معلومة

10.11: مقدمة في نباتات البذور - علم الأحياء


تصنيف نباتات البذور

لا تعتمد أشجار النخيل المورقة على الشواطئ الاستوائية على المياه لتشتت حبوب اللقاح أو الإخصاب أو بقاء البيضة الملقحة - على عكس الطحالب والأعشاب الكبدية والسراخس في التضاريس. تقدر قيمة خشخاش الأفيون المبهرج كزهرة زينة وكمصدر للمركبات الأفيونية القوية.

ما سوف تتعلم القيام به

  • وصف التاريخ التطوري لنباتات البذور
  • التعرف على الخصائص الرئيسية لعاريات البذور
  • التعرف على الخصائص الرئيسية لكاسيات البذور
  • ناقش الأدوار التي تلعبها النباتات في النظم البيئية

نشاطات التعلم

تشمل الأنشطة التعليمية لهذا القسم ما يلي:

  • تطور نباتات البذور
  • عاريات البذور
  • كاسيات البذور
  • دور نباتات البذور
  • الفحص الذاتي: نباتات البذور

تهيمن النباتات على العالم الطبيعي وهي مصدر الطاقة لغالبية الكائنات الأرضية الأخرى. تنحدر النباتات الحديثة من نبات أسلاف عاش في بيئة مائية. سوف ندرس التاريخ التطوري للمملكة النباتية لفهم القوى الانتقائية التي شكلت تطور النباتات وأدت إلى تنوع الأشكال الموجودة اليوم بشكل أفضل.

سنقوم أولاً بفحص أوجه التشابه والاختلاف بين أعضاء المملكة Plantae والطحالب الحمراء والبنية والخضراء التي تمت مراجعتها في البرنامج التعليمي السابق. من بين الفئات الثلاث من الطحالب ، تعد الطحالب الخضراء أقرب الأقارب الأحياء لنباتات الأرض الحديثة. تكيفات الانتقال من موائل مائية إلى موائل أرضية تميز أعضاء المملكة النباتية ، لذلك ستتم مناقشة هذه الميزات بالتفصيل. كانت النباتات تتطور منذ 450 مليون سنة على الأقل ، وبناءً على سماتها التكيفية الرئيسية ، تم التعرف حاليًا على أربع سلالات نباتية رئيسية (مجموعات تصنيفية). سيقدم هذا البرنامج التعليمي كل مجموعة من هذه المجموعات. سيصف أيضًا النباتات غير الوعائية ، وهي أكثر السلالات النباتية بدائية.

خلال البرامج التعليمية التي تناقش تطور النبات وتنوعه ، ستكون الإستراتيجية الجيدة هي فهم الخصائص الرئيسية لكل مجموعة ، وما هي الخصائص الفريدة أو المشتركة لكل مجموعة ، وكيف تعكس هذه الخصائص التكيف مع الظروف البيئية المختلفة. بنهاية هذا البرنامج التعليمي ، يجب أن يكون لديك فهم عملي لما يلي:

  • أصول الحياة النباتية والعوامل الرئيسية التي تساهم في تطورها
  • ميزات النبات التي تتكيف مع البيئة الأرضية
  • السلالات النباتية الرئيسية والسمات التي تميز كل مجموعة
  • العلاقات التطورية بين النباتات غير الوعائية والنباتات الوعائية الخالية من البذور ونباتات البذور غير المزهرة ونباتات البذور المزهرة
  • الخصائص المميزة للنباتات غير الوعائية ودورات حياتها

أنواع إنبات البذور (مع رسم بياني)

في هذا النوع من الإنبات ، لا تخرج الفلقات من سطح التربة. في مثل هذه البذور ، يستطيل epicotyl (أي جزء من المحور الجنيني بين plumule و cotyledons) لدفع الريش خارج التربة. تظهر جميع أحادي الفلقة إنبات hypogeal (الشكل 4.3 ، 4.4 ، 4.5). من بين ثنائية الفلقة ، الجرام ، البازلاء (الشكل 4.2) ، الفول السوداني هي بعض الأمثلة الشائعة على إنبات hypogeal.

في أحادي الفلقة (على سبيل المثال ، القمح والذرة والأرز وجوز الهند) يخرج الجذور والريش عن طريق ثقب coleorrhiza و coleoptile على التوالي. ينمو الريش إلى أعلى ويخرج الورقة الأولى من القرمزي. يشكل الجذر الجذر الأساسي الذي سرعان ما يتم استبداله بالعديد من الجذور الليفية.

(ط) إنبات بذور البازلاء:

البذرة تشرب الماء وتنتفخ. يخرج الجذر ويخترق التربة أولاً ويشكل نظام الجذر عن طريق إعطاء فروع ثانوية. إنه نبات epicotyls الذي ينمو أولاً. ينحني ويحمل الريش فوق الأرض. سرعان ما يشكل الريش التصوير الجوي. تظل الفلقات تحت التربة في جميع أنحاء (الشكل 4.2).

(2) إنبات حبوب الذرة:

تشرب الحبوب الماء من التربة الرطبة. تخترق الألوان قاعدة الثمرة (الفاكهة) وتظهر كمقبض لامع. بعد في بعض الأحيان ، يتمزق coleorhiza بسبب نمو الجذور. بعد وقت ما يخرج زهرة الجرس.

تتطور ثلاثة جذور منوية من فوق الجذر (لكن يختلف العدد). تستمر الجذور والجذور المنوية ذات الفرعين طوال عمر النبات. تتشكل الجذور العرضية من العقد السفلية فوق الميزوكوتيل (الشكل 4.3).

(3) إنبات حبوب القمح:

تتشابه تفاصيل إنبات حبوب القمح (الشكل 4.4) مع تفاصيل إنبات حبوب الذرة. تظهر حبوب القمح إنبات hypogeal.

