كاسيات البذور: الخصائص ، التصنيف ، دورة الحياة - مادة الاحياء - 2026

في كاسيات البذور هي المجموعة الأكثر عديدة، متنوعة وناجحة من النباتات التي تعيش على كوكب الأرض. تُعرف بالنباتات المزهرة ، لأن الزهرة هي السمة الأكثر تميزًا.

يأتي مصطلح كاسيات البذور من الكلمات اليونانية "angion" التي تعني الحاوية ، ومن كلمة "sperma" التي تعني البذور. لذلك ، فإن اسم كاسيات البذور يعني حاوية البذور.

حقل توليب (المصدر: جون أونيل ، عبر ويكيميديا ​​كومنز)

وتتمثل الوظيفة الرئيسية للزهور في هذه النباتات في إنتاج الفاكهة والبذور. يمكن إنتاج البذور عن طريق التلقيح الذاتي أو التلقيح المتبادل أو الأحداث غير الجنسية مثل apomixis.

كاسيات البذور هي مجموعة أحادية الفصيلة من النباتات الوعائية وتعتبر مجموعة شقيقة لعاريات البذور. الفرق الرئيسي بين كاسيات البذور وعاريات البذور هو أن البويضات تكون محاطة بالمبيض ، والتي ستصبح فيما بعد الفاكهة.

تنمو كاسيات البذور وتهيمن عمليًا على جميع مناطق الكوكب ، باستثناء الغابات الصنوبرية. توجد كاسيات البذور التي تتكيف مع الموائل الأرضية والمائية والنباتية ، وتعتبر المناطق الاستوائية في أمريكا الجنوبية هي الأغنى في هذه الأنواع. الصبار هو كاسيات البذور التي تتكيف مع النمو في المناطق شديدة الجفاف.

ترتبط أزهار كاسيات البذور ارتباطًا وثيقًا بالملقحات ، ويُعتقد أنها تطورت بالتوازي (تطور مشترك). قامت الملقحات بنمذجة تكيف النباتات مع تغطية البويضات.

ضمن مجموعة نباتات كاسيات البذور ، توجد أكثر أشكال النباتات تنوعًا ، مع تمثيلات صغيرة جدًا ، مثل الطحلب البطي ، الذي يبلغ حجمه 1 ملم ، والأشجار العملاقة مثل شجرة الكينا التي يمكن أن يصل ارتفاعها إلى 100 متر.

في هذه المجموعة توجد معظم الأنواع النباتية ذات الأهمية الاقتصادية للبشرية ، حيث تبرز الذرة والقمح والقهوة والكاكاو والبطاطس ، من بين العديد من المحاصيل الأخرى الأساسية في النظام الغذائي للإنسان.

تتكاثر كاسيات البذور جنسيًا بعد الإخصاب المزدوج الذي ينتج عنه جنين وسويداء البذور.

يتم تمثيل كاسيات البذور بأكثر من 300000 نوع مختلف ، مصنفة تقريبًا إلى 450 عائلة ، وهذه النباتات المزهرة هي التي هيمنت على الأرض لأكثر من 100 مليون سنة.

مميزات

كاسيات البذور هي ، في معظمها ، نباتات تعيش بحرية ، ومع ذلك ، هناك بعض الأنواع الطفيلية والرائحة. بعض كاسيات البذور هي نباتات نباتية تتسلق إلى قمة الغابة الاستوائية المطيرة ، بينما البعض الآخر عبارة عن نباتات نباتية تنمو داخل الطبقة الشجرية من الغابة.

ويتكون زهرة كاسيات البذور من ثلاث جدلات: غلاف الزهرة ، عطيل و زيم.

- العجان مبني من أوراق النبتة المعدلة التي تخلق الكأس والكورولا. الكأس أخضر بشكل عام ويتم بناءه ضوئيًا ، ويتكون من الكأس على شكل أوراق. عادة ما يكون الكورولا ملونًا ومبهجًا وعطرًا ويتكون من بتلات فردية أو مصهورة.

- يتكون الأندريسيوم من مجموعة الأسدية وهذه الأسدية عبارة عن ناقلات لحبوب اللقاح حيث توجد الطور المشيجي الذكري (microgametophytes). الأسدية هي الأعضاء التناسلية الذكرية للزهور.

- يتكون الجينسيوم من مجموعة الكاربيل التي تشكل مدقة واحدة أو أكثر. يوجد داخل الكاربيل المبايض أو البوغات الضخمة ، حيث توجد الطور المشيجي الأنثوي (macrogametophyte). تمثل الكاربيل العضو التناسلي الأنثوي للزهور.

