SPERMATOPHYTES או PHANEROGAMS: מאפיינים, סיווג, אבולוציה - ביולוגיה - 2025

Espermatofitas או צמחים פורחים, הידוע גם בשם "צמחי זרע" הם שושלת monophyletic גדולה של צמחים השייכים לקבוצת lignofitas (צמחים עציים) ואשר מסווגים הם מכוסי הזרע (צמחים פורחים) כמו חשוף זרע ( עצי מחט וכדומה).

Spermatophytes מהווים קבוצה נפרדת מ lignophytes בזכות התכונה המשותפת של התפתחות הזרעים, המתוארת בספרי הלימוד כ"חידוש אבולוציוני "לקבוצה.

תצלום של עץ תפוח, צמח זרע spermatophyte (מקור: W. carter / CC0, באמצעות Wikimedia Commons)

פירוש המילה "spermatophyte", פשוטו כמשמעו, "צמחים עם זרעים", מכיוון שהיא באה מהמילים היווניות "sperma", שפירושה זרע, ו- "phyton" שפירושו צמח.

Spermatophytes הם אחד מהאורגניזמים החשובים ביותר על פני כדור הארץ, שכן גם האנגיוספרמות וגם התעמלות הן שתי קבוצות בשפע במיוחד, החיוניות לתפקודן של כל המערכות האקולוגיות היבשתיות כמעט.

אם אתה חושב במהירות, צמחים עם זרעים הם ככל הנראה הקבוצה המוכרת ביותר עבור רוב האנשים, לא רק מבחינה תזונתית (מכיוון ששמנים, עמילנים וחלבונים מתקבלים מזרעיהם של צמחים רבים), אלא גם מנקודת מבט נוף.

Spermatophytes הם העצים האדומים של קליפורניה, העצים הגדולים והעלים של יער הגשם באמזונס, חבצלות ושושנים, אורז, שיבולת שועל, תירס, חיטה ושעורה, בקרב אלפי אחרים.

מאפייני spermatophytes

- המאפיין העיקרי של spermatophytes או phanerogams הוא ייצור זרעים לאחר האבקה, כלומר כמוצר הנובע ממיזוג של שני תאי מין.

- הם אורגניזמים פוטוסינתטיים, כלומר יש להם כלורופלסטים המכילים כלורופיל, וזו הסיבה שהם יכולים להמיר את אנרגיית האור מקרני השמש לאנרגיה כימית שמישה.

- גופם של ירקות אלה מחולק לשורש, גזע ועלים.

- יש זרעי זרע, אנגיוספרמות, מייצרים פרחים ומפרחים אלה מקורם בפירות, שהם אלו המכילים את הזרעים.

- התעמלות לא מייצרות פרחים, אך יש להם מבנים ייעודיים לתמיכה בזרעים.

- לרוב הזרעונים יש רקמת כלי דם מפותחת, המורכבת מרקמות קסילם וטרכואידים.

- הם מופצים באופן נרחב בביוספרה, ולכן הם תופסים מאות בתי גידול שונים.

- יתכן ויש להם רקמות עם צמיחה משנית או לא.

בית גידול

צמחים פורחים (אנגיוספרמים) צומחים כמעט בכל אזור ראוי למגורים על פני כדור הארץ (למעט יערות מחטניים), ואף עשויים לשלוט בכמה מערכות אקולוגיות מימיות. לכן הם מסוגלים לאכלס:

- מדבריות

- מישורים

- סרניאס

- אוקיינוסים, ים ונהרות

באופן דומה, גם בגימני התעמלות, בצמחי זרעים אחרים, יש פלסטיות רבה ביחס לסביבת הגידול שהם יכולים לתפוס, אם כי הם מוגבלים יותר לסביבות יבשתיות ולא-מימיות.

סיווג וטקסונומיה

צמחי זרע שייכים לחטיבת Spermatophyta. בחלוקה זו מקובצים השרכים עם זרעים "Pteridosperms", Gymnosperms ו- Angiosperms.

שרכים של זרעים הם קבוצה המורכבת בעיקר מצמחים מאובניים, ולכן לרוב נחשבים spermatophytes כ- Gymnosperms ו- Angiosperms.

Gymnosperms

חרוטים של אורן, Gymnosperm (מקור: Sridhar Rao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) באמצעות Wikimedia Commons)

פירוש המילה "gymnosperm" הוא "צמחים עם זרעים עירומים" (gymnos שמשמעותו "עירום" וזרע שמשמעותו "זרע").