(4) إنبات جوز الهند (Cocos nucifera):

أثناء الإنبات ، يشكل الطرف السفلي للجنين النبتة التي تبدأ في النمو كهيكل إسفنجي داخل السويداء. يزداد حجم الفلقة الإسفنجية لأنها تمتص المواد الغذائية المخزنة في السويداء. يتطور الطرف العلوي للجنين من خلال & # 8216eye & # 8217 التي تحمل الجذر والريش.

يخترق الريش القشرة الليفية ويظهر مثل القرن. يؤدي هذا إلى تطوير اللقطة الهوائية حتى قبل أن تتلامس الجذور مع التربة. فشل الجذور في التطور أكثر من ذلك ، لكن عدة جذور عرضية تنمو من قاعدة الريش. تتأسس الشتلات حيث تخترق الجذور العرضية التربة (الشكل 4.5).

نوع # 2. إنبات Epigeal:

في البذور ذات الإنبات اللساني ، يتم إحضار الفلقات فوق التربة بسبب استطالة hypocotyl. في الخروع ، القطن ، الباباي ، البصل (الأشكال 4.7. ، 4.8) ، يمكن رؤية الأوراق الخضراء المسطحة مثل الفلقات في الشتلات الصغيرة. هنا تقوم الفلقات ، بالإضافة إلى تخزين الطعام ، بعملية التمثيل الضوئي حتى تصبح الشتلات مستقلة. في بعض النباتات الأخرى مثل الفاصوليا ، تكون الفلقات كثيفة ، ولا تصبح شبيهة بأوراق الشجر ، فهي تتقشر وتسقط بعد أن تستهلك الشتلات احتياطياتها الغذائية.

(1) إنبات القرع (Cucurbita maxima):

يخرج الجذر المستقيم من البذرة ويثبت البذرة في التربة مع نمو الجذور الثانوية من الجذر. بعد ذلك ، ينمو الهايبوكوتيل بسرعة كبيرة بحيث يشكل حلقة تخرج من التربة وتسحب ما تبقى من البذرة. يتم التخلص من طبقة البذرة وتفتح الفلقات مثل ورقتين ، وتصبح خضراء وكبيرة ورقيقة بحيث تبدو وتتصرف مثل الأوراق العادية. يصبح الريش داخل الفلقات مكشوفًا وسرعان ما ينمو في اللقطة الهوائية (الشكل 4.6).

(2) إنبات الخروع (Ricinus communis):

تشرب البذرة الماء وتنفجر الخصية بالقرب من الدمامل وينمو الجذر. بعد أن ينمو هذا hypocotyl بسبب اثنين من النبتات الورقية المحاطة بالسويداء يتم سحبها من التربة. تخرج الفلقات من السويداء عند استهلاكها. تصبح الفلقات خضراء وشبيهة بأوراق الشجر ، بينما يتطور الريش ببطء إلى نبتة مورقة. ذبلت بقايا السويداء وتسقط (الشكل 4.7).

(3) إنبات بذور البصل:

في هذه الحالة ، ينمو الجذر وكذلك قاعدة كيس الصفن (النبتة) من البذرة. تخترق الجذور التربة ، بينما يبقى الطرف الآخر من الفلقة داخل السويداء ويمتص المواد الغذائية. تنمو قاعدة الفلقة أكثر ، وتتحول إلى اللون الأخضر وتدفع البذور خارج التربة. الريش غير مرئي طالما أنه مغطى بقاعدة الفلقة على شكل غمد فوق الجذر مباشرة.

يخترق الريش الآن غمد الفلقة ويشكل أول ورقة أوراق أسطوانية. في هذه الأثناء ، تتطور الجذور العرضية من فوق الجذور وتشكل نظام جذر ليفي (الشكل 4.8) (في هذه الحالة يتم دفع البذرة خارج التربة عن طريق النمو في القاعدة إلى الفلقة وليس عن طريق نمو hypocotyl).

اكتب # 3. Vivipary (إنبات ولود):

Vivipary هي ظاهرة ولادة الصغار في مرحلة متقدمة من النمو. يحدث في الثدييات (بين الحيوانات) ونباتات المنغروف. في نباتات المنغروف (مثل Rhizophora و Sonneratia و Heritiera) لا يمكن أن تنبت البذور على الأرض بسبب المحتوى الملح المفرط ونقص الأكسجين في موائل المستنقعات. في مثل هذه النباتات ، فإن سكون البذور غائب.

يستمر جنين البذرة (الموجود داخل الثمرة) في النمو بينما يرتبط الأخير بالنبات الأم. يطول Hypocotyl ويدفع الجذر خارج البذرة والفاكهة. يستمر النمو حتى يصبح طول hypocotyl والجذر عدة سنتيمترات (أكثر من 70 سم في Rhizophora). تصبح الشتلات ثقيلة.

ونتيجة لذلك ، ينقطع اتصاله بالفاكهة ويسقط في الماء الموحل الغني بالملح في مثل هذا الوضع بحيث يبقى الريش خارج الماء المالح بينما يتم تثبيت طرف الجذر في الوحل. هذا يحمي الريش. يشكل الجذر بسرعة جذورًا جديدة ويؤسس البذر كنبات جديد (الشكل 4.9).


نمو النبات: الخصائص والتطور والمراحل والعوامل

النمو هو مظهر من مظاهر الحياة. جميع الكائنات الحية ، الأبسط والأكثر تعقيدًا ، تتغير ببطء طوال فترة بقائها على قيد الحياة. إنهم يحولون المواد إلى المزيد من أنفسهم.

من مكونات مثل المعادن والبروتينات والكربوهيدرات والدهون والفيتامينات والهرمونات وما إلى ذلك ، تشكل الكائنات الحية بروتوبلازمًا إضافيًا. يسمى تكوين البروتوبلازم بالاستيعاب.

يستخدم جزء كبير من الغذاء الذي يصنعه النبات كمصدر للطاقة. قد يتم استهلاك الطعام بعد وقت قصير من إنتاجه ، أو قد يتم تخزينه واستخدامه كمصدر للطاقة للنبات أو نسله بعد أسابيع أو شهور أو حتى سنوات.

