معلومة

1.4.11.7: مقدمة في الهياكل النباتية - علم الأحياء

1.4.11.7: مقدمة في الهياكل النباتية - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ما سوف تتعلم القيام به: تحديد الهياكل الأساسية المشتركة للنباتات

في حين أن أنواع النباتات الفردية فريدة من نوعها ، إلا أنها تشترك جميعها في بنية مشتركة: جسم نباتي يتكون من السيقان والجذور والأوراق. أعمق من ذلك ، جميع النباتات لها نفس النوع من الخلايا (تذكر أن الخلايا النباتية تختلف عن الخلايا الحيوانية!) ، مما يسمح للبنى الصلبة الموجودة في النباتات.

في هذا القسم ، سوف نتعلم كيف تتحد هذه الهياكل المختلفة معًا لتشكل نباتات فريدة من نوعها.


النباتات

علم النبات هو دراسة النباتات. عادة ما يُطلب من الطلاب في فصل علم الأحياء العام تعلم الشكل الأساسي للنباتات ووظيفتها. تعد صفحات التلوين مصدرًا رائعًا لتعليم تشريح النبات.

تلوين الزهور & # 8211 تلوين أجزاء زهرة السداة ، المدقة ، المبيض ، البتلات
تلوين الأوراق # 8211 تراكيب ألوان الخشب ، اللحاء ، غمد الحزمة ، البشرة ... إلخ
مقارنة Monocot و Dicot & # 8211 التلوين بالمصطلحات والأسئلة
يُظهر تلوين نظام الصور & # 8211 PSI و PSII ، و ETC ، يقوم بتلوين الهياكل

علم النبات بالكلمات & # 8211 شروط النبات
تعريف الشجرة & # 8211 مصطلحات الأوراق (بديل مقابل بسيط) ، ومفتاح لتحديد أشجار الغرب الأوسط
موقع Tree Rings & # 8211 على علم الشجرة ، مع وجود أسئلة

من أين تحصل النباتات على طعامها & # 8211 تنمو النباتات وتزن التربة وتثبت أن النباتات تستهلك التربة
يبحث معمل الهرمونات النباتية & # 8211 في آثار حمض الجبريليك على النمو

محاكاة التمثيل الضوئي & # 8211 تقيس معدلات إنتاج ATP مع تغيير شدة الضوء ومستويات ثاني أكسيد الكربون
يتحكم Waterweed Simulator & # 8211 في الضوء وكميات ثاني أكسيد الكربون ومراقبة معدلات التمثيل الضوئي

معدل البناء الضوئي & # 8211 باستخدام صودا الخبز ، والإيلوديا والضوء ، وقياس الفقاعات لمراقبة مدى سرعة النبات في البناء الضوئي وإطلاق الأكسجين
التحقيق: التمثيل الضوئي & # 8211 هذا المعمل يستخدم أقراص الأوراق التي تطفو للإشارة إلى التمثيل الضوئي. يبحث الطلاب في العوامل التي تؤثر على عملية التمثيل الضوئي. (معمل AP)

فصل أصباغ النبات & # 8211 التعرف على أصباغ النبات عن طريق فصل وعزل الأصباغ باستخدام كروماتوغرافيا الورق ذات الطبقة الرقيقة.

وضع العلامات على أنظمة الصور & # 8211 صورة توضح النظام الضوئي الأول والثاني وسلسلة نقل الإلكترون ، ويقوم الطلاب بتسمية أجزاء النظام

يقوم مضان الكلوروفيل & # 8211 بتقطيع أوراق السبانخ وإضافة الإيثانول لمعرفة كيف يتحول الكلوروفيل إلى اللون الأحمر تحت الضوء الأسود

يقارن التحقيق في ثغور الأوراق & # 8211 ثغور النباتات المحفوظة في الضوء والظلام

هل تستهلك النباتات أو تطلق ثاني أكسيد الكربون & # 8211 باستخدام الفينول الأحمر كمؤشر ، ستتغير الألوان في أنبوب الاختبار حيث يطلق النبات الأكسجين ويستهلك ثاني أكسيد الكربون.

مطلوب مساعدة & # 8211 أوصاف وظائف المصنع (الإعلانات المبوبة) ، يخمن الطلاب الهيكل الأنسب
معمل النتح & # 8211 يقيس معدلات فقد الماء في النباتات المحفوظة في ظروف مختلفة
مثبطات الإنبات & # 8211 تقيس معدلات الإنبات في الطماطم
تجارب إنبات البذور و # 8211 يستكشف الطلاب العوامل التي تؤثر على الإنبات


كيف تنمو النباتات

الشكل 1. يجب أن تكون هناك منطقة نمو مماثلة للطريقة التي تنمو بها عظام أصابعك وذراعيك ورجليك لفترة أطول. هناك ، ويسمى النسيج الإنشائي القمي ، والذي يظهر هنا.

تستمر معظم النباتات في النمو طوال حياتها. مثل الكائنات الحية متعددة الخلايا الأخرى ، تنمو النباتات من خلال مزيج من نمو الخلايا وانقسام الخلايا. يزيد نمو الخلايا من حجم الخلية ، بينما يزيد الانقسام الخلوي (الانقسام) من عدد الخلايا. مع نمو الخلايا النباتية ، تصبح أيضًا متخصصة في أنواع مختلفة من الخلايا من خلال التمايز الخلوي. بمجرد أن تتمايز الخلايا ، لا يمكنها الانقسام. كيف تنمو النباتات أو تحل محل الخلايا التالفة بعد ذلك؟

مفتاح النمو المستمر وإصلاح الخلايا النباتية ميريستيم. Meristem هو نوع من الأنسجة النباتية يتكون من خلايا غير متمايزة يمكنها الاستمرار في الانقسام والتمايز.

نسيج قمي توجد في قمة أو طرف الجذور والبراعم ، مما يسمح للجذور والسيقان بالنمو في الطول والأوراق والزهور للتمييز. تنمو الجذور والسيقان في الطول لأن النسيج الإنشائي يضيف نسيجًا "خلفه" ، ويدفع نفسه باستمرار في الأرض (للجذور) أو الهواء (للسيقان). في كثير من الأحيان ، سيصبح النسيج الإنشائي القمي لفرع واحد هو المسيطر ، مما يثبط نمو النسيج الإنشائي على الفروع الأخرى ويؤدي إلى تطوير جذع واحد. في الحشائش ، تسمح الخلايا الإنشائية الموجودة في قاعدة شفرات الأوراق بإعادة النمو بعد رعي الحيوانات العاشبة - أو جز العشب بواسطة جزازات العشب.

تتمايز الخلايا الإنشائية القمية إلى ثلاثة أنواع أساسية من أنسجة النسيج الإنشائي التي تتوافق مع الأنواع الثلاثة من الأنسجة: ينتج الأديم الأولي بشرة جديدة ، وينتج النسيج الأرضي نسيجًا أرضيًا ، وينتج البروكامبيوم نسيجًا جديدًا ولحاءًا جديدًا. تعتبر هذه الأنواع الثلاثة من النسيج الإنشائي النسيج الأساسي لأنها تسمح بالنمو في الطول أو الارتفاع ، وهو ما يُعرف بـ النمو الأولي.

الشكل 2. صورة مجهرية لطرف جذر حبة عريضة تظهر انقسام نسيج نسيج قمي سريعًا خلف غطاء الجذر مباشرة. يمكن ملاحظة العديد من الخلايا في مراحل مختلفة من الانقسام.

مقاسات ثانوية السماح بالنمو في القطر (النمو الثانوي) في النباتات الخشبية. النباتات العشبية ليس لها نمو ثانوي. نوعا نسيج ثانوي كلاهما مسمى الكامبيوم، بمعنى "التبادل" أو "التغيير". الشريان القلبيينتج نسيجًا خشبيًا ثانويًا (باتجاه مركز الجذع أو الجذر) واللحاء (باتجاه الجزء الخارجي من الجذع أو الجذر) ، مما يضيف نموًا إلى قطر النبات. تنتج هذه العملية الخشب وتبني جذوع الأشجار المتينة. الفلين طبقة الكامبيوميقع بين البشرة واللحاء ، ويستبدل بشرة الجذور والسيقان باللحاء ، طبقة واحدة منها عبارة عن الفلين.

الشكل 3. النمو الأولي والثانوي

تنمو النباتات الخشبية بطريقتين. النمو الأولي يضيف الطول أو الارتفاع ، يتوسطه نسيج نسيج قمي عند أطراف الجذور والبراعم - والذي يصعب إظهاره بوضوح في المخططات المقطعية. النمو الثانوي يضيف إلى قطر الجذع أو الجذر الكامبيوم الوعائي يضيف نسيج الخشب (إلى الداخل) واللحاء (إلى الخارج) ، ويستبدل كامبيوم الفلين البشرة باللحاء.

