النباتات الوعائية البذرية
5-3 النباتات الوعائية البذرية
Vascular Seed Plants
الفكرة الرئيسة
النباتات الوعائية البذرية من أكثر النباتات انتشارًا على الأرض.
الربط مع الحياة
عندما تكتب رسالة فإنك تضعها في مغلف؛ أملًا في حمايتها. وكذلك تحمي البذرة النبات البذري الجديد إلى أن تصبح الظروف البيئية ملائمة للنمو.
الأهداف
- تقارن بين خصائص النباتات البذرية.
- تحدد أقسام النباتات معراة البذور.
- تلخص دورة حياة النباتات الزهرية.
مراجعة المفردات
التكيف Adaptation: صفة موروثة تنتج عن استجابة المخلوق الحي لعامل بيئي ما.
المفردات الجديدة
الفلقة
المخروط
السنوي
ثنائية الحول
المعمر
تنوع النباتات البذرية
Diversity of Seed Plants
تنتج النباتات الوعائية البذرية بذورًا تحتوي كل واحدة منها عادة على طور بوغي صغير يحيط به نسيج لحمايته. وللبذور فلقة cotyledon واحدة أو أكثر. والفلقة تركيب يخزن الغذاء، أو يساعد النبات البوغي الصغير على امتصاص الغذاء.
وتسمى النباتات التي تشكل بذورها جزءًا من الثمرة بالنباتات مغطاة البذور، وتسمى النباتات التي لا تشكل بذورها جزءًا من الثمرة بالنباتات معراة البذور.
للنباتات البذرية مجموعة من التكيفات لانتشار البذور في البيئة كما في الشكل 5-10. ويعد الانتشار مهمًا؛ لأنه يمنع التنافس بين النباتات الجديدة وآبائها، أو بين الأبناء أنفسهم.
الطور البوغي هو السائد في النباتات البذرية، وهو الذي ينتج الأبواغ التي تنقسم انقسامًا منصفًا لتشكل النبات المشيجي المذكر، حبوب اللقاح، والنبات المشيجي المؤنث، البويضات.
ويتكون كل نبات مشيجي مؤنث من بويضة واحدة أو أكثر تحيط بها أنسجة واقية. ويعتمد الطوران المشيجيان معًا على الطور البوغي في بقائهما.
الصورة المرتبطة
p01_تكيفات_انتشار_البذور.png
الشكل 5-10
افحص هذه التكيفات التركيبية لانتشار البذور.
- لبذور الصنوبر تراكيب تشبه الأجنحة تمكنها من الانتقال بواسطة الرياح.
- يستطيع نبات بندق الساحرة Witch hazel أن يقذف بذوره لأكثر من 12 m بعيدًا عن النبات الأم.
- الكوكَل الشائك Cocklebur له خطاطيف يمكن أن تتعلق بفراء الحيوانات وملابس الإنسان.
- تساعد تراكيب تشبه المظلة على انتشار بذور حشائش الحليب Milk weed.
- تستطيع ثمرة جوز الهند، والبذرة بداخلها، أن تطفو لمسافات كبيرة مع تيارات المحيط.
الصفحة 134
يعد الماء ضروريًا لوصول المشيج المذكر إلى البويضة في كل من النباتات اللاوعائية والوعائية اللابذرية، في حين لا تحتاج معظم النباتات الوعائية البذرية إلى وجود طبقة رقيقة من الماء لهذه العملية. وهذا فرق مهم بين النباتات البذرية والنباتات الأخرى.
ويمكن هذا التكيف النباتات البذرية من العيش في بيئات مختلفة، ومنها تلك المناطق التي يندر فيها وجود الماء.
الصورة المرتبطة
p02_مخطط_تكيفات_النباتات_البذرية.png
الشكل 5-11
يبين مخطط العلاقات التركيبية أعلاه أن المخاريط كانت تكيفًا مبكرًا ومهمًا للنباتات مع الظروف البيئية.
قسم نباتات السيكادات
Division Cycadophyta
يحتوي المخروط cone على التراكيب التكاثرية الذكرية والأنثوية لنباتات السيكادا وللنباتات المعراة البذور الأخرى، الشكل 5-12.
وينتج المخروط الذكري غيمة من حبوب اللقاح التي تكون النباتات المشيجية الذكرية، في حين تحتوي المخاريط الأنثوية على النباتات المشيجية الأنثوية.
فقد يصل طول مخاريط السيكادا 1 m، وتزن حوالي 35 kg. وتنمو المخاريط الذكرية والمخاريط الأنثوية على نباتات سيكادا منفصلة.