ومع ذلك ، فإن النبات السليم ينتج طعامًا أكثر مما هو ضروري للحفاظ على أنشطة مادته الحية ، ويمكن بناء الفائض ، بشكل أو بآخر ، في أنسجته ، مما ينتج بروتوبلازمًا جديدًا وجدران خلوية جديدة وبالتالي تعزيز نمو جسم النبات. يمثل النمو فائض التمثيل الغذائي البناء على المدمر.

يتضمن النمو زيادة لا رجعة فيها في الحجم والتي عادة ، ولكن ليس بالضرورة ، مصحوبة بزيادة في الوزن الجاف. العملية الأساسية للنمو هي إنتاج بروتوبلازم جديد ، والذي يتضح بوضوح في مناطق الانقسام الخلوي النشط.

المرحلة التالية في النمو هي زيادة حجم النبات ، والتي تنتج عن امتصاص الماء وما يترتب على ذلك من تمدد الأنسجة ، وهي عملية بالمعنى الدقيق للكلمة ليست نموًا على الإطلاق ، لأنها تنطوي على زيادة طفيفة أو معدومة في الخاصية مادة النبات نفسه.

تتضمن المرحلة الثالثة والأخيرة من النمو دخول الكثير من مواد البناء ، وخاصة الكربوهيدرات ، إلى الأنسجة الشابة المتوسعة. ينتج عن هذا زيادة في الوزن الجاف ولكن لا توجد زيادة ملحوظة في الحجم الخارجي للنبات. ومع ذلك ، فإن النمو أكثر من مجرد زيادة كمية النبات. ينتج عن النمو التفاضلي لأجزاء النبات شكل مميز. كل نوع نباتي له شكل مميز ، يتطور من خلال أنماط النمو.

التفاضل:

يمكن التعرف على التمايز على مستوى الخلية ومستوى الأنسجة ومستوى العضو وعلى مستوى الكائن الحي. يصبح أكثر وضوحا على مستوى العضو والكائن الحي. على سبيل المثال ، إذا اعتبرنا الزهرة عضوًا في النبات ، فهي تحمل الكؤوس من أجل التمثيل الضوئي وحماية الأجزاء الزهرية الداخلية بتلات جميلة وملونة لجذب الحشرات من أجل التلقيح المتبادل لإنتاج الأمشاج الذكرية والكربيل لتحمل البويضات بعد الإخصاب تنتج البذور.

بالنظر إلى كاسيات البذور ككائن حي ، نلاحظ أنه يمتلك الجذور لامتصاص الماء والمعادن والتثبيت في التربة ، تحمل الفروع الجذعية والساق أوراقًا لعملية التمثيل الضوئي والزهور والثمار لتحمل البذور التي تشكل كل منها عند الإنبات نبات جديد.

تطوير:

يتضمن التطور سلسلة كاملة من التغييرات الهيكلية النوعية التي يمر بها النبات من مرحلة الزيجوت حتى وفاته. قد تكون التغييرات التنموية تدريجية أو مفاجئة. ومن الأمثلة على بعض التغيرات المفاجئة الإنبات والازهار والشيخوخة (الشيخوخة التي تؤدي إلى الموت).

تشمل التغيرات التنموية البطيئة تكوين الأنسجة ونضجها ، وتكوين براعم نباتية وزهرية ، وتكوين الأعضاء التناسلية. على عكس النمو ، فإن التنمية هي تغيير نوعي. لا يمكن قياسه من الناحية الكمية ، ويمكن وصفه أو توضيحه بمساعدة الصور أو الرسومات. يشمل التطور النمو (انقسام الخلايا ، والتضخم والتمايز) ، والتشكل ، والنضج ، والشيخوخة.

تبدأ دورة نمو النباتات المزهرة (كاسيات البذور) السنوية ، أحادية الكارب ، بالبويضة الملقحة ، البيضة الملقحة. يتطور البيضة الملقحة إلى جنين بعد انقسامات الخلايا والتمايز (المرحلة الجنينية). يُحاط الجنين بالبذرة حيث يمر بفترة من الخمول (السكون). يستأنف جنين الراحة النمو أثناء إنبات البذور ويتطور إلى شتلة (مرحلة الشتلات).

تنمو الشتلات لتصبح نباتًا نباتيًا (المرحلة الخضرية). بعد فترة من النمو الخضري ، يخضع النبات للنضج ويدخل مرحلة التكاثر. تقوم بتطوير الأزهار والفواكه ، وتحتوي الأخيرة على البذور. أخيرًا يبدأ الشيخوخة في (مرحلة الشيخوخة) مما يؤدي إلى موت النبات.

في الكائنات أحادية الخلية ، يتكون النمو من زيادة حجم أو حجم (تضخم) الخلية. هذه الزيادة ناتجة عن تخليق بروتوبلازم جديد. وبالتالي يتكون النمو في الكائنات أحادية الخلية من مرحلة واحدة أو خطوة. يؤدي النمو إلى النضج (& # 8220 بالغ & # 8221) أو نمو الأفراد بشكل كامل. ينتج عن انقسام الخلايا في الكائنات أحادية الخلية تكاثرها أو تكاثرها.

في الكائنات الحية متعددة الخلايا البسيطة مثل Spirogyra ، يتضمن النمو مرحلتين أو خطوتين ، انقسام الخلايا وتضخمها. يؤدي الانقسام الخلوي إلى زيادة عدد الخلايا في الطحالب الخيطية. تكبر الخلايا المشكلة حديثًا أو تزيد في الحجم. نتيجة لذلك ، ينمو خيوط سبيروجيرا. في النباتات المزهرة ، ومع ذلك ، فإن النمو ينطوي على ثلاث مراحل انقسام الخلايا ، والتضخم والتمايز.