الزهرة في كاسيات البذور ثنائية الجنس في الغالبية العظمى من الأنواع ، أي أن الطور المشيجي الذكري والأنثوي لا يتواجد فقط في نفس النبات ، ولكن أيضًا في نفس الهيكل.

تحتوي معظم أنواع كاسيات البذور على أوعية مثل الماء والخلايا الموصلة للمعادن ، ومع ذلك ، فإن بعض مجموعات كاسيات البذور القاعدية تحتوي على القصبات كخلايا موصلة.

الأصل والتطور

ظهرت كاسيات البذور في العصر الطباشيري السفلي منذ حوالي 125 مليون سنة ، وبلغت درجة عالية من التخصص في العصر الطباشيري الأوسط. تشترك الأحافير النباتية من العصر الطباشيري السفلي في الخصائص مع المجموعات الموجودة والتي يمكن التعرف عليها حاليًا.

لا تزال أحدث أسلاف كاسيات البذور لغزا. الفرضية الأكثر قبولًا على نطاق واسع هي أنها نشأت من أعضاء مجموعة منقرضة من Pteridiosperms ، والتي من المعروف أنها نباتات ذات بذور وأوراق تشبه السرخس.

تستند فرضية أصل كاسيات البذور إلى حقيقة أن البتيريديوسبيرم لها هياكل تناسلية ذكورية مماثلة للأنثرات ، في حين أن الهياكل الأنثوية كانت هياكل مكافئة للكاربيل.

كاسيات البذور الأولى

ومن بين تلك التي يُعتقد أنها أقدم نباتات كاسيات البذور ، نباتات أحفورية من جنس Archaefructus ، يعود تاريخها إلى 130 مليون عام. هذه نباتات مائية مرتبطة بـ Magnoliaceae لأنها تقدم أزهارًا بدون نبات حول الزان ، مع وجود الكاربيل على الأسدية.

يصنف علماء النبات أزهار Archaefructus على أنها أزهار قديمة جدًا ، وهي سلائف للزهور الحالية من كاسيات البذور ، ومع ذلك ، يعتبر بعض علماء النبات الأزهار غير نمطية ، على غرار ما لوحظ في بعض كاسيات البذور الحالية.

يعتقد علماء النبات المتشددون وعلماء النباتات القديمة أنه من الضروري اكتشاف المزيد من الحفريات ووصفها بتقنيات جديدة لتوضيح وحل لغز أصل كاسيات البذور. تستند التحليلات التطورية في كاسيات البذور إلى السمات الرئيسية مثل التناظر ، والسمات الزهرية ، وعلم الحفريات ، وحجم الجينوم.

الطبيعة الجينية للنباتات معقدة وهذا حد من فهمها للتطور. ومع ذلك ، تصنف التحليلات الجزيئية أنواع كليد Magnoliides على أنها أكثر مجموعة سلفية من كاسيات البذور.

تم إعادة إنشاء زهرة أسلاف كاسيات البذور بطابع مزدوج المخنثين ، وتماثل شعاعي ، مع اثنين أو أكثر من الفلاتين ، والعجان المنفصل مع tepals غير المتمايز ، والأندريسيوم مع ثلاثة أسدية سميكة منفصلة قليلاً ، وجينوسيوم مع خمسة كربلات لولبية فردية.

أزهار كاسيات البذور الحالية (eudicotyledons) ، لها أزهار دورية مرتبة بواسطة فلات متخصصة ، بالتناوب بين الكأس والكورولا. إن خيوط القدرة على التحمل في الأندريسيوم رقيقة مع أنثرات متباينة والجينوسيوم مع الكاربيل السفلي والأنماط والوصمات.

حبوب اللقاح من كاسيات البذور هي شخصية تطورت بحيث تحتوي على ثلاث فتحات أو أكثر (تريكولباتس) ، كما لوحظ في نباتات eudicotyledons ، بينما لوحظ في عاريات البذور وحبوب اللقاح Archaefructus مع فتحة واحدة (monosulcate).

تصنيف كاسيات البذور

تم إجراء التصنيف الأول لكاسيات البذور بواسطة Linnaeus استنادًا إلى النظام الجنسي للنباتات في عام 1735 ، واستخدم الأحرف الزهرية للتمييز بين مجموعات phanerograms.

يتم تصنيف النباتات حاليًا وفقًا لنظام APG (Angiosperm Phylogeny Group). تم اقتراح هذا النظام من قبل فريق من العديد من الباحثين الذين اقترحوا تصنيفًا يتضمن جميع المعلومات المتاحة عن العائلات النباتية المعروفة.