בהתאם למחקר שנבדק, קבוצת צמחים זו היא קבוצה "לא טבעית", מכיוון שחבריה הם ממוצא פרפילילי, כלומר לא לכולם יש את אותו אב משותף; או שמדובר בקבוצה מונופילטית, אח של אנגיוספרמות.

- חברי הקבוצה נפגשים בחטיבה זו מכיוון שהם חולקים את המאפיין המשותף (אפומורפי) של אי הפקת פרחים.

- בנוסף, לצמחים אלה מבנים המכונים "קונוסים", חלקם נקבות ואחד זכר.

- הזרעים אינם מכוסים בתוך קיר פרי לאחר ההפריה.

- יש להם עלים מגולגלים, בצורת מחט ושופעים בשעווה.

התעמלות מחולקות לשושלות הבאות:

- Cycadophyta , השושלת חשבה הכי בסיסית

- גינקגופיטה

- Coniferophyta , עצי מחט

- Gnetophyta או Gnetales, המסווגים לעיתים בקבוצת העצי מחט

אנגיוספרמס

פרחים של טרטרדיניה ריפריה, אנגיוספרמה. Conrado / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

צמחים פורחים הם, נהפוך הוא, קבוצה מונופילטית מוכחת, הנחשבת לקבוצת אחיות למתעמלים. הם ללא ספק קבוצת הצמחים השופעת, המגוונת והמוצלחת ביותר מבין כולם, המהווים יותר מ- 95% מכל מיני הצמחים החיים כיום.

הם גם אחד הצמחים החשובים ביותר למערכת הכלכלית העולמית, מכיוון שהם לא מנוצלים רק לייצור מזון, אלא גם למיצוי חומרי גלם מסוגים שונים.

- לכל האנגיפרסמות פרחים, בדרך כלל דו מיני (שני המינים באותו פרח).

- זרעיו עטופים בשחלה המתפתחת לפרי.

בדרך כלל הם מראים הפריה כפולה.

Angiosperms מהווים קבוצה שופעת ומגוונת במיוחד, שהסיווג שלה הוא מושא המחקר של מומחים רבים בתחום, כך שיש כמה אי-התאמה בין סיווג אחד למשנהו. עם זאת, בין המקובלים שבהם הוא שקבוצה זו כוללת את הלהדות:

- Amborellales

או נימפה

- אוסטרוביילייאלס

- מגנולידס

או לוראלס

או מגנוליאלס

או Canellales

o פייפראלס

o מונוקוטילונים

• Petrosavials
• אקורלס
• אליסמטאלים
• אספרגאלס
• דיוסקוריאלים
• ליליאלס
• פנדנאלס

או Commelinidos

• Arecales
• Commelinales
• זינגיבראלס
• פואלס

או Eudicotyledons

• Buxales
• Trochodendrales
• Ranunculales
• מחאות
• Berberidopsidales
• דילניאלס
• Gunnerales
• קריאפילילס
• סנטלנס
• Saxifragales
• רוזידס
• חִיוּנִי
• קרוסוסומטאלים
• גרניאלס
• Myrtales
• זיגופיללס
• Celastrales
• קיורביטלים
• פאבלס
• פגאלס
• Malpighiales
• אוקסידאלי
• רוזלס
• פרדסים
• פליז
• מלוולים
• Sapindales
• אסטרידים
• קורנלות
• אריקלס
• גריאלס
• ג'נטיאנס
• למיאליס
• סולנאלס
• Apiales
• אקוויפוליאליס
• אסטראלס
• Dipsacales

מחזור חיים ורבייה

מחזור חייהם של זרעונים ידוע כ"ספורי ", שם המיוצר הספורופיט ושולט בזרעים, והגמטופיט, שלא כמו קבוצות אחרות של צמחים, מצטמצם בתוך הביצית או גרגיר האבקה.

חילופי דורות

מכאן מובן שלכל הצמחים עם זרעים יש סיבוכים של דורות, גמטופיטית אחת ושנייה ספורופיטית, אולם הגמטופיט מתפתח רק כאשר הצמחים מגיעים לבגרות או לשלב רבייה.

הספורופיטים הם אלה הנושאים את המבנים המתמחים בהם מייצרים הגמטופיטים הנשיים והזכריים. המיקרוספורנגיה מייצרת את גרגרי האבקה (זכר) והמגספורנגיה מייצרת את הגביות או הביציות (נקבה).