مناطق النمو في الحيوانات والنباتات:

يعد تقسيم الخلايا والتمايز من الجوانب المهمة للنمو والتطور في كل من الحيوانات والنباتات. في الثدييات ، يكون النمو منتشرًا ومن الصعب جدًا تحديد المناطق التي يحدث فيها النمو. في الحيوانات ، يكتمل نمو الجنين في وقت مبكر جدًا ، على الرغم من أنه يمكن اكتساب الحجم الناضج في فترات محددة.

في النباتات ، قد يكون النمو منتشرًا أو موضعيًا. يحدث النمو المنتشر في أشكال الحياة الدنيا ، أي الطحالب الخيطية. هنا كل خلية من جسم النبات متعدد الخلايا يمكن أن تنقسم وتتضخم. النباتات العليا ، على وجه الخصوص ، يتم بناء الأشجار بطريقة معيارية ، أي أن تطورها مفتوح نسبيًا ولا يكتمل هيكلها أبدًا.

في مثل هذه النباتات ، يستمر النمو طوال الوقت مع تكوين الأعضاء الجديدة ، لتحل محل الأعضاء القديمة. هنا يكون النمو محليًا ، أي أن النمو يقتصر على مناطق معينة معينة ، ونقاط النمو. يحدث النمو الموضعي بسبب نشاط مجموعة من الخلايا تسمى الخلايا الإنشائية. اعتمادًا على موقع النسيج الإنشائي ، قد يكون النمو قميًا ، تقريبيًا وجانبيًا.

مراحل نمو النبات:

نظرًا لأن النبات يتكون من خلايا ، فسيكون نموه هو مجموع نمو خلاياه.

يتضمن نمو الخلايا ثلاث مراحل رئيسية:

(1) مرحلة انقسام الخلية (المرحلة التكوينية) ،

(2) تكبير الخلية وتمايز الخلايا.

(3) تمايز الخلايا أو نضوج الخلية.

1. مرحلة انقسام الخلية (المرحلة التكوينية):

انقسام الخلية هو الحدث الأساسي لنمو النباتات متعددة الخلايا. تنتج جميع الخلايا في الكائن الحي عن انقسام الخلايا الموجودة مسبقًا. نوع الانقسام الخلوي الذي يحدث أثناء نمو الكائن الحي هو الانقسام. إنه تقسيم كمي ونوعي يكتمل عمومًا على مرحلتين: تقسيم النواة (الحركية karyokinesis) ، متبوعًا بتقسيم السيتوبلازم (الحركية الخلوية).

أثناء الانقسام الفتيلي ، تمر الخلية عبر الطور الأولي ، الطور الطوري ، الطور الطوري ، الطور البعيدة ، مما يؤدي إلى توزيع متساوٍ للمادة الجينية والسيتوبلازم في كل من الخليتين الوليدين. علاوة على ذلك ، فإن خلايا الابنة متشابهة وراثيا مع الخلية الأم. نتيجة لهذه العملية ، تتكاثر الخلايا التي لها نفس البنية الجينية.

في النباتات العليا ، تحدث الانقسامات الخلوية باستمرار في المناطق البائسة ، مثل النسيج الإنشائي القمي. نتيجة لذلك ، تحدث زيادة في عدد الخلايا في المنطقة البائسة. تحتفظ بعض الخلايا الوليدة بالنشاط الإنشائي ، بينما تدخل خلايا أخرى مرحلة النمو التالية - مرحلة تضخم الخلية.

2. مرحلة توسيع الخلية:

يلعب تضخم الخلايا دورًا مهمًا في المساهمة في حجم الأنسجة والأعضاء. يحدث التوسيع عن طريق تصنيع البروتوبلازم وامتصاص الماء (الترطيب) وتطوير فجوات وإضافة مادة جديدة لجدار الخلية إلى الجدران المرنة الرفيعة والممتدة لجعلها أكثر سمكًا ودائمة. قد يكون تضخم الخلية خطيًا أو في جميع الاتجاهات.

3. مرحلة تمايز الخلايا أو نضوج الخلية:

خلال المرحلة الأخيرة ، تكتسب الخلايا المتضخمة في النهاية حجمًا وشكلًا معينين وفقًا لموقعها ودورها بعد التغيرات البيوكيميائية والفسيولوجية والمورفولوجية ، أي تخضع الخلايا للتخصص أو التحول. نتيجة لذلك ، يتم تمييز أنواع مختلفة من الخلايا. تشكل هذه الخلايا المتمايزة أنواعًا مختلفة من الأنسجة البسيطة والمعقدة التي تؤدي وظائف مختلفة.

تجربة لدراسة مراحل النمو:

تنبت بضع بذور من البازلاء أو الفول في غبار المنشار الرطب. التقط بضع شتلات ذات جذر مستقيم بطول 2-3 سم. اغسل الشتلات. جفف المياه السطحية. ضع علامة على الجذور من الحافة إلى القاعدة بـ 10-15 نقطة على فترات 2 مم بمساعدة دليل الماء أو الحبر الهندي. بمجرد أن يجف الحبر ، ضع الشتلات على ورق نشاف رطب في طبق بتري. اترك الشتلات تنمو لمدة يوم أو يومين. قس الفترات الفاصلة بين العلامات.

يُطلق على النمو المتزايد لكل وحدة زمنية معدل النمو. وبالتالي ، يمكن التعبير عن معدل النمو رياضيًا. يمكن للكائن الحي أو جزء من الكائن الحي إنتاج المزيد من الخلايا بعدة طرق. يُظهر معدل النمو زيادة قد تكون حسابية أو هندسية (الشكل 2.2).

في النمو الحسابي ، بعد انقسام الخلايا الانقسامية ، تستمر خلية ابنة واحدة فقط في الانقسام بينما تتمايز الأخرى وتنضج. إن أبسط تعبير عن النمو الحسابي يتمثل في استطالة الجذر بمعدل ثابت. انظر إلى (الشكل 2.3). عند رسم طول العضو مقابل الوقت ، يتم الحصول على منحنى خطي.

رياضيا ، يتم التعبير عنها على النحو التالي:

r = معدل النمو / الاستطالة لكل وحدة زمنية.