شاهد فيديو الفاصل الزمني هذا لنمو النبات. لاحظ أنه لا يوجد & # 8217t أي سرد ​​في الفيديو.

باختصار: كيف تنمو النباتات

تستمر معظم النباتات في النمو ما دامت تعيش. تنمو من خلال مزيج من نمو الخلايا وانقسام الخلايا (الانقسام). مفتاح نمو النبات هو النسيج الإنشائي ، وهو نوع من الأنسجة النباتية يتكون من خلايا غير متمايزة يمكنها الاستمرار في الانقسام والتمايز. يسمح Meristem لسيقان وجذور النبات بالنمو لفترة أطول (نمو أولي) وأوسع (نمو ثانوي).


محتويات

يتكون إنبات حبوب اللقاح من ثلاث مراحل ترطيب وتنشيط وظهور أنبوب حبوب اللقاح. يتم تجفيف حبوب اللقاح بشدة بحيث يتم تقليل كتلتها مما يسهل نقلها من زهرة إلى زهرة. يحدث الإنبات فقط بعد معالجة الجفاف ، مما يضمن عدم حدوث الإنبات المبكر في العضو الآخر. يسمح الترطيب للغشاء البلازمي لحبوب حبوب اللقاح بالتحول إلى التنظيم الطبيعي ثنائي الطبقات ، مما يوفر غشاءًا تناضحيًا فعالاً. يتضمن التنشيط تطوير خيوط الأكتين في جميع أنحاء سيتوبلازم الخلية ، والتي تتركز في النهاية عند النقطة التي سيخرج منها أنبوب حبوب اللقاح. يستمر الترطيب والتنشيط حيث يبدأ أنبوب حبوب اللقاح في النمو. [5] في الصنوبريات ، تحمل الهياكل التناسلية على الأقماع. المخاريط هي إما مخاريط حبوب اللقاح (ذكر) أو مخاريط الإباضة (أنثى) ، لكن بعض الأنواع أحادية المسكن والبعض الآخر ثنائي المسكن. يحتوي مخروط حبوب اللقاح على مئات من microsporangia محمولة (أو محمولة) على هياكل تكاثرية تسمى sporophylls. تنقسم الخلايا الأم البوغية في microsporangia عن طريق الانقسام الاختزالي لتشكيل مجهرية أحادية الصيغة الصبغية تتطور بشكل أكبر من خلال قسمين انقساميّين إلى نباتات مشيمية ذكورية غير ناضجة (حبوب اللقاح). تتكون الخلايا الأربع الناتجة من خلية أنبوبية كبيرة تشكل أنبوب حبوب اللقاح ، وخلية مولدة تنتج حيوانين منويين عن طريق الانقسام ، وخلية أولية تتحلل. تشتمل هذه الخلايا على ميكروغراميتوفيت صغير للغاية ، موجود داخل المقاومة

تنتشر حبوب اللقاح بواسطة الرياح إلى الأنثى ، مخروط الإباضة الذي يتكون من العديد من المقاييس المتداخلة (sporophylls ، وبالتالي megasporophylls) ، كل منها يحمي بويضتين ، كل منهما يتكون من megasporangium (النواة) ملفوفة في طبقتين من الأنسجة ، والتكامل ، والقبيبة ، المستمدة من الفروع المعدلة للغاية لعاريات البذور الأسلاف. عندما تهبط حبة حبوب اللقاح بالقرب من طرف البويضة ، يتم سحبها من خلال micropyle (مسام في الأجزاء المتكاملة التي تغطي طرف البويضة) غالبًا عن طريق قطرة من السائل تُعرف باسم قطرة التلقيح. يدخل حبوب اللقاح إلى غرفة حبوب اللقاح بالقرب من النواة ، وقد تنتظر هناك لمدة عام قبل أن تنبت وتشكل أنبوب حبوب اللقاح الذي ينمو عبر جدار megasporangium (= النواة) حيث يتم الإخصاب. خلال هذا الوقت ، تنقسم الخلية الأم الضخمة عن طريق الانقسام الاختزالي لتشكيل أربع خلايا أحادية العدد ، ثلاثة منها تتحلل. يتطور الشخص الباقي على شكل فجوة كبيرة وينقسم بشكل متكرر ليشكل طور مشيجي أنثوي غير ناضج (كيس البيض). ثم يتطور اثنان أو ثلاثة أركونيا تحتوي على بيضة داخل الطور المشيجي. وفي الوقت نفسه ، في ربيع العام الثاني ، يتم إنتاج خليتين من الحيوانات المنوية عن طريق الانقسام الفتيلي لخلية جسم الطور المشيجي الذكري. يستطيل أنبوب حبوب اللقاح ويثقب وينمو عبر جدار megasporangium ويوصل الخلايا المنوية إلى الطور المشيجي الأنثوي بداخله. يحدث الإخصاب عندما تدخل نواة إحدى خلايا الحيوانات المنوية إلى خلية البويضة في أرشيجونيوم الطور الضخم. [6]

في النباتات المزهرة ، تنتج أنثرات الزهرة مجهرية عن طريق الانقسام الاختزالي. تخضع هذه الانقسام لتشكيل مشيجات ذكور ، كل منها يحتوي على خليتين فرديتين. في هذه الأثناء ، تنتج البويضات جسيمات كبيرة عن طريق الانقسام الاختزالي ، ويؤدي الانقسام الإضافي إلى تكوين الطور المشيجي الأنثوي ، والذي يتم تقليله بشدة ، ويتكون كل منها من عدد قليل من الخلايا ، إحداها هي البويضة. عندما تلتصق حبوب اللقاح بوصمة العار ، فإنها تنبت ، وتطور أنبوبًا من حبوب اللقاح ينمو عبر أنسجة النمط ، ويدخل البويضة من خلال الميكروبيلي. عندما يصل الأنبوب إلى كيس البويضة ، تمر خليتان من الحيوانات المنوية من خلاله إلى الطور المشيجي الأنثوي ويحدث الإخصاب. [7]

قد يكون التلقيح حيويًا أو غير حيوي. يعتمد التلقيح الحيوي على الملقحات الحية لنقل حبوب اللقاح من زهرة إلى أخرى. يعتمد التلقيح اللاأحيائي على الرياح أو الماء أو حتى المطر. تعتمد حوالي 80٪ من كاسيات البذور على التلقيح الحيوي. [8]

تحرير اللاأحيائية

يستخدم التلقيح اللاأحيائي طرقًا غير حية مثل الرياح والمياه لنقل حبوب اللقاح من زهرة إلى أخرى. هذا يسمح للنبات بإنفاق الطاقة مباشرة على حبوب اللقاح بدلاً من جذب الملقحات بالزهور والرحيق.

بواسطة الرياح تحرير

حوالي 98 ٪ من التلقيح اللاأحيائي هو عن طريق التلقيح بواسطة الرياح. ربما نشأ هذا من تلقيح الحشرات ، على الأرجح بسبب التغيرات في البيئة أو توافر الملقحات. [9] [10] [11] يعتبر نقل حبوب اللقاح أكثر فاعلية مما كان يعتقد سابقًا أن النباتات الملقحة بالرياح قد تطورت لتكون لها ارتفاعات محددة ، بالإضافة إلى أوضاع محددة من الأزهار والسداة والوصمة التي تعزز انتشار حبوب اللقاح ونقلها بشكل فعال. [12]

بواسطة الماء تحرير

يستخدم التلقيح بالماء ، بالماء ، الماء لنقل حبوب اللقاح ، وأحيانًا يمكن أن تنتقل الأنثرات الكاملة عبر سطح الماء لنقل حبوب اللقاح الجافة من زهرة إلى أخرى. [13] في Vallisneria spiralis، زهرة ذكر غير مفتوحة تطفو على سطح الماء ، وعند الوصول إلى السطح ، تنفتح وتتقدم الأنثرات الخصبة إلى الأمام. الزهرة الأنثوية ، الطافية أيضًا ، لها وصمة عار محمية من الماء ، في حين أن الكؤوس منخفضة قليلاً في الماء ، مما يسمح للزهور الذكورية بالتعثر فيها.