במקרים מסוימים, הן המגה-ספורנגיום והן המיקרוספורנגאנגיום נמצאים אצל אנשים או מבנים שונים (Gymnosperms) אך בדרך כלל, ברוב הצמחים, שניהם באותו מבנה המכונה פרח (Angiosperms).

פרחים

פרח הוא מבנה מיוחד לרבייה ועולה מהגבעול כ"רחבה "של גוף הצמח.

למגספורנגיום הכלול בפרחים יש "מיכל" (השחלה) המתפקד בקליטה של ​​גרגרי אבקה, המיוצרים על ידי המיקרוספורנגיאום (מאותו פרח או מפרחים שונים).

לביציות שבתוך השחלה יש את כל החומרים המזינים הנחוצים לתמיכה בהתפתחות העובר, הזרע והפרי, תהליך שמתרחש לאחר האבקה והפריה של הביוץ על ידי גרגר אבקה.

הזרעים המיוצרים כך יכולים להתפזר באמצעים שונים, וברגע שהם נובטים, הם יוצרים ספורופיט חדש שיכול לחזור על מחזור החיים.

דוגמאות למינים של זרע spermatophyte

Spermatophytes הם צמחים מגוונים ביותר, עם מחזורי חיים שונים מאוד, צורות, גדלים ודרכי חיים.

לקבוצה זו שייכים כל הצמחים הפורחים המוכרים לנו, כמעט כל הצמחים שאנו צורכים למזון והעצים הגדולים וההודיים המרכיבים את היערות והג'ונגלים התומכים בחיי בעלי החיים.

- התפוח, האופייני לעונת הסתיו במדינות עונתיות רבות, שייך למין Malus domestica , הוא חלק מחטיבת מגנוליופיטה ומסדר רוזלס.

- Pinus mugo הוא מין של אורן שיח הצומח בהרי האלפים וממנו מופקים כמה תרכובות בעלות תכונות שריר, אנטי-אטמטי וחיטוי.

- הלחם שאדם אוכל מדי יום מיוצר מקמחים המופקים מזרעי החיטה, מין של אנגיוספרם השייך לסוג Triticum ואשר נקרא Triticum aestivum .

התפתחות של spermatophytes

ההתפתחות של צמחי הזרעים קשורה קשר הדוק להתפתחותם של שני מבנים: זרעים ודגני אבקה.

- התפתחות זרעים

האבולוציה של זרעים היא תהליך שהתרחש במספר שלבים, אך לא ידוע הרצף המדויק של אותו דבר, וייתכן שקרה ששניים או יותר התרחשו בו זמנית. בשלב הבא, "השלבים" להתפתחות הזרעים מוצגים כפי שמציעים כמה מחברים:

1-הטרוספוריה

המונח מתייחס להיווצרותם של שני סוגים של נבגים חצורים (עם מחצית העומס הכרומוזומלי של הצמח שהעניק להם מקור) בתוך שני ספורנגיות שונות

- Megaspores: גדול וקטן במספרם, המיוצר על ידי meiosis במבנה המכונה megasporangium. כל מגאספור מתפתח בתוך הגמטופיט הנשי, בו נמצאים ארכגוניה.

- מיקרוספורס: התוצרים המיווטיים של המיקרוספורנגיאום. מקור המיקרוספורס מהגמטופיט הגברי, בו נמצאים האנתרידיות.

זה נחשב לאחד מ"הצעדים "החיוניים במהלך התפתחותם של spermatophytes, מכיוון שמצב האבות כלל הורמוספוריום, כלומר ייצור של סוג נבגים אחד בלבד (נבגים שווים).

2-אנדוסוריה

בנוסף להיווצרותם של שני סוגים שונים של נבגים, הזרעים פיתחו מצב נוסף המכונה אנדוספוריה, אשר מורכב מהתפתחות מוחלטת של הגמטופיט הנשי בתוך הקיר המקורי של החוליה.

מצב האבות ידוע בכינויו "אקסוספוריה" והוא קשור לנביטת הנבג וגדילתו כגמטופיט חיצוני.

3-הפחתה במספר מגה-פורס

צמחי זרע מאופיינים בייצור מגה-פסור יחיד, מאפיין שנחשב להתפתח בשני אופנים.

בתחילה היה עליהם לרכוש את היכולת להפחית את מספר תאי המיוזה בתוך המגספורנגיון לאחד בלבד; חשוב לציין כי כל אחד מהתאים הללו ידוע כתא אם מגספורוציט או מגה-פסור.