دعونا الآن نرى ما يحدث في النمو الهندسي. في معظم الأنظمة ، يكون النمو الأولي بطيئًا (مرحلة التأخر) ، ويزداد بسرعة بعد ذلك & # 8211 بمعدل أسي. هنا ، تحتفظ كل من الخلايا الذرية بعد الانقسام الانقسامي بالقدرة على الانقسام والاستمرار في القيام بذلك (الشكل 2.4). يمكن التعبير عن النمو الهندسي من خلال & # 8220 الفترة الكبرى للنمو & # 8221 (الشكل 2.5).

يمكن أيضًا إجراء مقارنات كمية بين نمو نظام المعيشة بطريقتين:

(1) يسمى قياس ومقارنة النمو الإجمالي لكل وحدة زمنية معدل النمو المطلق ،

(2) يسمى نمو النظام المحدد لكل وحدة زمنية معبراً عنها على أساس مشترك ، على سبيل المثال ، لكل معلمة أولية للوحدة ، معدل النمو النسبي.

في الشكل 2.6 ، تم رسم ورقتين ، A و B ، بأحجام مختلفة ولكنهما يظهران زيادة مطلقة في المساحة في الوقت المحدد لإعطاء الأوراق A و B & # 8217. ومع ذلك ، يظهر أحدهم معدل نمو نسبي أعلى بكثير. أيهما ولماذا؟

الفترة الكبرى للنمو:

يظهر النمو الخضري لمعظم النباتات بشكل عام ثلاث مراحل ، تبدأ ببطء ، وتصبح أسرع تدريجياً ثم تتباطأ في النهاية مرة أخرى. هذه المراحل الثلاث ، والمعروفة باسم & # 8220 الكبرى من فترة النمو & # 8221 ، تغطي كامل التاريخ الخضري للنبات السنوي. في نبات معمر ، تتكرر هذه الفترة الكبيرة من النمو سنويًا مع فترات السكون بين التكرارات.

من أجل شرح فترة النمو الكبرى ، يمكن رسم رسم بياني بين مدة النمو وزيادة الوزن الجاف للنبات. يتم تمثيله بيانياً بواسطة منحنى على شكل & # 8216S & # 8217 (منحنى سيني) (الشكل 2.5). تحدث هذه الاختلافات في النمو بسبب عدة عوامل خارجية وداخلية.

يظهر المنحنى السيني بعد ثلاث مراحل متميزة:

(1) مرحلة التأخر أو المرحلة الأولية:

يمثل المراحل الأولية للنمو. يكون معدل النمو بطيئًا بشكل طبيعي خلال هذه المرحلة.

(2) مرحلة التسجيل أو المرحلة الأسية:

إنها فترة النمو الأقصى والسريع. الأنشطة الفسيولوجية للخلايا في أقصى حد لها.

هنا ، تحتفظ كل من الخلايا الأصلية بعد انقسام الخلايا الانقسامية بالقدرة على الانقسام والاستمرار في القيام بذلك. ومع ذلك ، مع الإمداد المحدود بالمغذيات ، يتباطأ النمو مما يؤدي إلى مرحلة ثابتة.

يمكن التعبير عن النمو الأسي كـ

دبليو1 = الحجم النهائي (الوزن ، الارتفاع ، العدد ، إلخ.)

دبليو0 = الحجم الأولي في بداية الفترة

e = قاعدة اللوغاريتمات الطبيعية

هنا ، r هو معدل النمو النسبي وهو أيضًا مقياس لقدرة المصنع على إنتاج مواد نباتية جديدة ، يشار إليها بمؤشر الكفاءة. ومن ثم ، فإن الحجم النهائي لـ W1 يعتمد على الحجم الأولي ، دبليو0.

(3) مرحلة البالغين أو المرحلة الثابتة:

تتميز هذه المرحلة بمعدل نمو متناقص. يصل النبات إلى مرحلة النضج ، وبالتالي يتباطأ النشاط الفسيولوجي للخلايا ويبدأ النبات في الشيخوخة.

العوامل المؤثرة على نمو النبات:

(ط) العوامل الخارجية:

بغض النظر عن الموطن الذي ينمو فيه النبات ، فإنه يخضع باستمرار للتنوع & # 8217s لمجموعة معقدة من العوامل البيئية. تلعب العوامل البيئية دورًا مهمًا في نمو وتطور أي نبات. من أهم هذه العوامل البيئية درجة الحرارة والضوء والأكسجين والماء والمغذيات.

تعتبر درجة الحرارة من أهم العوامل البيئية التي تؤثر على نمو أي نبات. ومع ذلك ، فإن الحد الأدنى والأمثل والأقصى لدرجة حرارة النمو تختلف من نوع إلى نوع. على سبيل المثال ، تحقق الحبوب الشتوية بعض النمو عند درجات حرارة من 34 درجة إلى 40 درجة فهرنهايت ، بينما في نطاق درجة الحرارة هذا لا ينمو القرع والبطيخ ، كل ذلك.

مع ارتفاع درجة الحرارة فوق الحد الأدنى ، يتم تسريع النمو حتى الوصول إلى درجة حرارة مثالية معينة ، فوقها يصبح أبطأ وفي النهاية متخلفًا تمامًا. تختلف درجة الحرارة المثلى بشكل كبير باختلاف أنواع النبات كما أنها تختلف باختلاف عمر النبات. درجات الحرارة المثلى لنمو النباتات الاستوائية أعلى من درجات الحرارة المعتدلة.

قد تنمو أنواع القطب الشمالي وجبال الألب عند نقطة التجمد أو حتى عند درجة حرارة أقل بقليل من نقطة التجمد. لا تزيد درجة الحرارة المثلى عادة عن 10 درجات مئوية. تتراوح درجة الحرارة المثلى لمعظم الأنواع الاستوائية من 30 درجة إلى 35 درجة مئوية ، وبالنسبة للأنواع المعتدلة فإنها تتراوح عادة من 25 درجة إلى 30 درجة مئوية.