يعتقد بعض الناس أن نباتات السيكادا قريبة من أشجار النخيل؛ لأن لها أوراقًا كبيرة مقسمة، وبعضها قد ينمو حتى يصل طولها إلى أكثر من 18 m. لكن السيكادا لها تراكيب واستراتيجيات تكاثر مختلفة عن النخيل، فرغم أنها تشابه الأشجار الخشبية إلا أن لها ساقًا طرية تتكون غالبًا من نسيج خازن، الشكل 5-12.
البيئات الطبيعية للسيكادا هي المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية. انتشرت نباتات السيكادا بوفرة منذ 200 مليون سنة، ولكن يوجد منها الآن حوالي 11 جنسًا و250 نوعًا فقط.
ماذا قرأت؟
قارن بين مخروط السيكادا وحامل الأبواغ في النباتات اللابذرية.
الصورة المرتبطة
p02_نبات_السيكادا_والمخاريط_والاوراق.png
الشكل 5-12
يوضح الساق الطرية والأوراق المقسمة لنبات السيكادا.
الصفحة 135
مهن مرتبطة مع علم الأحياء
عالم الأخشاب
Wood Scientist
هو الشخص الذي يهتم بجانب أو أكثر في عملية تحويل الخشب إلى منتجات أخشاب أخرى. ويستطيع عالم الأخشاب أن يجري البحوث ويعمل في الصناعة بوصفه مطورًا للتصميمات أو العمليات، أو ضابطًا للنوعية، أو الإنتاج، أو مهندسًا، أو مديرًا.
قسم نباتات النيتوفايت ##
Division Gnetophyta
من النباتات المعراة البذور، وتستطيع النباتات في هذا القسم أن تعيش بين 1500-2000 سنة. وهناك ثلاثة أجناس فقط من هذه النباتات، يبدي كل منها تكيفات تركيبية غير عادية للبيئة.
إذا كنت قد تناولت دواء للرشح أو الحساسية فإنه قد يحتوي على مادة إفيدرين، وهو مركب يوجد بصورة طبيعية في جنس إفيدرا Ephedra من نباتات النيتوفايت.
ويشمل الجنس Gnetum نحو 30 نوعًا من أشجار استوائية ونباتات متسلقة تشبه سيقان العنب. أما الجنس الثالث المتبقي Welwitschia فله نوع واحد ومظهره غريب تمامًا، الشكل 5-13، ويوجد خصوصًا في صحاري جنوب غرب إفريقيا.
ولهذا النبات جذور خازنة كبيرة وورقتان تستمران في النمو، وقد يصل طولهما إلى أكثر من 6 m. ويحصل نبات Welwitschia على الرطوبة من الضباب أو الندى أو المطر بواسطة أوراقه.
الصورة المرتبطة
p03_نبات_الولويتشيا_من_النيتوفايت.png
الشكل 5-13
تحرك الريح أوراق نبات Welwitschia، مما يؤدي إلى تشققها عدة مرات، بحيث تبدو الورقتان كأنهما أوراق عديدة.
قسم النباتات الجنكية
Division Ginkgophyta
يشمل هذا القسم نوعًا واحدًا فقط هو جنكو بيلوبا Ginkgo biloba؛ إذ اكتشف أحفورة له في مطلع القرن التاسع عشر، وهي أحد أقسام النباتات المعراة البذور.
الصفحة 136
لهذه الشجرة المتميزة أوراق صغيرة تشبه المروحة، وهي مثل السيكادا لها أجهزة تكاثرية ذكرية وأنثوية على نباتات منفصلة.
وتنتج الشجرة المذكرة حبوب اللقاح في مخاريط تنمو من قاعدة تجمعات الأوراق، الشكل 5-14.
في حين تنتج الشجرة المؤنثة مخاريط تعطي عند إخصابها بذرة ذات غلاف لحمي ذي رائحة نتنة، الشكل 5-14. ولأنها تتحمل التلوث لذا فإنها مألوفة للمزارعين ومطوري الأراضي في المدن، لكن الشجرة المذكرة مفضلة أكثر عادة؛ لأنها لا تعطي المخاريط اللحمية النتنة الرائحة.
الصورة المرتبطة
p04_تراكيب_تكاثرية_ذكرية_وانثوية_في_الجنكية.png
الشكل 5-14
تنمو التراكيب الذكرية والأنثوية للنباتات الجنكية من قاعدة تجمعات الأوراق، ولكن على أشجار مختلفة.
توقع
كيف تنتقل حبوب اللقاح إلى التراكيب التكاثرية الأنثوية؟
قسم النباتات المخروطية
Division Coniferophyta
تتباين المخروطيات في الحجم من شجيرات قصيرة طولها بضعة سنتيمترات إلى أشجار باسقة تزيد طولها عن 50 m.
ويعد الصنوبر والسرو والتنوب والخشب الأحمر والعرعر والعراد أمثلة على المخروطيات. والمخروطيات أهم النباتات المعراة البذور من الناحية الاقتصادية؛ فهي مصدر للأخشاب ولب الورق والمواد الراتنجية مثل زيت التربنتين.