بواسطة المطر تحرير

يستخدم التلقيح بالمطر بواسطة نسبة صغيرة من النباتات. لا يشجع المطر الغزير تلقيح الحشرات ويلحق الضرر بالزهور غير المحمية ، ولكن يمكنه هو نفسه نشر حبوب اللقاح للنباتات المتكيفة بشكل مناسب ، مثل حوذان فلامولا, Narthecium ossifragum، و كالثا بالستريس. [14] في هذه النباتات ، تسمح مصارف الأمطار الزائدة لحبوب اللقاح العائم بالتلامس مع وصمة العار. [14] في بعض نباتات الأوركيد تحدث النبتة ، وتتسبب بقع مياه الأمطار في إزالة غطاء العضو الآخر ، مما يسمح بتعرض حبوب اللقاح. بعد التعرض ، تتسبب قطرات المطر في إطلاق حبوب اللقاح لأعلى ، عندما تسحبها البقعة للخلف ، ثم تسقط في تجويف الوصمة. وهكذا ، للسحلبية أكامب جامدة، وهذا يسمح للنبات بالتلقيح الذاتي ، وهو أمر مفيد عندما تنخفض الملقحات الحيوية في البيئة. [15]

طرق التبديل تحرير

من الممكن أن يكون للنبات طرق تلقيح مختلفة ، بما في ذلك التلقيح الحيوي وغير الحيوي. السحلب Oeceoclades maculata تستخدم كل من المطر والفراشات ، حسب ظروفها البيئية. [16]

التحرير الحيوي

بشكل أكثر شيوعًا ، يشمل التلقيح الملقحات (وتسمى أيضًا نواقل حبوب اللقاح): الكائنات الحية التي تحمل أو تنقل حبوب اللقاح من العضو الآخر من زهرة إلى الجزء المستقبلي من الكاربيل أو المدقة (وصمة العار) لأخرى. [17] يعمل ما بين 100000 و 200000 نوع من الحيوانات كملقحات ل 250.000 نوع من النباتات المزهرة في العالم. [18] غالبية هذه الملقحات عبارة عن حشرات ، ولكن حوالي 1500 نوع من الطيور والثدييات تزور الأزهار وقد تنقل حبوب اللقاح بينها. بالإضافة إلى الطيور والخفافيش الأكثر زيارة ، تشمل القرود والليمور والسناجب والقوارض والبوسوم. [18]

غالبًا ما يحدث التلقيح عن طريق الحشرات في النباتات التي طورت بتلات ملونة ورائحة قوية لجذب الحشرات مثل النحل والدبابير وأحيانًا النمل (غشائيات الأجنحة) والخنافس (غمدية الأجنحة) والعث والفراشات (Lepidoptera) والذباب ( ديبتيرا). يعود وجود التلقيح من الحشرات إلى عصر الديناصورات. [19]

في حيوانية الحيوان ، يتم التلقيح بواسطة الفقاريات مثل الطيور والخفافيش ، وخاصة الطيور الطنانة ، وطيور الشمس ، وصائدو العنكبوت ، وآكلات العسل ، وخفافيش الفاكهة. Ornithophily أو تلقيح الطيور هو تلقيح النباتات المزهرة بواسطة الطيور. التلقيح Chiropterophily أو الخفافيش هو تلقيح النباتات المزهرة بواسطة الخفافيش. النباتات التي تكيفت لاستخدام الخفافيش أو العث كملقحات عادة ما يكون لها بتلات بيضاء ورائحة قوية وزهرة في الليل ، في حين أن النباتات التي تستخدم الطيور كملقحات تميل إلى إنتاج رحيق غزير وبتلات حمراء. [20]

الملقحات الحشرية مثل نحل العسل (أبيس spp.) ، [21] النحل (بومبوس spp.) ، [22] [23] والفراشات (على سبيل المثال ، Thymelicus flavus) [24] لوحظ أنها تشارك في ثبات الأزهار ، مما يعني أنها أكثر عرضة لنقل حبوب اللقاح إلى نباتات أخرى معينة. [25] يمكن أن يكون هذا مفيدًا للملقحات ، حيث إن ثبات الأزهار يمنع فقدان حبوب اللقاح أثناء الرحلات الجوية بين الأنواع والملقحات من انسداد الوصمات بحبوب اللقاح لأنواع الأزهار الأخرى. كما أنه يحسن من احتمال أن يجد الملقح أزهارًا منتجة يسهل الوصول إليها ويمكن التعرف عليها من خلال أدلة مألوفة. [26]

تمتلك بعض الأزهار آليات متخصصة لاحتجاز الملقحات لزيادة الفعالية. [27] سوف تجذب الأزهار الأخرى الملقحات عن طريق الرائحة. على سبيل المثال ، أنواع النحل مثل أوجلوسا كورداتا تنجذب إلى أزهار الأوركيد بهذه الطريقة ، وقد اقترح أن يصبح النحل في حالة سكر خلال هذه الزيارات إلى أزهار الأوركيد ، والتي تستمر حتى 90 دقيقة. [28] ومع ذلك ، بشكل عام ، تميل النباتات التي تعتمد على نواقل حبوب اللقاح إلى التكيف مع نوع الناقل الخاص بها ، على سبيل المثال الأنواع الملقحة يوميًا تميل إلى أن تكون ذات ألوان زاهية ، ولكن إذا تم تلقيحها إلى حد كبير بواسطة الطيور أو الثدييات المتخصصة ، فإنها تميل إلى أن تكون أكبر ولها مكافآت رحيق أكبر من الأنواع التي يتم تلقيحها بشكل صارم من قبل الحشرات. كما أنهم يميلون أيضًا إلى توزيع مكافآتهم على فترات أطول ، حيث من المحتمل أن تتضور الملقحات المتخصصة لديهم جوعاً إذا كان موسم التلقيح قصيرًا للغاية بعد مواسم ازدهار طويلة. [27]

بالنسبة لأنواع الملقحات ، فإن ملقحات الزواحف معروفة ، لكنها تشكل أقلية في معظم المواقف البيئية. وهي أكثر شيوعًا وأكثرها أهمية من الناحية البيئية في أنظمة الجزر ، حيث قد تكون مجموعات الحشرات وأحيانًا الطيور أيضًا غير مستقرة وأقل ثراءً بالأنواع. وبالتالي ، فإن التكيف مع نقص الغذاء الحيواني وضغط الافتراس ، قد يساعد الزواحف على أن تصبح أكثر آكلة للأعشاب وأكثر ميلًا للتغذي على حبوب اللقاح والرحيق. [29] يبدو أن معظم أنواع السحالي في العائلات التي تبدو مهمة في التلقيح تحمل حبوب اللقاح بالصدفة فقط ، خاصة الأنواع الأكبر مثل Varanidae و Iguanidae ، ولكن بشكل خاص العديد من أنواع Gekkonidae هي ملقحات نشطة ، وكذلك على الأقل نوع واحد من Lacertidae ، بودارسيس ليلفوردي، الذي يقوم بتلقيح الأنواع المختلفة ، ولكنه على وجه الخصوص هو الملقِّح الرئيسي لـ الفربيون dendroides في جزر البحر الأبيض المتوسط ​​المختلفة. [30]

لا يُنظر إلى الثدييات عمومًا على أنها ملقحات ، ولكن بعض القوارض والخفافيش والجرابيات هي ملقحات مهمة وبعضها متخصص في مثل هذه الأنشطة. في جنوب إفريقيا ، توجد أنواع معينة من بروتيا (خاصه هيوميفلورا بروتيا, P. amplexicaulis, P. سوبوليفوليا, P. decurrens و P. cordata) تتكيف مع التلقيح عن طريق القوارض (خاصة Cape Spiny Mouse ، Acomys subspinosus) [31] وزبابة الفيل (الفيل محيط). [32] تُحمل الأزهار بالقرب من الأرض ، لها رائحة خميرة وليست ملونة ، وترفض طيور الشمس الرحيق بمحتواه العالي من الزيلوز. يبدو أن الفئران تستطيع هضم مادة الزيلوز وتأكل كميات كبيرة من حبوب اللقاح. [33] في أستراليا ، تم إثبات التلقيح عن طريق الثدييات الطائرة والطائرة الشراعية والموجودة على الأرض. [34] تشمل أمثلة نواقل حبوب اللقاح العديد من أنواع الدبابير ، التي تنقل حبوب اللقاح للعديد من الأنواع النباتية ، كونها ملقحات محتملة أو فعالة. [35]

يمكن تحقيق التلقيح بواسطة التلقيح المتبادل أو عن طريق التلقيح الذاتي:

