kuvutia pollinators wanyama

pistil

fused kundi la carpels

sepal

iliyopita jani kwamba encloses bud; muundo wa nje wa maua

stamen

muundo ambao una viungo vya uzazi wa kiume

unyanyapaa

kushinda muundo wa carpel ambapo poleni ni zilizoingia

mtindo

muda mrefu, nyembamba muundo kwamba viungo unyanyapaa kwa ovari