نباتات معراة البذور
النباتات التي تنتج المخاريط والبذور دون أزهار تعرف باسم النباتات المعراة البذور، ويطلق مصطلح معراة البذور تحديدا على البذور التي لا توجد داخل المبيض الزهري، بل تستقر على هياكل مفتوحة تشبه الأوراق وتسمى النباتات الصنوبرية.
تضم معراة البذور نباتات وعائية من فئة المملكة الفرعية (Embyophyta)، وتتضمن الصنوبريات والسيكاسيات والنباتات النيتروجينية، وتشمل بعض الأمثلة الشهيرة لهذه الأشجار والشجيرات الخشبية الصنوبر والتنوب والجنكة.
تتواجد معراة البذور بكثرة في الغابات المعتدلة والمناطق الحيوية في الغابات الشمالية، وتشمل الأنواع التي تتحمل الظروف الجافة والرطبة، على النقيض من حالة كاسيات البذور التي لا تنتج زهورًا أو فواكه.
يعتقد أنها أول نباتات وعائية نشأت على الأرض، وظهرت في العصر الترياسي قبل حوالي ٢٤٥-٢٠٨ مليون سنة، وتمكنت من تطوير نظام الأوعية الدموية لنقل المياه في النبات من جميع أنحاء الأرض للاستيلاد البذور.
أسماء نباتات معراة البذور وخصائصها
المخروطيات
تتميز النباتات الصنوبرية Coniferophyta بأكبر تنوع في الأنواع بين جميع مجموعات النباتات المزودة بالبذور، ومعظم هذه النباتات دائمة الخضرة وتضم بعضًا من أكبر وأطول وأقدم الأشجار على الكوكب.
تشمل أمثلة الصنوبريات:
- الصنوبر.
- الأخشاب الحمراء.
- التنوب.
- الشوكران.
تعد الصنوبريات مصدرا هاما للأخشاب والمنتجات مثل الورق المصنوع من الخشب. وعند مقارنة إنتاج الأخشاب بين كاسيات البذور وعاريات البذور، يتضح أن خشب معراة البذور يعتبر من الأخشاب اللينة، بينما تعتبر بعض كاسيات البذور أخشابا صلبة.
تعني كلمة صنوبرية “حامل المخروط”، وهي سمة مشتركة بين الصنوبريات، حيث تشكل المخاريط الجنسية للذكور والإناث هياكل التكاثر في الصنوبريات، ومعظم الصنوبريات أحادية المسكن، حيث يمكن العثور على المخروطين الذكور والإناث على نفس الشجرة.
تميز أوراق الصنوبريات المختلفة بسهولة بسبب شكلها المشابه للإبر، وتختلف بين أنواع الصنوبريات المختلفة، مثل الصنوبر وCupressaceae (السرو) بشكل أوراقها.
أشجار الصنوبر تحتوي على أوراق شبيهة بالإبرة أو مجموعات من الصنوبريات على طول الساق، وأشجار السرو لها أوراق مسطحة تشبه القشور على طول سيقانها، وأشجار الصنوبريات الأخرى من جنس Agathis لها أوراق سميكة وبيضاوية الشكل.
تتميز صنوبريات جنس (Nageia) بأوراقها العريضة والمسطحة، وتتأقلم في البيئة الباردة للغابات الشمالية، ويسمح الشكل المثلث الطويل لأشجارها بسهولة سقوط الثلج من فروعها ويمنعها من التكسر تحت وطأة الجليد.
النباتات السيكادية
تشمل فئة السيكاسيات في قسم النباتات العارية البذور، وتوجد في الغابات الاستوائية والمناطق شبه الاستوائية. وتتميز هذه النباتات بأوراق شبيهة بالريش وسيقان طويلة تنمو أوراقًا كبيرة عبر الجذع الخشبي السميك.
على الرغم من أن السيكاسيات قد تبدو في البداية مثل أشجار النخيل، إلا أنها ليست ذات صلة بها. يمكن لهذه النباتات أن تعيش لسنوات عديدة ولديها عملية نمو بطيئة، حيث يستغرق الأمر ما يصل إلى 50 عامًا لنخيل (King Sago) للوصول إلى 10 أقدام.
تختلف أشجار السيكاد عن الصنوبريات الأخرى، حيث تنتج إما مخاريط ذكور فقط (تنتج حبوب اللقاح) أو مخاريط أنثى (تنتج بذورًا)، ولن تنتج السيكاسيات المنتجة للمخروط البذور إلا إذا كان الذكر في مكان قريب.
السيكلوبس يعتمد بشكل أساسي على الحشرات للتلقيح، ويساعد الحيوانات الكبيرة في تفريق البذور الملونة، وتتم استعمار جذور السيكلوبس بواسطة البكتيريا الزرقاء الضوئية.
هذه الميكروبات تنتج سموما عصبية وسموما معينة تتراكم في بذور النباتات. يعتقد أن هذه السموم تحمي النباتات من الطفيليات البكتيرية والفطرية. بذور السيكاد يمكن أن تكون خطرة على الحيوانات الأليفة والبشر إذا تم تناولها.
النباتات الجنكوية
الجنكة هو النبات الوحيد المتبقي من جنس الجينكوفيتا لعاريات البذور، حيث ينمو هذا النبات بشكل طبيعي في الصين. ومن الممكن للجنكة أن تعيش لآلاف السنين، وتتميز بأوراقها المتساقطة على شكل مروحة التي تتحول إلى اللون الأصفر في فصل الخريف.