  • التلقيح المتبادل ، ويسمى أيضًا الإخصاب الخلطي، يحدث عندما يتم توصيل حبوب اللقاح من سداة زهرة إلى وصمة عار زهرة على نبات آخر من نفس النوع. [7] تمتلك النباتات التي تم تكييفها للتلقيح المتبادل عدة آليات لمنع التلقيح الذاتي ، حيث يمكن ترتيب الأعضاء التناسلية بطريقة تجعل الإخصاب الذاتي غير محتمل ، أو قد تنضج الأسدية والكاربيل في أوقات مختلفة. [7]
  • يحدث التلقيح الذاتي عندما تقوم حبوب اللقاح من زهرة واحدة بتلقيح نفس الزهرة أو الزهور الأخرى لنفس الفرد. [36] يُعتقد أنها تطورت في ظل ظروف لم تكن فيها الملقحات ناقلات موثوقة لنقل حبوب اللقاح ، وغالبًا ما تُرى في الأنواع السنوية قصيرة العمر والنباتات التي تستعمر مواقع جديدة. [37] قد يشمل التلقيح الذاتي الزواج الذاتي، حيث يتم نقل حبوب اللقاح إلى الجزء الأنثوي من نفس الزهرة أو الزواج الجغرافي، عندما يتم نقل حبوب اللقاح إلى زهرة أخرى على نفس النبات. [38] غالبًا ما يكون للنباتات التي تم تكييفها للتخصيب الذاتي أطوال سداة وكربلة متشابهة. النباتات التي يمكنها تلقيح نفسها وإنتاج ذرية قابلة للحياة تسمى ذاتية التخصيب. تسمى النباتات التي لا تستطيع تخصيب نفسها بالعقم الذاتي ، وهي حالة تتطلب التلقيح المتبادل لإنتاج النسل. [38]
  • كليستوجامي: هو تلقيح ذاتي يحدث قبل أن تفتح الزهرة. يتم إطلاق حبوب اللقاح من العضو الذكري داخل الزهرة أو تنمو حبوب اللقاح الموجودة على العضو الآخر في الأنبوب أسفل النمط وصولاً إلى البويضات. إنه نوع من التكاثر الجنسي ، على عكس الأنظمة اللاجنسية مثل Apomixis. بعض كليستوجاموس الزهور لا تفتح أبدًا ، على عكس تشاسموجاموس الزهور التي تفتح ثم يتم تلقيحها. توجد أزهار Cleistogamous بالضرورة في نباتات متوافقة أو ذاتية التخصيب. [39] على الرغم من أن بعض بساتين الفاكهة والأعشاب تكون كليستوجاميوس بالكامل ، تلجأ نباتات أخرى إلى هذه الاستراتيجية في ظل ظروف معاكسة. في كثير من الأحيان قد يكون هناك مزيج من كل من أزهار cleistogamous و Chasmogamous ، أحيانًا على أجزاء مختلفة من النبات وأحيانًا في النورات المختلطة. تنتج الحبة المطحونة أزهارًا من النوع cleistogamous تحت الأرض ، وأزهارًا مختلطة من cleistogamous و Chasmogamous أعلاه. [40]

إبرة الراعي، مثل معظم نباتات إبرة الراعي والبلارجونيوم ، يلقي أنثراته ، وأحيانًا الأسدية أيضًا ، كحاجز للتلقيح الذاتي. هذه الزهرة الصغيرة على وشك أن تفتح أنثرها ، لكنها لم تتطور بشكل كامل بعد.

هؤلاء إبرة الراعي لقد فتحت الأزهار أنثرها ، لكن ليس بعد وصماتها. لاحظ تغير اللون الذي يشير إلى الملقحات بأنه جاهز للزيارات.

هذه إبرة الراعي لقد تخلصت الزهرة من أسديةها ، ونشرت أطراف مدقتها دون قبول حبوب اللقاح من أنثرها. (قد لا يزال بالطبع يتلقى حبوب اللقاح من الزهور الأصغر سنًا على نفس النبات.)

ما يقدر بـ 48.7 ٪ من الأنواع النباتية إما ثنائية المسكن أو غير متوافقة مع الذات. [41] كما تشير التقديرات إلى أن حوالي 42٪ من النباتات المزهرة لها نظام تزاوج مختلط في الطبيعة. [42] في النوع الأكثر شيوعًا من نظام التزاوج المختلط ، تنتج النباتات الفردية نوعًا واحدًا من الأزهار وقد تحتوي الثمار على التلقيح الذاتي أو التهجين الخارجي أو خليط من السلالات.

يتطلب التلقيح أيضًا النظر في حبوب اللقاح ، وهي النباتات التي تعمل كمصدر لحبوب اللقاح للنباتات الأخرى. بعض النباتات متوافق مع الذات (الخصوبة الذاتية) ويمكنها تلقيح وتخصيب نفسها. النباتات الأخرى لديها حواجز كيميائية أو فيزيائية للتلقيح الذاتي.

في إدارة التلقيح في الزراعة والبستنة ، فإن حبوب اللقاح الجيدة هي نبات يوفر حبوب لقاح متوافقة وقابلة للحياة ووفرة في نفس الوقت الذي يتم فيه تلقيح النبات أو الذي يحتوي على حبوب اللقاح التي يمكن تخزينها واستخدامها عند الحاجة لتلقيح المطلوب زهور. التهجين هو تلقيح فعال بين أزهار من أنواع مختلفة ، أو بين سلالات أو مجموعات تكاثر مختلفة. انظر أيضا Heterosis.

يعتبر الخوخ خصبًا ذاتيًا لأنه يمكن إنتاج محصول تجاري دون التلقيح المتبادل ، على الرغم من أن التلقيح المتبادل عادةً ما يعطي محصولًا أفضل. يعتبر التفاح غير متوافق مع نفسه ، لأن المحصول التجاري يجب أن يتم تلقيحه بشكل متبادل. العديد من أصناف أشجار الفاكهة التجارية عبارة عن استنساخ مطعمة ، متطابقة وراثيا. كتلة بستان من التفاح من صنف واحد هي وراثيا نبتة واحدة. يعتبر العديد من المزارعين الآن أن هذا خطأ. تتمثل إحدى طرق تصحيح هذا الخطأ في تطعيم طرف من حبوب اللقاح المناسبة (عمومًا مجموعة متنوعة من الكرابابل) كل ستة أشجار أو نحو ذلك. [ بحاجة لمصدر ]

أول سجل أحفوري للتلقيح اللاأحيائي هو من نباتات شبيهة بالسرخس في أواخر العصر الكربوني. تظهر عاريات البذور دليلاً على التلقيح الحيوي في وقت مبكر من العصر الترياسي. تظهر العديد من حبوب اللقاح المتحجرة خصائص مشابهة لحبوب اللقاح المشتتة بيولوجيًا اليوم. علاوة على ذلك ، فإن محتويات القناة الهضمية ، وهياكل الأجنحة ، ومورفولوجيا أجزاء الفم للخنافس والذباب المتحجرة تشير إلى أنها كانت بمثابة ملقحات مبكرة. أدى الارتباط بين الخنافس وكاسيات البذور خلال العصر الطباشيري المبكر إلى إشعاعات متوازية من كاسيات البذور والحشرات في أواخر العصر الطباشيري. يشير تطور الرحيق في أزهار العصر الطباشيري المتأخر إلى بداية التبادلية بين غشاء البكارة و كاسيات البذور.

يقدم النحل مثالًا جيدًا على التبادلية الموجودة بين غشاء البكارة و كاسيات البذور. تزود الأزهار النحل بالرحيق (مصدر للطاقة) وحبوب اللقاح (مصدر للبروتين). عندما ينتقل النحل من زهرة إلى زهرة لجمع حبوب اللقاح ، فإنه يقوم أيضًا بإيداع حبوب اللقاح على الأزهار ، وبالتالي يقوم بتلقيحها. في حين أن حبوب اللقاح والرحيق ، في معظم الحالات ، هي المكافأة الأكثر بروزًا التي يتم الحصول عليها من الزهور ، يزور النحل أيضًا الزهور للحصول على موارد أخرى مثل الزيت والعطر والراتنج وحتى الشمع. [43] تشير التقديرات إلى أن النحل نشأ مع أصل أو تنوع كاسيات البذور. [44] بالإضافة إلى ذلك ، تم توضيح حالات التطور المشترك بين أنواع النحل والنباتات المزهرة من خلال التكيفات المتخصصة. على سبيل المثال ، يتم اختيار الأرجل الطويلة في Rediviva neliana، نحلة تجمع الزيت منها Diascia capsularis، والتي لها أطوال حفز طويلة يتم اختيارها من أجل ترسيب حبوب اللقاح على النحل الذي يجمع الزيت ، والذي بدوره يختار أرجل أطول في ر. نيليانا ومرة أخرى أطول طول حفز في D. capsularis تم اختياره من أجل قيادة تطور الآخر باستمرار. [45]

إن أهم المحاصيل الغذائية الأساسية على كوكب الأرض ، مثل القمح والذرة والأرز وفول الصويا والذرة الرفيعة [47] [48] يتم تلقيحها بواسطة الرياح أو التلقيح الذاتي. عند النظر في أهم 15 محصولًا تساهم في النظام الغذائي البشري على مستوى العالم في عام 2013 ، فإن ما يزيد قليلاً عن 10٪ من إجمالي غذاء الإنسان للمحاصيل النباتية (211 من 1916 سعرة حرارية / فرد / يوم) يعتمد على التلقيح من الحشرات. [47]