يبني نظام APG الفصل بين العائلات بناءً على جينات البلاستيدات الخضراء والجينات التي ترمز للريبوسومات ، لأن هذه الجينات في العضيات لها معدل طفرة أبطأ. يتم أيضًا استخدام العديد من الشخصيات المورفولوجية ، مثل مورفولوجيا حبوب اللقاح.

تم نشر أول نظام تصنيف APG في عام 1998. حاليًا يوجد نظام APG في نسخته الرابعة ، التي نُشرت في عام 2016 في Journal Botanical. يعترف APG IV بـ 64 طلبًا و 416 عائلة مختلفة مقابل 40 طلبًا و 457 عائلة معترف بها من قبل APG I.

التصنيف الأخير لنباتات البذور له مجموعة "ANITA" (Amborellaceae ، Nymphaeales ، Illiciaceae ، Trimeniaceae و Austrobaileyaceae) ، باعتبارها الأكثر قاعدية ، ثم ترفع clade Magnoliidae ، ثم monocots ، وأخيراً dicots و eudicots.

دورة حياة كاسيات البذور

مثل كل الحيوانات المنوية ، تتناوب كاسيات البذور عبر الأجيال. يتطور الطور المشيجي بالكامل داخل الهياكل التناسلية للطور البوغي ، وهذه دورة حياة غير متجانسة.

رسم تخطيطي لدورة حياة كاسيات البذور (المصدر: Angiosperm_life_cycle_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruizderivative work: Tinymonty via Wikimedia Commons)

Microgametophyte أو ذكور المشيجية

تبدأ الدورة مع الأسدية التي تنتج حبوب اللقاح أو الخلايا الدقيقة. تحتوي كل سداة على أنفرة تحتوي على أربعة ميكروسبورانجيا أو أكياس حبوب اللقاح ، داخل كل كيس حبوب اللقاح تخضع الخلية الجذعية للانقسام الاختزالي وتنتج أربعة مجهرية أحادية العدد.

تنمو المجهرية وتتطور لإنتاج حبوب لقاح غير ناضجة ، تتكون من خلية أنبوبية لحبوب اللقاح وخلية مولدة تنتج خليتين من الحيوانات المنوية. تتطور الميكروسبورات لإكمال جدار خارجي (exin) وجدار داخلي (intine).

لإنهاء تطوير حبوب اللقاح ، يجب أن تصل إلى وصمة العار المستقبلة للزهرة ، بمجرد حدوث إنبات أنبوب حبوب اللقاح.

Megagametophyte أو أنثى Gametophyte

يحدث تطور الفطر الضخم داخل البوغات الضخمة ، والتي تعد جزءًا من البويضات الموجودة داخل المبيض. يمكن أن يحتوي المبيض على واحدة أو أكثر من البويضات ، كل منها يتكون من megasporangium أو نواة مغطاة بغلاف.

تلتقي العناصر المدمجة عند افتتاح النمط أو micropyle ، وهذه الفتحة هي المكان الذي يخترق فيه أنبوب حبوب اللقاح الأزهار.

داخل كل megasporangium ، يعمل megasporophyte كخلية أم للجراثيم الضخمة ويخضع للانقسام الاختزالي ، مكونًا أربعة مجموعات أحادية العدد. يتفكك أو يتحلل ثلاثة من هذه الشركات العملاقة ويبقى الأبعد عن الميكروبيل ، والذي سيصبح الطور الضخم.

في معظم كاسيات البذور ، ينتج الطور الضخم النامي ثماني نوى. يتم تجميع أربعة نوى في الأطراف السفلية والعليا. بعد ذلك ، تهاجر نواتان نحو المركز. تُعرف هذه النوى باسم النوى القطبية.

تشكل النوى الثلاثة المتبقية في النهايات خلايا فردية وتشكل النوى القطبية خلية واحدة ثنائية النواة. ستؤدي الخلية الأبعد عن الميكروبيلي إلى ظهور خلية البويضة ، والتي ستحيط بها خليتان قصيرتان العمر تدعى التآزرات.

سيشارك المتعاونون في عملية الإخصاب من خلال تشكيل نهايات كيس الجنين. تسمى الخلايا الثلاث الأخرى الموجودة في الطرف المقابل الأضداد وستعمل كنسيج مغذي لخلية البويضة.

يتكون الطور الضخم ، المعروف أيضًا باسم كيس الجنين ، من ثماني نوى منفصلة في سبع خلايا مختلفة. داخل كيس الجنين حيث يتطور الجنين المخصب بالفعل.