يختلف أيضًا تأثير المدة التي يتعرض فيها النبات لدرجة حرارة معينة باختلاف الأنواع. على سبيل المثال ، قد يحقق النبات نموًا كبيرًا إذا تعرض لدرجة حرارة 86 درجة فهرنهايت لفترة قصيرة - نفس درجة الحرارة لها تأثيرات ضارة على النمو إذا تم الحفاظ عليها لفترة أطول.

تؤثر درجة حرارة التربة بشكل كبير على نمو الجذور والبراعم. في ظل الظروف الطبيعية ، تعتبر درجة الحرارة عاملاً بيئيًا دوريًا. عادة ما تختلف درجات الحرارة ليلا ونهارا اختلافا كبيرا ومع استثناءات قليلة فقط تنمو النباتات بشكل أفضل عندما تكون درجات الحرارة ليلا أقل من درجات الحرارة في النهار. في بعض الأحيان ، يتم استخدام مصطلح الدورية الحرارية لتعيين تأثيرات تناوب درجة الحرارة بين النهار والليل على النمو وردود الفعل الأخرى للنباتات.

الضوء هو عامل مهم آخر يؤثر بشكل مختلف على نمو وتطور جميع النباتات. تؤثر شدة الضوء وجودة الضوء ومدة الضوء على النمو بعدة طرق. يؤثر بشكل كبير على العديد من العمليات الفسيولوجية الهامة مثل تخليق الكلوروفيل ، وحركات الثغور ، والتمثيل الضوئي ، وتكوين الأنثوسيانين ، ودرجة حرارة الأعضاء الهوائية ، وامتصاص المعادن ، والنفاذية ، ومعدل النتح ، وتدفق البروتوبلازم ، إلخ.

(أنا) شدة الضوء:

تؤثر شدة الضوء بشكل كبير على نمو النبات. دائمًا ما ترتبط الاختلافات في شدة ضوء الشمس بالتغيرات في جودة الضوء ، وفي ظل الظروف الطبيعية ، يكون للتغيرات في شدة الضوء تأثيرات أكثر أهمية على نمط نمو النباتات من التغيرات في جودة الضوء. معظم المحاصيل ونباتات الزينة ، على سبيل المثال ، القمح والذرة والبازلاء والتبغ تحقق نموًا قويًا وممتلئًا وتزهر بغزارة مع أشعة الشمس الكاملة. تسمى هذه النباتات & # 8220sun plant & # 8221.

عندما تنمو بكثافة ضوء متوسطة ، تصبح نباتات الشمس أطول ولها أوراق أكبر وأرق ، ولكن عدد أزهارها أقل. إنها تجعل نموًا ضعيفًا للغاية في شدة الإضاءة المنخفضة. ومع ذلك ، لاحظ شيرلي (1929 ، 1935) في عدد من الأنواع النباتية أن الوزن المطلق ونسبة المادة الجافة في القمم وسمك وصلابة الساق وسمك الأوراق كلها تزداد مع زيادة شدة الضوء حتى الشمس الكاملة. الضوء ، بشرط ألا يكون هناك عامل آخر مقيد. ينتج عن شدة الإضاءة المنخفضة ضعف نمو الأزهار وبالتالي تكون الفاكهة سيئة للغاية.

(ثانيا) جودة الضوء:

الأطوال الموجية المختلفة لضوء الشمس لها تأثيرات كبيرة على نمو النباتات. تشير معظم التجارب التي أجريت في هذا الاتجاه إلى أن التطور الشامل للنبات وزيادة وزنه الجاف يحدثان بشكل أكثر فاعلية في الطيف الكامل للضوء المرئي. تميل النباتات التي تنمو في الضوء الأزرق والبنفسجي إلى أن تكون قزمة ، تلك الموجودة في الضوء الأحمر وطويلة وقصيرة. لا تعزز الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء من أشعة الشمس النمو.

النمو الكلي للنبات في الضوء الأخضر أقل بكثير مما هو عليه في الأجزاء ذات اللون الأزرق البنفسجي أو البرتقالي الأحمر من الطيف. هذا التأثير للضوء الأخضر يرجع جزئيًا إلى انخفاض كفاءة التمثيل الضوئي في الضوء الأخضر. أطوال موجية مختلفة من ضوء الشمس ليس لها تأثيرات موحدة على أعضاء مختلفة من النبات. على سبيل المثال ، يؤدي الضوء البرتقالي والأحمر عمومًا إلى ضعف نمو السيقان ونقص البروتينات.

يحدث أكبر استطالة للسيقان و hypocotyls في معظم النباتات في الجزء الأزرق البنفسجي من الطيف ، وأقل في اللون الأخضر وأقل في اللون البرتقالي والأحمر وأقل في الطيف الكامل للضوء المرئي. من ناحية أخرى ، يحدث أقصى توسع لشفرات الأوراق في الطيف الكامل للضوء المرئي وأقل في اللون الأخضر.

(3) مدة الضوء:

لقد أثرت مدة وشدة وجودة الضوء على معدل التمثيل الضوئي وبالتالي معدل النمو. خلال فصل الشتاء ، عندما تكون الأيام قصيرة ، تنمو النباتات ببطء حيث تطول الأيام نحو الربيع ، ويتسارع النمو.

لا تؤثر مدة الضوء على التمثيل الضوئي فحسب ، بل تؤثر أيضًا بشكل كبير على السكون والازدهار في النباتات. تؤدي أيام الخريف القصيرة إلى تأخر النمو في العديد من النباتات ، وهي ظاهرة لا تتعلق بالتمثيل الضوئي. يستجيب عدد من الأشجار لأيام الخريف القصيرة بالتوقف عن النمو والنوم.