إدارة التلقيح هي فرع من فروع الزراعة التي تسعى إلى حماية الملقحات الحالية وتعزيزها وغالبًا ما تتضمن ثقافة وإضافة الملقحات في حالات الزراعة الأحادية ، مثل بساتين الفاكهة التجارية. يقع أكبر حدث تلقيح مُدار في العالم في بساتين اللوز في كاليفورنيا ، حيث يتم نقل ما يقرب من نصف نحل العسل الأمريكي (حوالي مليون خلية) إلى بساتين اللوز كل ربيع. يتطلب محصول التفاح في نيويورك حوالي 30000 خلية يستخدم محصول توت ماين حوالي 50000 خلية كل عام. الحل الأمريكي لنقص الملقحات ، حتى الآن ، هو أن يصبح النحالون التجاريون مقاولين للتلقيح وأن يهاجروا. مثلما يتبع الحاصدون الحصاد حصاد القمح من تكساس إلى مانيتوبا ، يتبع مربي النحل الإزهار من الجنوب إلى الشمال ، لتوفير التلقيح للعديد من المحاصيل المختلفة. [ بحاجة لمصدر ]

في أمريكا ، يتم جلب النحل إلى المزارع التجارية للخيار والكوسا والبطيخ والفراولة والعديد من المحاصيل الأخرى. لا يعتبر نحل العسل الملقحات الوحيدة المدارة: يتم أيضًا تربية أنواع قليلة أخرى من النحل كملقحات. يعتبر نحل البرسيم من الملقحات المهمة لبذور البرسيم في غرب الولايات المتحدة وكندا. يتم تربية النحل واستخدامه على نطاق واسع في طماطم الدفيئة والمحاصيل الأخرى.

أصبحت الأهمية البيئية والمالية للتلقيح الطبيعي بواسطة الحشرات للمحاصيل الزراعية ، وتحسين نوعيتها وكميتها ، موضع تقدير أكثر فأكثر وأدت إلى ظهور فرص مالية جديدة. يمكن أن يؤدي محيط الغابة أو الأراضي العشبية البرية التي تحتوي على ملقحات محلية بالقرب من المحاصيل الزراعية ، مثل التفاح أو اللوز أو القهوة ، إلى تحسين محصولها بنحو 20٪. قد تؤدي فوائد الملقحات المحلية إلى مطالبة مالكي الغابات بالدفع مقابل مساهمتهم في نتائج المحاصيل المحسنة - مثال بسيط على القيمة الاقتصادية للخدمات البيئية. يمكن للمزارعين أيضًا تربية المحاصيل المحلية من أجل الترويج لأنواع النحل المحلية الملقحة كما هو موضح L. vierecki في ولاية ديلاوير [49] و الليوكوزونيوم في جنوب غرب فرجينيا. [50]

أفاد المعهد الأمريكي للعلوم البيولوجية أن التلقيح الحشري المحلي يوفر للاقتصاد الزراعي للولايات المتحدة ما يقرب من 3.1 مليار دولار سنويًا من خلال إنتاج المحاصيل الطبيعية [51] ينتج التلقيح حوالي 40 مليار دولار من المنتجات سنويًا في الولايات المتحدة وحدها. [52]

أصبح تلقيح المحاصيل الغذائية قضية بيئية بسبب اتجاهين. يعني الاتجاه إلى الزراعة الأحادية أن هناك حاجة إلى تركيزات أكبر من الملقحات في وقت الإزهار أكثر من أي وقت مضى ، ومع ذلك فإن المنطقة فقيرة بالأعلاف أو حتى مميتة للنحل لبقية الموسم. الاتجاه الآخر هو انخفاض أعداد الملقحات ، بسبب سوء استخدام المبيدات الحشرية والإفراط في استخدامها ، والأمراض والطفيليات الجديدة للنحل ، وقطع الأشجار المقطوعة ، وانخفاض تربية النحل ، وتنمية الضواحي ، وإزالة التحوطات وغيرها من الموائل من المزارع ، والقلق العام بشأن النحل. تسبب الرش الجوي على نطاق واسع للبعوض بسبب مخاوف غرب النيل في تسريع فقدان الملقحات.

في بعض الحالات ، قد يهدف المزارعون أو البستانيون إلى تقييد التلقيح الطبيعي للسماح فقط بالتكاثر باستخدام نباتات الأفراد المفضلة. يمكن تحقيق ذلك من خلال استخدام أكياس التلقيح.

تحسين التلقيح في مناطق ذات كثافة نحل دون المستوى الأمثل

في بعض الحالات ، يتجاوز طلب المزارعين لخلايا النحل العرض المتاح. انخفض عدد خلايا النحل المدارة في الولايات المتحدة بشكل مطرد من ما يقرب من 6 ملايين بعد الحرب العالمية الثانية ، إلى أقل من 2.5 مليون اليوم. في المقابل ، نمت المساحة المخصصة لزراعة المحاصيل الملقحة بالنحل أكثر من 300٪ في نفس الفترة الزمنية. بالإضافة إلى ذلك ، في السنوات الخمس الماضية كان هناك انخفاض في خلايا النحل المدارة في فصل الشتاء ، والتي وصلت إلى معدل غير مسبوق من خسائر الطوائف بما يقرب من 30٪. [53] [54] [55] [56] في الوقت الحاضر ، هناك طلب هائل على تأجير خلايا النحل لا يمكن تلبيته دائمًا. هناك حاجة واضحة عبر الصناعة الزراعية لأداة إدارة لجذب الملقحات إلى الزراعة وتشجيعها على تفضيل زيارة المحصول المزهر وتلقيحها. من خلال جذب الملقحات مثل نحل العسل وزيادة سلوكهم في البحث عن الطعام ، لا سيما في وسط قطع الأرض الكبيرة ، يمكننا زيادة عائدات المزارعين وتحسين العائد من مزارعهم. ابتكرت ISCA Technologies ، [57] من ريفرسايد كاليفورنيا ، تركيبة شبه كيميائية تسمى SPLAT Bloom ، والتي تعدل سلوك نحل العسل ، وتحفزهم على زيارة الزهور في كل جزء من الحقل.

لوحظ فقدان الملقحات ، المعروف أيضًا باسم انخفاض الملقحات (والذي ربما يكون اضطراب انهيار المستعمرات هو الأكثر شهرة) في السنوات الأخيرة. تسبب فقدان الملقحات في حدوث اضطراب في عمليات تجديد النباتات المبكرة مثل نثر البذور والتلقيح. تعتمد العمليات المبكرة لتجديد النبات بشكل كبير على التفاعلات بين النبات والحيوان ، ولأن هذه التفاعلات متقطعة ، فإن التنوع البيولوجي وعمل النظام البيئي مهددان. [58] يساعد التلقيح بواسطة الحيوانات في التنوع الجيني والتنوع داخل النباتات لأنه يسمح بالعبور الخارجي بدلاً من العبور الذاتي. بدون هذا التنوع الجيني سيكون هناك نقص في سمات الانتقاء الطبيعي للعمل عليها من أجل بقاء الأنواع النباتية. يعد نثر البذور مهمًا أيضًا لصلاحية النبات لأنه يتيح للنباتات القدرة على زيادة أعدادها. أكثر من ذلك ، فهو يسمح للنباتات بالهروب من البيئات التي تغيرت وأصبح من الصعب الإقامة فيها. كل هذه العوامل تظهر أهمية الملقحات للنباتات ، والتي تعد جزءًا مهمًا من أساس نظام بيئي مستقر. إذا كانت أنواع قليلة فقط من النباتات تعتمد على فقدان الملقحات فهذا أمر مدمر بشكل خاص لأن هناك الكثير من الأنواع النباتية التي تعتمد عليها. أكثر من 87.5٪ من كاسيات البذور ، وأكثر من 75٪ من أنواع الأشجار الاستوائية ، و 30-40٪ من أنواع الأشجار في المناطق المعتدلة تعتمد على التلقيح وانتشار البذور. [58]