تنمو التراكيب التكاثرية لمعظم المخروطيات في مخاريط، ومعظم المخروطيات لها مخاريط مذكرة ومخاريط مؤنثة على أعضاء مختلفة من الشجرة أو الشجيرة نفسها.
وتنتج المخاريط الذكرية الصغيرة حبوب اللقاح، في حين تبقى المخاريط الأنثوية الكبيرة على النبات إلى أن تنضج البذور.
وتتكون المخاريط الذكرية من حراشف تكاثرية تحتوي على المئات من محافظ الأبواغ، حيث تنقسم الخلايا داخل هذه الأبواغ انقسامًا منصفًا لتكون أبواغًا صغيرة. تتألف حبوب اللقاح، الطور المشيجي للنبات، من أربع خلايا تنمو من البوغ الصغير. وتنتشر حبوب اللقاح هذه عن طريق الريح.
الصفحة 137
ويمكن استعمال خصائص المخاريط الأنثوية، الشكل 5-15، لتحديد المخروطيات؛ حيث تبدي هذه المخروطيات تكيفات لبيئاتها مثل كل النباتات.
فما العلاقة التي يمكن استنباطها من كون معظم المخروطيات لها أغصان متدلية، والعديد منها ينمو في المناخ الكثير الثلوج؟
ومن التكيفات الأخرى وجود طبقة شمعية خارجية من الكيوتين تغطي أوراق المخروطيات الإبرية أو الحرشفية وتقلل من فقد الماء.
عندما تسمع عبارة “دائمة الخضرة” فبم تفكر في الصنوبر أو المخروطيات الأخرى؟ معظم النباتات في المناطق المعتدلة الشمالية التي تسمى دائمة الخضرة مخروطيات.
وفي المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية هناك نباتات أخرى دائمة الخضرة، منها شجرة نخيل جوز الهند. ويعرف علماء النبات النباتات الدائمة الخضرة بأنها نباتات لها أوراق خضراء طوال أيام السنة.
ويتيح لها هذا التكيف أن تقوم بعملية البناء الضوئي عندما تكون الظروف مناسبة. ويسمى النبات الذي يفقد أوراقه في نهاية فصل النمو، أو عندما تقل الرطوبة كثيرًا، نباتًا متساقط الأوراق.
وبعض المخروطيات، ومنها اللاركس والسرو الأصلع، متساقطة الأوراق. ويمكن تحديد نوع النبات المخروطي من أوراقه إذا كان دائم الخضرة أو متساقط الأوراق، كما هو موضح في التجربة 5-1.
تجربة 5-1
استقص أوراق المخروطيات
سؤال التجربة
ما أوجه الاختلاف والتشابه بين أوراق المخروطيات؟
تعد بعض أشجار المخروطيات من أطول المخلوقات الحية على الأرض وأقدمها. ولمعظم المخروطيات أوراق إبرية يختلف بعضها عن بعض، وتعد خصائص الأوراق مهمة في تعرف المخروطيات.
الصورة المرتبطة
p05_تجربة_استقصاء_اوراق_المخروطيات.png
خطوات العمل
- املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية.
- احصل على واحدة من كل عينة من النباتات المخروطية التي حددها معلمك، ثم سمها.
- صمم جدول بيانات لتسجيل ملاحظاتك.
- قارن بين الأوراق، وأعد قائمة بالخصائص المهمة في وصف كل عينة من المخروطيات، وسجلها.
- طور نظامًا لتصنيف عينات المخروطيات، وكن مستعدًا للدفاع عن نظامك التصنيفي.
- اغسل يديك جيدًا بعد التعامل مع عينات النبات.
التحليل
- وضح المنطق في نظامك التصنيفي.
- قارن نظامك التصنيفي بما وضعه زملاؤك. واشرح لماذا يعد نظامك فعالًا في تصنيف عينات المخروطيات التي درستها.
الصفحة 138
الصورة المرتبطة
p06_مخاريط_خشبية_ولحمية_وعنبية_في_المخروطيات.png
الشكل 5-15
يمكن أن توصف مخاريط المخروطيات الأنثوية بأنها خشبية أو لحمية أو عنبية.
أمثلة موضحة:
- الصنوبر Pine: مخاريط خشبية.
- العرعر Juniper: مخاريط عنبية.
- التنوب Pacific yew: مخاريط لحمية.
قسم النباتات الزهرية
Division Anthophyta
تعد النباتات الزهرية أوسع النباتات انتشارًا بسبب تكيفاتها التي وهبها الله سبحانه وتعالى لها لتتمكن من النمو في البيئات اليابسة والمائية.
وتسمى النباتات الزهرية أيضًا مغطاة البذور، الشكل 5-16.