طول اليوم له تأثير ملحوظ على الإزهار. يتم تصنيف النباتات ، وفقًا لمتطلباتها من الضوء من أجل الإزهار ، على أنها نباتات ذات يوم طويل ونباتات قصيرة اليوم ونباتات نهارًا محايدة. تزهر نباتات اليوم الطويل بشكل عام عندما تكون الأيام أطول من 13 أو 14 ساعة (حسب النوع) ، بينما تنتج نباتات اليوم القصير أزهارًا عندما تكون الأيام أقصر من 13 أو 14 ساعة. لا يتأثر الإزهار في النباتات المحايدة بطول اليوم. يمكن أن تزهر جيدًا في ظروف النهار القصيرة والطويلة.

باستثناء تلك النباتات التي هي أصلية في المستنقعات والمستنقعات ، فإن نمو جميع النباتات الأرضية يتأخر بشكل كبير في التربة ضعيفة التهوية. عادةً ما تتلقى براعم النباتات إمدادًا وافرًا من الأكسجين ، ولكن الجذور قد تحصل أو لا تحصل على كمية كافية من الأكسجين لتنمو وتعمل بشكل طبيعي. لا تزدهر النباتات في الحقول التي غمرتها المياه أو في الأواني المغمورة بالمياه بسبب النقص الملحوظ في تهوية التربة. يرجع تأخر نمو النباتات في التربة ضعيفة التهوية بشكل رئيسي إلى انخفاض امتصاص المعادن والمياه.

الماء هو أحد أهم المتطلبات الأساسية لنمو النبات. مع عدم كفاية إمدادات المياه ، يكون النمو ضعيفًا وعائدًا منخفضًا. تنمو النباتات جيدًا عندما تتوفر رطوبة وافرة ولكن غير زائدة. بالنسبة لمعظم النباتات ، يكون محتوى التربة والمياه في القدرة على ما يزيد قليلاً عن نسبة الذبول هو الأكثر ملاءمة للنمو الجيد.

مع انخفاض محتوى التربة والمياه ، لا تظهر تأثيرات ملحوظة على النمو حتى الوصول إلى نسبة الذبول الدائم. عند نسبة الذبول الدائم ، يتوقف كل النمو. إذا كانت التربة أعلى من سعة الحقل باستمرار ، كما هو الحال في الحقول سيئة الصرف ، فإن النباتات تنمو ببطء لأن الجذور محرومة من الأكسجين.

تختلف النباتات في استجابتها لنقص الرطوبة. على سبيل المثال ، تذبل الفجل والسبانخ والفلفل وتتوقف عن النمو عندما تكون نسبة مياه التربة منخفضة. تتوقف القرعيات والطماطم في الحقل عن النمو وتستجيب أوراقها السفلية بالتحول من اللون الأخضر الفاتح إلى اللون الأخضر الداكن أو المزرق. تتجعد أوراق الذرة والعديد من الأعشاب عندما تكون إمدادات المياه غير كافية.

قد يؤثر نقص إمدادات مياه التربة على نمو النبات في مراحل معينة من تطوره أكثر من غيرها. يتم التحقق من النمو الخضري في العديد من النباتات ولكن نمو الأعضاء التناسلية لا يتأثر بنقص إمدادات التربة والمياه.

إن كمية وطبيعة مغذيات التربة لها تأثير ملحوظ على نمو النباتات وتطورها. للنمو الغزير لأي محصول ، يجب أن يكون الحقل غنيًا بشكل كافٍ بالمغذيات (المغذيات الدقيقة والكبيرة على حد سواء). علاوة على ذلك ، لا تؤثر هذه العناصر الغذائية المعدنية على النمو على هذا النحو ، ولكن فقط عندما تكون موجودة في شكل أيونات ، أو كمكونات للجزيئات.

II. العوامل الداخلية:

(1) منظمات النمو:

عدة فئات من منظمات النمو معروفة. في حين أن بعض منظمات النمو تعزز النمو (على سبيل المثال ، الأكسينات ، الجبرلين ، السيتوكينين ، الفلوريجين ، إلخ) ، فإن البعض الآخر عبارة عن مثبطات للنمو (مثل حمض الأبسيسيك ، الإيثيلين ، كلورو كولين). يتم تصنيع العديد منها بواسطة النباتات ، في حين أن القليل منها اصطناعي.

تتحكم نسبة الكربوهيدرات والمركبات النيتروجينية في نمط النمو. Presence of more carbohydrates compared to nitrogenous compounds favours good vegetative growth, flowering and fruiting. On the contrary, presence of more nitrogenous compounds compared to carbohydrates results in poor vegetative growth, flowering and fruiting.

(3) Genotype and Genetic Factor:

All metabolic activities, growth and development are under the control of genetic complement (genotype), nuclear, as well as extra nuclear, of the cell. Expression of appropriate genes in an appropriate sequence is controlled both by genes and the environment. The genes, located in chromosomes, transcribe information to m-RNA which translates it into structural and enzymic proteins.


The Scientific Method

Science investigation and research requires many skills and processes to come together in order to be successful and worthwhile.

  • To be accepted as a science, certain methods for broadening existing knowledge, or discovering new things, are generally used.
  • These methods must be repeatable and follow a logical approach.
  • The methods include formulating hypotheses and carrying out investigations and experiments to test the hypothesis.
  • Crucial skills are making objective observations, taking measurements, collecting information and presenting the results in the form of drawings, written explanations, tables and graphs.
  • A scientist must learn to identify patterns and relationships in data.
  • It is very important to then communicate these findings to the public in the form of scientific publications, at conferences, in articles or TV or radio programmes.

Watch this interesting video about "The Times and Troubles of the Scientific Method"

The scientific method is the basic skill process in the world of science. Since the beginning of time humans have been curious as to why and how things happen in the world around us. The scientific method provides scientists with a well structured scientific platform to help find the answers to their questions. Using the scientific method there are very few things we can't investigate. Recording and writing up an investigation is an integral part of the scientific method.

What follows is a step-by-step guide to the scientific method.