التخصيب

بمجرد أن تتلقى الوصمة حبوب اللقاح ، تحفز أيونات الكالسيوم على هذا السطح إنبات أنبوب حبوب اللقاح لفترة تتراوح من بضع ساعات إلى عدة أيام. ينمو هذا من خلال نسيج ناقل الحركة للأسلوب في أحد أوجه التآزر.

يجري داخل التآزر ، يطرد أنبوب حبوب اللقاح خليتين من الحيوانات المنوية تنزلقان فيه ، وبمجرد الوصول إلى هناك ينتجان إخصابًا مزدوجًا.

تنتقل إحدى خلايا الحيوانات المنوية إلى المتآزرين وتخصب خلية البويضة المجاورة ، مما يؤدي إلى ظهور الزيجوت الذي يصبح جنينًا. تتحد خلية الحيوانات المنوية الثانية مع الخلية التي تحتوي على نواتين قطبين ، والتي تشكل بعد خضوعها للانقسام نسيجًا مغذيًا يعرف باسم السويداء.

بمجرد الانتهاء من عملية الإخصاب ، تستمر عملية نضج البذور. عندما تنبت البذرة وتنمو وتنضج ، فإنها ستؤدي إلى نشوء نبتة بوغي ثنائية الصبغيات ناضجة أو متعددة الصبغيات ، على حد قول النبات البوغي ، وعند تطوير الزهرة ستبدأ الدورة مرة أخرى.

أمثلة على أنواع كاسيات البذور

كما ذكرنا من قبل ، فإن كاسيات البذور تجمع جميع النباتات المزهرة التي نعرفها. لذلك ، يمكن أن يكون اختيار الأنواع المثالية داخل هذا التقسيم النباتي مهمة غير تافهة.

من وجهة نظر مركزية الإنسان ، تتمتع أنواع متعددة من كاسيات البذور بأهمية تجارية كبيرة ، لأنها تمثل مصادر الغذاء الرئيسية للإنسان. العديد من الأنواع من جنس Triticum ضرورية لإنتاج الدقيق الصالح للأكل حول العالم.

Zea mays هو مثال جيد لأنواع أخرى صالحة للأكل ذات أهمية كبيرة في الثقافة والتاريخ وفن الطهو لجزء كبير من بلدان أمريكا الوسطى والجنوبية.

يعتبر Coffea arabica نباتًا ذا أهمية تجارية كبيرة في العالم ، حيث تُستخدم حبوبه لإنتاج القهوة ، وهي منطقة ذات أهمية اقتصادية وتذوقية كبيرة.

بالطريقة نفسها ، يعتبر Thebroma cacao نوعًا نموذجيًا آخر من النباتات المزهرة التي تحظى بتقدير كبير من قبل الرجال ولها استخدامات مختلفة. يتم إنتاج جميع الثمار والمكسرات من الأشجار التي تنتمي أنواعها إلى مجموعة النباتات المزهرة أو كاسيات البذور.

تعتبر الورود والزنبق وعباد الشمس والأقحوان أمثلة جيدة للنباتات ذات الأهمية التجارية والثقافية في العديد من البلدان في القارات الخمس للأرض.

المراجع

1. Chase، MW، Christenhusz، MJM، Fay، MF، Byng، JW، Judd، WS، Soltis، DE،… & Stevens، PF (2016). تحديث لتصنيف مجموعة أنجيوسبيرم للتكاثر لأوامر وعائلات النباتات المزهرة: APG IV. المجلة النباتية لجمعية لينيان ، 181 (1) ، 1-20.
2. Lindorf، H.، De Parisca، L.، & Rodríguez، P. (1985). التصنيف والتركيب والتكاثر في علم النبات.
3. Luis، E.، Eguiarte، LE، Castillo، A.، & Souza، V. (2003). التطور الجزيئي والجيني لحيوانات كاسيات البذور. Interciencia، 28 (3) ، 141-147.
4. Raven ، PH ، Evert ، RF ، & Eichhorn ، SE (2005). بيولوجيا النباتات. ماكميلان. Agiosperms Pg (333-345)
5. سيمبسون ، إم جي (2010). النظاميات النباتية. الصحافة الأكاديمية. تطور النباتات المزهرة. ص (121-136).
6. Soltis ، DE ، Bell ، CD ، Kim ، S. ، & Soltis ، PS (2008). أصل وتطور كاسيات البذور. نيويورك أكاد. علوم ، 1133 ، 3-25.