تشمل العوامل التي تساهم في انخفاض الملقحات تدمير الموائل ، ومبيدات الآفات ، والتطفل / الأمراض ، وتغير المناخ. [59] الأشكال الأكثر تدميراً للاضطرابات البشرية هي التغييرات في استخدام الأراضي مثل التجزئة ، وقطع الأشجار الانتقائي ، والتحول إلى موطن ثانوي للغابات. [٥٨] كما أن إبطال ذبول حيوانات الفروج هو محرك مهم أيضًا. [60] هذه التعديلات ضارة بشكل خاص بسبب حساسية عملية التلقيح للنباتات. [58] وجدت الأبحاث التي أجريت على أشجار النخيل الاستوائية أن التقصير تسبب في انخفاض تشتت البذور ، مما يؤدي إلى انخفاض التباين الوراثي في ​​هذا النوع. [60] تدمير الموائل مثل التجزئة والتقطيع الانتقائي للأشجار يزيل المناطق الأكثر مثالية للأنواع المختلفة من الملقحات ، مما يزيل موارد غذاء الملقحات ، ومواقع التعشيش ، ويؤدي إلى عزل السكان. [61] تمت مناقشة تأثير مبيدات الآفات على الملقحات لأنه من الصعب تحديد أن مبيدًا واحدًا هو السبب في مقابل خليط أو تهديدات أخرى. [61] ما إذا كان التعرض وحده يسبب الضرر ، أو إذا كانت المدة والفعالية من العوامل غير معروف. [61] ومع ذلك ، فإن المبيدات الحشرية لها آثار سلبية ، كما في حالة مبيدات النيونيكوتينويد التي تضر مستعمرات النحل. يعتقد العديد من الباحثين أن التأثيرات التآزرية لهذه العوامل هي التي تضر في النهاية بمجموعات الملقحات. [59]

في الصناعة الزراعية ، يتسبب تغير المناخ في "أزمة الملقحات". وتؤثر هذه الأزمة على إنتاج المحاصيل والتكاليف المرتبطة بها نتيجة انخفاض عمليات التلقيح. [62] يمكن أن يكون هذا الاضطراب فينولوجيًا أو مكانيًا. في الحالة الأولى ، الأنواع التي تحدث عادة في مواسم أو دورات زمنية مماثلة ، لديها الآن استجابات مختلفة للتغيرات البيئية وبالتالي لم تعد تتفاعل. على سبيل المثال ، قد تزهر الشجرة في وقت أبكر من المعتاد ، بينما قد يتكاثر الملقح في وقت لاحق من العام ، وبالتالي لم يعد النوعان يتطابقان مع الوقت. تحدث الاضطرابات المكانية عندما يستجيب نوعان يشتركان عادة في نفس التوزيع بشكل مختلف لتغير المناخ ويتحولان إلى مناطق مختلفة. [63] [64]

أمثلة على الملقحات المصابة تحرير

تم استخدام أكثر الملقحات شهرة وفهمًا ، وهو النحل ، كمثال رئيسي لانخفاض الملقحات. النحل عنصر أساسي في تلقيح المحاصيل الزراعية والنباتات البرية وهو أحد الحشرات الرئيسية التي تؤدي هذه المهمة. [65] من بين أنواع النحل نحل العسل أو أبيس ميليفيرا تمت دراسة أكثر من غيره وفي الولايات المتحدة ، كان هناك خسارة بنسبة 59٪ من المستعمرات من عام 1947 إلى 2005. [65] يُعزى الانخفاض في أعداد نحل العسل إلى المبيدات الحشرية والمحاصيل المعدلة وراثيًا والتفتت والطفيليات والأمراض التي تم إدخالها. [66] كان هناك تركيز على تأثيرات مبيدات النيونيكوتينويد على تعداد نحل العسل. تم استخدام مبيدات النيونيكوتينويد بسبب سمية منخفضة للثدييات ، وخصوصية الهدف ، ومعدلات الاستخدام المنخفضة ، ونشاط الطيف الواسع. ومع ذلك ، فإن المبيدات الحشرية قادرة على شق طريقها في جميع أنحاء النبات ، بما في ذلك حبوب اللقاح والرحيق. نتيجة لذلك ، فقد ثبت أنه يؤثر على الجهاز العصبي وعلاقات الطائفة في تجمعات نحل العسل. [66]

عانت الفراشات أيضًا بسبب هذه التعديلات. الفراشات هي مؤشرات بيئية مفيدة لأنها حساسة للتغيرات في البيئة مثل الموسم والارتفاع وقبل كل شيء التأثير البشري على البيئة. كانت أعداد الفراشات أعلى داخل الغابة الطبيعية وكانت أقل في الأراضي المفتوحة. سبب الاختلاف في الكثافة هو حقيقة أن الفراشات في الأرض المفتوحة ستتعرض للجفاف والافتراس. هذه المناطق المفتوحة ناتجة عن تدمير الموائل مثل قطع الأخشاب ورعي الماشية وجمع الحطب. بسبب هذا التدمير ، يمكن أن ينخفض ​​تنوع أنواع الفراشات ومن المعروف أن هناك ارتباطًا بين تنوع الفراشات وتنوع النباتات. [67]

الأمن الغذائي وتراجع الملقحات تحرير

إلى جانب عدم توازن النظام البيئي الناجم عن انخفاض الملقحات ، فقد يعرض الأمن الغذائي للخطر. يعد التلقيح ضروريًا للنباتات لاستمرار تكاثرها و 3/4 الأنواع النباتية التي تساهم في الإمداد الغذائي العالمي هي نباتات تتطلب الملقحات. [68] تعتبر ملقحات الحشرات ، مثل النحل ، من المساهمين الرئيسيين في إنتاج المحاصيل ، حيث يتم تلقيح أكثر من 200 مليار دولار من أنواع المحاصيل بواسطة هذه الحشرات. [61] الملقحات ضرورية أيضًا لأنها تحسن جودة المحاصيل وتزيد من التنوع الوراثي ، وهو أمر ضروري في إنتاج الفاكهة ذات القيمة الغذائية والنكهات المختلفة. [69] المحاصيل التي لا تعتمد على الحيوانات في التلقيح ولكنها تعتمد على الرياح أو التلقيح الذاتي ، مثل الذرة والبطاطس ، تضاعفت في الإنتاج وتشكل جزءًا كبيرًا من النظام الغذائي للإنسان ولكنها لا توفر المغذيات الدقيقة اللازمة. [70] العناصر الغذائية الأساسية الضرورية في النظام الغذائي للإنسان موجودة في النباتات التي تعتمد على الملقحات الحيوانية. [70] كانت هناك مشاكل في نقص الفيتامينات والمعادن ويعتقد أنه إذا استمرت مجموعات الملقحات في تقليل أوجه النقص هذه ، فسوف تصبح أكثر وضوحًا. [69]

غالبًا ما تزور الملقحات البرية عددًا كبيرًا من أنواع النباتات ويزور عدد كبير من أنواع الملقحات النباتات. تشكل كل هذه العلاقات معًا شبكة من التفاعلات بين النباتات والملقحات. تم العثور على أوجه تشابه مفاجئة في بنية الشبكات التي تتكون من التفاعلات بين النباتات والملقحات. تم العثور على هذا الهيكل ليكون متشابهًا في الأنظمة البيئية المختلفة جدًا في قارات مختلفة ، والتي تتكون من أنواع مختلفة تمامًا. [71]

قد يكون لهيكل شبكات الملقحات النباتية عواقب كبيرة على الطريقة التي تستجيب بها مجتمعات الملقحات للظروف القاسية بشكل متزايد. تشير النماذج الرياضية ، التي تدرس عواقب بنية الشبكة هذه على استقرار مجتمعات الملقحات ، إلى أن الطريقة المحددة التي يتم بها تنظيم شبكات الملقحات النباتية تقلل المنافسة بين الملقحات [72] وقد تؤدي إلى تسهيل قوي غير مباشر بين الملقحات عندما تكون الظروف قاسية . [73] هذا يعني أن أنواع الملقحات معًا يمكنها البقاء على قيد الحياة في ظل ظروف قاسية. ولكنه يعني أيضًا أن أنواع الملقحات تنهار في وقت واحد عندما تمر الظروف بنقطة حرجة. يحدث هذا الانهيار المتزامن ، لأن أنواع الملقحات تعتمد على بعضها البعض عند البقاء على قيد الحياة في ظل ظروف صعبة. [73]

يمكن أن يحدث مثل هذا الانهيار على مستوى المجتمع ، والذي يشمل العديد من أنواع الملقحات ، فجأة عندما تمر الظروف القاسية على نحو متزايد بنقطة حرجة وقد لا يكون التعافي من هذا الانهيار سهلاً. قد يكون التحسن في الظروف اللازمة لاستعادة الملقحات أكبر بكثير من التحسين المطلوب للعودة إلى الظروف التي انهار فيها مجتمع الملقحات. [73]