يتميز الجنكة بحجمها الكبير وارتفاع أشجارها الذي يصل إلى 160 قدما، وجذورها العميقة والجذوع السميكة، وتنمو نباتات الجنكة بشكل جيد في المناطق المشمسة التي تتلقى كميات كبيرة من الماء وتتمتع بتصريف جيد للتربة.
تنتج نباتات الجنكة مخاريط من الذكور والإناث، مثل السيكاسيات، وتحتوي على خلايا منوية تستخدم السوط للسباحة نحو البويضة في البويضة الأنثوية، كما تتميز هذه الأشجار القوية بمقاومتها للحرائق والآفات والأمراض، ويُعتقد أن لها قيمة طبية ومضادة للأكسدة.
النباتات الجنيتوية
يحوي قسم Gnetophyta عددًا قليلاً من الأنواع الموجودة في ثلاثة أجناس
- جنس الإيفيدرا Ephedra.
- جينتم Gnetum.
- Welwitschia.
تتواجد معظم أنواع جنس الإيفيدرا على شكل شجيرات في المناطق الصحراوية في الأمريكتين، أو في المناطق الجبلية الباردة في جبال الهيمالايا في الهند.
تتميز بعض أنواع الإيفيدرا بخصائص طبية وهي مصدر لعقار الإيفيدرين المستخدم كمزيل للاحتقان، ويتميز بعض أنواع الإيفيدرا بسيقان رفيعة وأوراق شبيهة بالقشور، أما أنواع Gnetum فتشمل بعض الشجيرات والأشجار، ولكن معظمها عبارة عن كروم خشبية تتسلق حول النباتات الأخرى.
تتواجد هذه النباتات في الغابات الاستوائية المطيرة، وتتميز بأوراق مسطحة تشبه أوراق النباتات المزهرة الكبيرة، كما تحمل المخاريط التناسلية للذكور والإناث على أشجار منفصلة وتشبه في الكثير من الأحيان الزهور، على الرغم من أنها ليست كذلك.
تتشابه بنية الأنسجة الوعائية لهذه النباتات مع نباتات الزهور، ويمكن لهذا النبات تحمل درجات حرارة شديدة تصل إلى 50 درجة مئوية في الصحراء والجفاف الشديد بمعدل 1-10 سم في السنة.
دورة حياة معراة البذور
يتميز دورة حياة النباتات التي تنتج بذورا معرة بالتناوب بين المراحل الجنسية واللاجنسية، ويتم إنتاج الجاميت خلال المرحلة الجنسية، وتتم إنتاج الجراثيم خلال المرحلة اللاجنسية أو البوغ، ويمكن التفريق بين بذور المعراة والمغطاة من خلال دورة حياتها.
في النباتات الوعائية، يكون الطور البوغي هو المرحلة السائدة في دورة حياة النبات، ويعتبر النبات البوغي هو الجزء الأكبر من النبات نفسه، بما في ذلك الجذور والأوراق والسيقان والأقماع، وهذا يختلف عن النباتات غير الوعائية.
تحتوي خلايا النبات البوغي على مجموعتين كاملتين من الكروموسومات، وهي ثنائية الصبغيات، ويتحكم البوغ في إنتاج الأبواغ أحادية الصيغة الصبغية خلال عملية الانقسام الاختزالي.
تتطور الأبواغ التي تحتوي على مجموعة كاملة من الكروموسومات إلى مشيجات أحادية العدد، وتنتج النباتات المشيمية أمشاجًا من الذكور والإناث، والتي تتحد في التلقيح لتشكيل زيجوت ثنائي الصبغة جديد، ثم تنمو البيضة الملقحة إلى نبات بوغي ثنائي الصبغة جديد، وبذلك يتم استكمال الدورة.
تمر مرحلة بذور النبات بمرحلة الطور البوغي لمعظم دورة حياتها، ويعتمد تشكيل المرحلة المشيجية بشكل كامل على إنتاج المرحلة البوغية للحفاظ على البقاء على قيد الحياة.
تكاثر معراة البذور
تنتج الأمشاج الأنثوية (megaspores) في هياكل مشيجية تسمى archegonia الموجودة في مخاريط البويضات، وتنتج الأمشاج الذكرية (microspores) في مخاريط حبوب اللقاح وتتحول إلى حبوب اللقاح.
تحتوي بعض أنواع معراة البذور على مخاريط ذكور وإناث على نفس الشجرة ، في حين يحتوي البعض الآخر على أشجار تنتج مخاريط منفصلة للذكور أو الإناث. لتحقيق التلقيح ، يجب أن تتلامس الأمشاج مع بعضها البعض.
يحدث الإخصاب في معراة البذور عن طريق نقل الرياح أو الحيوانات أو الحشرات، حيث تتلامس حبوب اللقاح مع البويضة الأنثوية وتنبت، وتحرك خلايا الحيوانات المنوية داخل البويضة وتخصبها.
في الصنوبريات والنباتات، لا تحتوي الحيوانات المنوية على سوط ويجب أن تصل إلى البويضة عن طريق تكوين أنبوب حبوب اللقاح، أما في السيكاسيات والجنكغوس، فتسبح الحيوانات المنوية ذات الجلد نحو البويضة للتخصيب، ويتطور الزيجوت الناتج بعد الإخصاب في بذرة معراة البذور ويشكل نبتة بوغيا جديدة.