1. The question (ESGZ)

Scientists are curious people, and most investigations arise from a scientist noticing something that they don't understand. Therefore the first step to any scientific investigation is:

  • Ask a question to which you want to find an answer.
    • What is happening?
    • How is it happening?
    • When is it occurring?
    • Why is it happening?

    Figure 0.1: Overview of scientific method.

    2. Introduction (ESG32)

    Once you have a general question, background research needs to be undertaken. Your background research will ensure that you are not investigating something that has already been researched and answered. It will also tell you about interesting connections, theories, explanations and methods that people have used in the past to answer questions related to yours. Science always builds on the work of others, and it ensures that our theories are constantly improved and refined. It is important to acknowledge the work of the people upon whose work your theory relies in the form of referencing. It is also vital to communicate your findings so that future scientists can use use your work as a basis for future research.

    3. Identify variables (ESG33)

    Your background research will help you identify the factors that influence your question. Factors that might change during the experiment are called variables. Different types of variables are given special names. Below is a list of some important variable types:

    • ال dependent variable is the thing that you want to measure or investigate.
    • ال independent variable is a factor (or factors) that you control or change in your experiment. It will have an effect on the dependent variable.
    • We call the the variables we keep constant fixed variables، أو controlled variables.

    مثال: In this investigation, variables might include: the amount of sunshine, the types of soil in which the tomatoes are growing, the water available to each of the plants, etc. To which variable type does each factor belong?

    • Dependent variable: mass of tomatoes
    • Independent variable: how much light the tomato plants receive

    Fixed/ Controlled variables: all tomato plants will:

    • Be the same species of tomato
    • Get the same fertiliser (type and amount)
    • Grow in the same type of soil
    • Grow in the same type of container
    • Get the same amount of water
    • Can you think of more?

    4. Hypothesis (ESG34)

    Write down a بيان أو prediction as to what you think will be the outcome or result of your investigation. This is your hypothesis. The hypothesis should:

    • be specific
    • relate directly to the question you are asking
    • be expressed as a statement that includes the variables involved (the `cause' and `effect')
    • be testable
    • not expressed as a question but rather as a prediction
    • be written in the future tense

    مثال: During your background research you would have learnt that tomatoes need sunshine to make food through photosynthesis. You may predict that plants that get more sun will make more food and grow bigger. In this case your hypothesis would be: I think that the more sunlight a tomato plant receives, the larger the tomatoes will grow'.

    A scientific investigation does not aim to إثبات a particular event occurs or a particular relationship exists. Rather, an investigation shows that it cannot disprove a particular suggestion or prediction. Therefore, it is important to note that an incorrect prediction does not mean that you have failed. It means that the experiment has brought some new facts to light that you might not have thought of before. Therefore, even if your hypothesis (prediction) turns out to be wrong, DO NOT go back and change the it!

    5. Aim (ESG35)

    Key words you can use are:

    • To determine.
    • To show that.
    • To investigate.
    • To find out.
    • To observe.
    • To measure.

    مثال: In this case, your aim would be: to investigate the effect of different amounts of sunlight on tomatoes.

    In science we never `prove' a hypothesis through a single experiment because there is a chance that you made an error somewhere along the way, or there may be an alternate explanation for the results that you observe. What you can say is that your results SUPPORT the original hypothesis.

    6. Apparatus (ESG36)

    All the apparatus that you will need for the investigation needs to be listed.

    • Sizes of beakers, test tubes and measuring cylinders
    • Specialised equipment that you may need must also be included (make sure that this equipment is available for your research).
    • Include all chemicals and quantities that are required for your investigation.

    7. Method (ESG37)

    The next step is to test your hypothesis. An experiment is a tool that you design to find out if your ideas about your question are right or wrong. You must design an experiment that accurately tests your hypothesis. The experiment is the most important part of the scientific method. We will discuss independent and dependent variables as well as controls later. These are all important concepts to know when designing an experiment. In science, another researcher may want to repeat your method, to verify your results, improve it or do a variation of your experiment. Listing the apparatus helps others to verify that you used a suitable method, and enables them to replicate the experiment.

    • Write down the scientific method in bullet format for your investigation.
    • The method should be written so that a complete stranger will be able to carry out the same procedure in the exact same way and get almost identical results.
    • The method should be written in the past tense using the passive voice.
    • The method must be clear and precise instructions including
      • the apparatus
      • exact measurements or quantities of chemicals or substances

      8. Results (ESG38)

      • Record your observations from doing the investigation.
      • It is important that you do not write out an explanation for the results.
      • Present your results in a suitable format such as tables and graphs.
      • It is also important to note that not getting the result you expected is still a result. Even if there is no change at all, this is still a result that needs to be recorded.

      9. Analysis of results or discussion (ESG39)

      • The analysis of the results is stating in words what the results are often saying in tables/graphs.
      • Discuss if there are there any relationships between your independent and dependent variables.
      • It is important to look for patterns/trends in your graphs or tables and describe these clearly in words.

      10. Evaluation of results (ESG3B)

      • This is where you answer the question “What do the results mean?”
      • You need to carefully consider the results :
        • Were there any unusual results? If so then these should be discussed and possible reasons for them can be given.

        Discuss how you ensured the validity و reliability of the investigation.

        Vailidity: Was it a fair test and did it test what it set out to test?

        مصداقية: If the experiment were to be repeated would the results obtained be similar?

        11. Conclusion (ESG3C)

        The conclusion needs to link the results to the aim and hypothesis. In a short paragraph, write down if what was observed is supported or rejected by the hypothesis by restating the variables that were tested. If your original hypothesis does not match up with the final results of your experiment, do not change the hypothesis. Instead, try and explain what might have been wrong with your original hypothesis. What information did you not have originally that cause you to be wrong in your prediction.

        مثال: after conducting your experiment you may have found that tomato plants that received more sunlight grew larger than tomato plants grown in the shade or without light. Therefore you might conclude your investigation with the following:


        شاهد الفيديو: الأحياء - 3ث - الدعامة والحركة: حركة اللمس في نبات المستحية (كانون الثاني 2022).