في حين أن هناك 200.000 - 350.000 نوع مختلف من الحيوانات التي تساعد في التلقيح ، فإن النحل مسؤول عن غالبية التلقيح للمحاصيل المستهلكة ، مما يوفر ما بين 235 و 577 مليار دولار أمريكي من الفوائد للإنتاج الغذائي العالمي. [74] منذ أوائل القرن العشرين ، بدأ النحالون في الولايات المتحدة بتأجير مستعمراتهم للمزارعين لزيادة غلة المحاصيل الزراعية ، وكسب عائدات إضافية من توفير التلقيح المخصخص. اعتبارًا من عام 2016 ، يأتي 41 ٪ من متوسط ​​دخل مربي النحل في الولايات المتحدة من تقديم خدمة التلقيح هذه للمزارعين ، مما يجعلها أكبر نسبة من دخلهم ، ويأتي الباقي من مبيعات العسل وشمع العسل والدعم الحكومي ، إلخ. [75] هذا هو مثال على كيفية احتساب العوامل الخارجية الإيجابية ، تلقيح المحاصيل من تربية النحل وصنع العسل ، وإدماجها بنجاح في السوق الشاملة للزراعة. علاوة على المساعدة في إنتاج الغذاء ، توفر خدمة التلقيح آثارًا غير مباشرة مفيدة حيث ينبت النحل ليس فقط المحاصيل ، ولكن أيضًا النباتات الأخرى حول المنطقة التي يتم تلقيحها فيها ، مما يزيد من التنوع البيولوجي للنظام البيئي المحلي. [76] هناك المزيد من التداعيات غير المباشرة حيث يزيد التنوع البيولوجي من مقاومة النظام البيئي للحياة البرية والمحاصيل. [77] نظرًا لدور التلقيح في إنتاج المحاصيل ، فإن نحل العسل التجاري يعتبر من الماشية من قبل وزارة الزراعة الأمريكية. يختلف تأثير التلقيح باختلاف المحصول. على سبيل المثال ، يعتمد إنتاج اللوز في الولايات المتحدة ، وهو صناعة تبلغ قيمتها 11 مليار دولار ومقرها بشكل حصري تقريبًا في ولاية كاليفورنيا ، بشكل كبير على النحل لتلقيح أشجار اللوز. تستخدم صناعة اللوز ما يصل إلى 82٪ من الخدمات في سوق التلقيح. في كل شهر فبراير ، يتم نقل حوالي 60٪ من مستعمرات النحل في الولايات المتحدة إلى سنترال فالي بكاليفورنيا. [78]

على مدى العقد الماضي ، أفاد مربو النحل في جميع أنحاء الولايات المتحدة أن معدل وفيات خلايا النحل الخاصة بهم ظل ثابتًا عند حوالي 30 ٪ كل عام ، مما يجعل الوفيات تكلفة متوقعة لمربي النحل. في حين أن السبب الدقيق لهذه الظاهرة غير معروف ، وفقًا لتقرير تقدم اضطراب انهيار المستعمرات التابع لوزارة الزراعة الأمريكية ، يمكن إرجاعه إلى عوامل مثل التلوث ومبيدات الآفات ومسببات الأمراض من الأدلة الموجودة في مناطق المستعمرات المتضررة والمستعمرات نفسها. [79] التلوث ومبيدات الآفات ضاران بصحة النحل ومستعمراته حيث أن قدرة النحل على التلقيح والعودة إلى مستعمراته معرضة لخطر كبير. [80] علاوة على ذلك ، تم تحديد وادي كاليفورنيا الأوسط من قبل منظمة الصحة العالمية كموقع أسوأ تلوث للهواء في البلاد. [81] نحل تلقيح اللوز ، ما يقرب من 60٪ من النحل في الولايات المتحدة كما هو مذكور أعلاه ، سيتم خلطه مع نحل من آلاف خلايا النحل الأخرى التي يقدمها مربي نحل مختلفون ، مما يجعلهم أكثر عرضة للإصابة بالأمراض والعث التي يمكن أن يحملها أي منهم . [78] لا تتوقف الوفيات عند نحل العسل التجاري حيث توجد أدلة على انتشار العوامل الممرضة إلى الملقحات الأخرى بما في ذلك النحل الطنان البري ، مما يؤدي إلى إصابة ما يصل إلى 35-100٪ من النحل البري في نطاق 2 كم من التلقيح التجاري. [82] تتمثل العوامل الخارجية السلبية لخدمات التلقيح الخاصة في تدهور التنوع البيولوجي من خلال موت النحل التجاري والبرية.

على الرغم من خسارة حوالي ثلث قوتهم العاملة كل عام ، يواصل النحالون تأجير نحلهم لمزارع اللوز بسبب الأجر المرتفع من صناعة اللوز. في عام 2016 ، أعطت مستعمرة مستأجرة لتلقيح اللوز مربي النحل دخلاً قدره 165 دولارًا لكل مستعمرة مستأجرة ، أي حوالي ثلاثة أضعاف متوسط ​​المحاصيل الأخرى التي تستخدم خدمة تأجير التلقيح. [83] ومع ذلك ، وجدت دراسة حديثة نُشرت في مجلة Oxford Academic's Journal of Economic Entomology أنه بمجرد النظر في تكاليف الحفاظ على النحل خصيصًا لتلقيح اللوز ، بما في ذلك الشتاء ، وإدارة الصيف ، واستبدال النحل المحتضر ، فإن تلقيح اللوز بالكاد يكون مربحًا أو غير مربح. لمتوسط ​​مربي النحل. [84]


اسم واحد ، أنواع عديدة

هناك أنواع عديدة من الخلايا. في فصل علم الأحياء ، ستعمل عادةً مع النباتية مثل الخلايا و مثل الحيوان الخلايا. نقول "شبيهة بالحيوان" لأن نوعًا من الخلايا الحيوانية يمكن أن يكون أي شيء من كائن حي دقيق صغير إلى خلية عصبية في دماغك. غالبًا ما تأخذ فصول علم الأحياء مجهرًا وتنظر إلى الميكروبات وحيدة الخلية من مياه البركة. قد ترى هيدرا أو أميبا أو حنديرة.

يسهل التعرف على الخلايا النباتية لأنها تمتلك بنية واقية تسمى جدار الخلية المصنوع من السليلوز. النباتات لها جدار الحيوانات لا. تحتوي النباتات أيضًا على عضيات مثل البلاستيدات الخضراء أو فجوات كبيرة مملوءة بالماء. البلاستيدات الخضراء هي الهيكل الرئيسي في عملية البناء الضوئي.

الخلايا فريدة لكل نوع من الكائنات الحية. إذا نظرت إلى كائنات حية بسيطة للغاية ، فستكتشف خلايا ليس لها نواة محددة (بدائيات النوى) وخلايا أخرى بها مئات النوى (متعدد النوى).

البشر لديهم المئات من أنواع الخلايا المختلفة. لديك خلايا دم حمراء تُستخدم لنقل الأكسجين (O2) من خلال الجسم والخلايا الأخرى الخاصة بعضلة قلبك. على الرغم من أن الخلايا يمكن أن تكون مختلفة تمامًا ، إلا أنها في الأساس مقصورات محاطة بنوع من الأغشية.


خلايا Sclerenchyma

خلايا المصلبة لها أيضًا وظيفة دعم في النباتات ، ولكن على عكس خلايا Collenchyma ، فإنها تحتوي على عامل تصلب في جدرانها الخلوية وتكون أكثر صلابة. هذه الخلايا لها جدران خلوية ثانوية سميكة ولا تعيش بمجرد نضجها. هناك نوعان من الخلايا المصلبة: الصلبة والألياف.

مصلب لها أحجام وأشكال متنوعة ، ومعظم حجم هذه الخلايا يتم امتصاصه بواسطة جدار الخلية. الصلبان صلبة للغاية وتشكل القشرة الخارجية الصلبة للمكسرات والبذور. ألياف هي خلايا ممدودة ونحيلة تشبه في المظهر حبلا. الألياف قوية ومرنة وتوجد في السيقان والجذور وجدران الفاكهة وحزم الأوعية الدموية الورقية.


فهرس

أجوستا ، وليام. خنافس بومباردييه وأشجار الحمى: نظرة عن قرب على الحرب الكيميائية والإشارات في الحيوانات والنباتات. ريدينج ، ماجستير: أديسون ويسلي ، 1996.

بيدلاك ، واين ر. المواد الكيميائية النباتية كعوامل نشطة بيولوجيا. لانكستر ، PA: Technomic Publishers ، 2000.

كاربان وريتشارد وإيان تي بالدوين. ردود الفعل المستحثة على العواشب. شيكاغو: مطبعة جامعة شيكاغو ، 1997.

روزنتال ، جيرالد أ ، وماي ر. برنباوم. العواشب ، تفاعلاتها مع المستقلبات النباتية الثانوية. سان دييغو ، كاليفورنيا: مطبعة أكاديمية ، 1991.


الجذور

تمتلك جذور نباتات البذور ثلاث وظائف رئيسية: تثبيت النبات في التربة ، وامتصاص المياه والمعادن ونقلها إلى أعلى ، وتخزين منتجات التمثيل الضوئي. يتم تعديل بعض الجذور لامتصاص الرطوبة وتبادل الغازات. معظم الجذور تحت الأرض. ومع ذلك ، فإن بعض النباتات لديها أيضًا الجذور العرضية، والتي تظهر فوق الأرض من إطلاق النار.