לאחר מיוזה, מגספורוציט יחיד דיפלואידי מוליד ארבע מגה-פוריות מפולות. שלוש מגה-פסוריות אלה "מבטלות", ומשאירות מגה-פסור פונקציונלי יחיד, הגדל בגודלו, המתואם עם העלייה בגודל ובמשאבים התזונתיים במגה-ספורנגיום.

שמירה של 4 מגה-פורס

אחד התנאים האבותיים או המאפיינים של זרע spermatophytes הוא כי megaspore משתחרר מן megasporangium, דבר שהשתנה בקבוצה זו, שכן בצמחים אלה megaspore, מיוצר פעם, נשמר בתוך megasporangium.

"רכישה" אבולוציונית חדשה זו לוותה, בתורו, על ידי הפחתה בעובי דופן התא המגה-פורית.

5-אבולוציה של המסמך

סופרים רבים רואים שזה אחד האירועים האחרונים שהתרחשו במהלך התפתחותם של צמחי זרעים. זהו ה"כיסוי "של המגספורנגיום על ידי רקמה מיוחדת הנקראת האינסטגרם המקיף אותו כמעט לחלוטין, עם הביטוי של הקצה הדיסטלי.

האינטגומנט גדל מבסיס המגספורנגיון, שאפשר לקרוא לו נוקלות בטקסטים רבים.

מרישומי המאובנים עולה כי המסמך התפתח לראשונה כשתי אונות נפרדות, עם זאת, לכל צמחי הזרעים הקיימים כיום יש אינטגומנט המורכב מכיסוי רציף המקיף את הגרעינים למעט המיקרופיל, שהוא הקיצוני. דיסטלי.

המיקרופיל הוא אתר הכניסה לדגני אבקה או צינור האבקה במהלך ההפריה של המגאספור, כך שהוא משתתף באופן פעיל בתהליך זה.

- התפתחות גרגרי אבקה

התפתחות הזרעים לוותה ישירות בהתפתחות גרגרי אבקה, אך מהי גרגר אבקה?

גרגר אבקה הוא גמטופיט אנדוספוררי זכרי לא בוגר. האנדוספוריון במבנים אלה התפתח בצורה דומה למה שקרה בזרעים, מכיוון שהיה כרוך בהתפתחות הגמטופיט הגברי בתוך דפנות הנבג.

הם לא בשלים מכיוון שכאשר הם משתחררים הם עדיין אינם מבדילים לחלוטין.

שלא כמו סוגים אחרים של צמחים, וכפי שנדון לעיל, גרגרי אבקה שונים מאוד ממגאספורס. אלה הם גמטופיטים זכרים קטנים במיוחד, המורכבים מכמה תאים.

כאשר הם משתחררים מהמיקרוספורנגיאום, יש להעביר את גרגרי האבקה למיקרופילית הביוץ על מנת שהפריון יתקיים. אופי אבות האבקה היה אנמופילי (האבקה על ידי רוח).

לאחר מגע עם הביצית, הגמטופיט הזכר משלים את התפתחותו על ידי חלוקה על ידי מיטוזה ומבדיל אותו. מכאן צומחת צינור אבקה אקסוספורי (מחוץ לנבוב), המתפקד כאבר לספיגת חומרים מזינים סביב הרקמה הספורופיטית.

צינור האבקה

כל צמחי הזרע הקיימים כיום הם בעלי גמטופיטים זכריים המסוגלים ליצור צינור אבקה זמן קצר לאחר שבאו במגע עם רקמת המגאספור (הגרעין). היווצרות צינור האבקה מכונה סינפונוגמיה.

בנוסף לתפקוד כאבר לספיגת מזון, צינור האבקה מתפקד במסירת תאי זרע ל"ביצית "של הביצית.

הפניות

1. מרים-וובסטר. (ד '). Spermatophyte. במילון Merriam-Webster.com. הוחזר ב- 7 באפריל 2020 מ- merriam-webster.com
2. Nabors, MW (2004). מבוא לבוטניקה (מס '580 N117i). פירסון.
3. סימפסון, MG (2019). שיטתיות צמחים. עיתונות אקדמית.
4. Raven, PH, Evert, RF, and Eichhorn, SE (2005). ביולוגיה של צמחים. מקמילן.
5. ווסטובי, מ ', ורייס, ב' (1982). התפתחות צמחי הזרעים וכושרם כולל של רקמות צמחים. אבולוציה, 36 (4), 713-724.