وتشكل النباتات الزهرية اليوم حوالي 75% من المملكة النباتية. صنف العلماء النباتات الزهرية بطريقة تقليدية إلى ذات الفلقة الواحدة وذات الفلقتين. وتشير الأسماء إلى عدد الفلقات في بذورها؛ فأحادية الفلقة لها فلقة واحدة، وأما الثنائية الفلقة فلها فلقتان.
الصورة المرتبطة
p06_مخطط_النباتات_الزهرية_اكثر_انتشارا.png
الشكل 5-16
النباتات الزهرية من أكثر أقسام المملكة النباتية انتشارًا.
دورات الحياة
تتراوح دورات حياة النباتات الزهرية بين عدة أسابيع أو سنوات.
النباتات السنوية
Annual
النباتات السنوية annual يكمل دورة حياته، أي ينمو من بذرة، ويكبر، وينتج بذورًا جديدة، ثم يموت في فصل نمو واحد أو أقل. وتضم هذه المجموعة الكثير من نباتات الحديقة ومعظم الأعشاب.
النباتات ثنائية الحول
Biennial
تمتد دورة حياة النبات ثنائي الحول biennial على مدى عامين؛ فهو ينتج الأوراق، وله نظام جذري قوي خلال السنة الأولى، الشكل 5-17.
وتنتج بعض النباتات ثنائية الحول، ومنها الجزر واللفت والشمندر، جذورًا لحمية خازنة يمكن جمعها بعد فصل النمو الأول، فإذا لم تجمع فإن جزء النبتة الموجود فوق سطح التربة يموت، لكن الجذور وبعض الأجزاء تحت سطح التربة تبقى حية في حول ثانٍ؛ لأنها تكيفت مع بيئاتها.
وفي السنة الثانية تنمو السيقان والأوراق والأزهار والبذور، وهكذا تمتد حياة النبات إلى عام آخر وتنتهي بنهاية العام الثاني.
الصفحة 139
الصورة المرتبطة
p07_نمو_نبات_ثنائي_الحول_في_السنتين.png
الشكل 5-17
زهرة الربيع المسائية Evening primrose ثنائية الحول تنتج أوراقًا وساقًا تحت الأرض وجذورًا في فصل النمو الأول، وتزهر في السنة الثانية من النمو.
تستطيع النباتات المعمرة perennial العيش سنوات عديدة، بما وهبها الخالق سبحانه وتعالى من مميزات. وعادة ما تنتج أزهارًا وبذورًا كل عام.
وتستجيب بعض النباتات المعمرة للظروف القاسية بإسقاط أوراقها، وإلا فإن تراكيبها فوق سطح الأرض سوف تموت. وهي تستأنف النمو عندما تصبح الظروف البيئية مناسبة للنمو.
وتعد أشجار الفواكه والشجيرات وأزهار السوسن والورود والعديد من أنواع النباتات العشبية نباتات معمرة.
ويتم التحكم في دورة حياة النباتات جميعها وراثيًا، وهي تعكس التكيفات لمقاومة الظروف القاسية. ومع ذلك فإن دورات حياة النباتات جميعها تتأثر بظروف البيئة.
التقويم 5-3
الصورة المرتبطة
p07_تقويم_النباتات_الوعائية_البذرية.png
الخلاصة
- تنتج النباتات الوعائية البذرية بذورًا تحتوي الطور البوغي.
- تظهر النباتات الوعائية البذرية عددًا من التكيفات للعيش في بيئات مختلفة.
- هناك خمسة أقسام للنباتات الوعائية البذرية، ولكل قسم صفاته المميزة.
- النباتات الزهرية إما سنوية أو ثنائية الحول أو معمرة.
فهم الأفكار الرئيسة
- الفكرة الرئيسة: صف مميزات النباتات التي تنتج البذور.
- قارن بين بذور النباتات المعراة وبذور النباتات المغطاة.
- ميز بين المخروط الذكري والمخروط الأنثوي للمعراة البذور.
- حدد أقسام المعراة البذور.
- قارن بين ذات الفلقة الواحدة وذات الفلقتين.
- قارن بين الأنواع الثلاثة لدورات حياة النباتات الزهرية.
التفكير الناقد
- قوّم: رأى مزارع يبيع أشجار الزينة إعلانًا يقول: “السرو الأصلع هو طريقتك الأفضل لربح سريع. ازرع هذه الأشجار السريعة النمو واحصدها في خمس سنوات فقط”. فهل تشكل هذه الأشجار محصولًا مربحًا للمزارع؟ وضح ذلك.
- الرياضيات في علم الأحياء: أصغر نبات مزهر طوله 1 mm فقط، في حين ينمو أطول نباتات المخروطيات حتى يصل إلى 90 m. فكم مرة يساوي طول هذا النبات طول أصغر النباتات الزهرية؟
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.