أنواع أنظمة الجذر

تتكون أنظمة الجذر بشكل أساسي من نوعين (الشكل 20). تحتوي Dicots على نظام جذر نقر ، بينما تمتلك monocots نظام جذر ليفي. أ اضغط على نظام الجذر له جذر رئيسي ينمو عموديًا ، ومنه تنشأ العديد من الجذور الجانبية الأصغر. تعتبر الهندباء مثالًا جيدًا على جذورها التي تنكسر عادةً عند محاولة اقتلاع هذه الحشائش ، ويمكنها إعادة نمو فرع آخر من الجذر المتبقي). يتغلغل نظام جذر الصنبور في عمق التربة. في المقابل ، أ نظام الجذر الليفي يقع بالقرب من سطح التربة ، ويشكل شبكة كثيفة من الجذور التي تساعد أيضًا في منع تآكل التربة (أعشاب الحشائش مثال جيد ، مثل القمح والأرز والذرة). تحتوي بعض النباتات على مزيج من جذور الحنفية والجذور الليفية. غالبًا ما يكون للنباتات التي تنمو في المناطق الجافة أنظمة جذور عميقة ، في حين أن النباتات التي تنمو في مناطق ذات مياه وفيرة من المرجح أن يكون لها جذور ضحلة.

الشكل 20. (أ) أنظمة جذر النقر لها جذر رئيسي ينمو ، بينما (ب) أنظمة الجذر الليفية تتكون من العديد من الجذور الصغيرة. (الائتمان ب: تعديل العمل من قبل "أوستن سكويربانتس" / فليكر)

نمو الجذور والتشريح

الشكل 21. تكشف النظرة الطولية للجذر عن مناطق انقسام الخلايا ، والاستطالة ، والنضج. يحدث انقسام الخلية في النسيج الإنشائي القمي.

يبدأ نمو الجذور بإنبات البذور. عندما يخرج جنين النبات من البذرة ، فإن جذر الجنين يشكل نظام الجذر. طرف الجذر محمي بواسطة قلنسوة الجذر، بنية حصرية للجذور ولا تشبه أي بنية نباتية أخرى. يتم استبدال غطاء الجذر باستمرار لأنه يتلف بسهولة عندما يندفع الجذر عبر التربة. يمكن تقسيم طرف الجذر إلى ثلاث مناطق: منطقة انقسام الخلية ، ومنطقة استطالة ، ومنطقة نضوج وتمايز (الشكل 21). تكون منطقة انقسام الخلية هي الأقرب إلى طرف الجذر ، وهي تتكون من الخلايا المنقسمة بنشاط في نسيج الجذر. منطقة الاستطالة هي حيث يزداد طول الخلايا المشكلة حديثًا ، مما يؤدي إلى إطالة الجذر. يبدأ من أول شعر جذر منطقة نضوج الخلايا حيث تبدأ الخلايا الجذرية في التمايز إلى أنواع خلايا خاصة. جميع المناطق الثلاث في السنتيمتر الأول أو نحو ذلك من طرف الجذر.

يحتوي الجذر على طبقة خارجية من الخلايا تسمى البشرة ، والتي تحيط بمناطق الأنسجة الأرضية والأنسجة الوعائية. توفر البشرة الحماية وتساعد على الامتصاص. جذور الشعر، وهي امتداد لخلايا البشرة الجذرية ، تزيد من مساحة سطح الجذر ، مما يساهم بشكل كبير في امتصاص الماء والمعادن.

الشكل 22: يكشف التلوين عن أنواع مختلفة من الخلايا في هذه الصورة المجهرية الخفيفة للقمح (تريتيكوم) المقطع العرضي للجذر. تلطخ خلايا المصلبة في الجلد الخارجي وخلايا النسيج الخشبي باللون الأحمر ، بينما تلطخ خلايا اللحاء باللون الأزرق. أنواع الخلايا الأخرى تلطخ باللون الأسود. الشاهدة ، أو الأنسجة الوعائية ، هي المنطقة الموجودة داخل الأدمة الباطنية (يشار إليها بحلقة خضراء). تظهر الشعيرات الجذرية خارج البشرة. (الائتمان: بيانات شريط المقياس من مات راسل)

داخل الجذر ، تشكل الأنسجة الأرضية منطقتين: القشرة واللب (الشكل 22). بالمقارنة مع السيقان ، تمتلك الجذور الكثير من القشرة والقشرة الصغيرة. تشتمل كلتا المنطقتين على خلايا تخزن منتجات التمثيل الضوئي. تقع القشرة بين البشرة والأنسجة الوعائية ، بينما يقع اللب بين نسيج الأوعية الدموية ومركز الجذر.

يتم ترتيب الأنسجة الوعائية في الجذر في الجزء الداخلي من الجذر ، والذي يسمى نصب (الشكل 23). طبقة من الخلايا تعرف باسم باطن الجلد يفصل الشاهدة عن نسيج الأرض في الجزء الخارجي من الجذر. إن الأدمة الداخلية مقصورة على الجذور ، وتعمل كنقطة تفتيش للمواد التي تدخل نظام الأوعية الدموية في الجذر. توجد مادة شمعية تسمى سوبرين على جدران خلايا الأديم الباطن. هذه المنطقة الشمعية ، والمعروفة باسم قطاع كاسباريان، يجبر الماء والمذابات على عبور أغشية البلازما لخلايا الأديم الباطن بدلاً من الانزلاق بين الخلايا. وهذا يضمن أن المواد التي يتطلبها الجذر فقط هي التي تمر عبر الجلد الباطن ، في حين يتم استبعاد المواد السامة ومسببات الأمراض بشكل عام. طبقة الخلايا الخارجية لنسيج أوعية الجذر هي دراجة هوائية، وهي منطقة يمكن أن تؤدي إلى جذور جانبية. في جذور الديكوت ، يتم ترتيب نسيج الخشب واللحاء في المسلة بالتناوب على شكل X ، بينما في الجذور أحادية النواة ، يتم ترتيب الأنسجة الوعائية في حلقة حول اللب.

شكل 23: في الثنائيات النموذجية (يسار) ، تشكل الأنسجة الوعائية شكل X في مركز الجذر. في الأحاديات النموذجية (اليمنى) ، تشكل خلايا اللحاء وخلايا النسيج الخشبي الأكبر حلقة مميزة حول اللب المركزي.

تعديلات الجذر

الشكل 24. العديد من الخضروات هي جذور معدلة.

يمكن تعديل الهياكل الجذرية لأغراض محددة. على سبيل المثال ، بعض الجذور منتفخة وتخزن النشا. الجذور الهوائية والجذور الداعمة نوعان من الجذور فوق الأرض التي توفر دعمًا إضافيًا لتثبيت النبات. تعد جذور الحنفية ، مثل الجزر واللفت والبنجر ، أمثلة على الجذور التي تم تعديلها لتخزين الطعام (الشكل 24).

تمكن جذور نباتات النباتات من النمو على نبات آخر. على سبيل المثال ، تقوم جذور نبات الأوركيد بتكوين نسيج إسفنجي لامتصاص الرطوبة. شجرة الأثأب (اللبخ sp.) على شكل نبات نباتي ، ينبت في فروع شجرة مضيفة تنمو الجذور الهوائية من الفروع وتصل في النهاية إلى الأرض ، مما يوفر دعمًا إضافيًا (الشكل 25). في سكرابين (باندانوس sp.) ، وهي شجرة شبيهة بالنخيل تنمو في التربة الاستوائية الرملية ، وتتطور جذور الدعامة فوق الأرض من العقد لتوفير دعم إضافي.

الشكل 25: (أ) شجرة الأثأب ، والمعروفة أيضًا باسم التين الخانق ، تبدأ حياتها كنبات نبات في شجرة مضيفة. تمتد الجذور الهوائية إلى الأرض وتدعم النبات النامي الذي يخنق الشجرة المضيفة في النهاية. يطور (ب) screwpine جذورًا فوق الأرض تساعد في دعم النبات في التربة الرملية. (الائتمان أ: تعديل العمل بواسطة & # 8220psyberartist & # 8221 / Flickr credit b: تعديل العمل بواسطة David Eikhoff)

أسئلة الممارسة

قارن نظام جذر النقر بنظام الجذر الليفي. لكل نوع ، قم بتسمية نبات يوفر غذاءً في النظام الغذائي للإنسان. ما نوع نظام الجذر الموجود في المونوتات؟ ما نوع نظام الجذر الموجود في الثنائيات؟

ماذا يمكن أن يحدث للجذر إذا اختفت الدراجة الهوائية؟


شاهد الفيديو: أحياء. مقدمة ضرورية لعلم الأحياء. 2022 (أغسطس 2022).