Ακόμη και στο σχολείο στο μάθημα της βοτανικής (τάξη 6), η δομή του σπόρου ήταν ένα αρκετά απλό και αξέχαστο θέμα. Στην πραγματικότητα, αυτό το γεννητικό όργανο του φυτού προέκυψε ως αποτέλεσμα μιας μακράς εξελικτικής διαδικασίας και έχει μια πολύπλοκη και μοναδική δομή. Στο άρθρο μας, θα εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά των δομικών μερών του, τη δομή ενός δικοτυλήδονου σπόρου και επίσης θα προσδιορίσουμε τον βιολογικό ρόλο των σπόρων των φυτών.
Η εμφάνιση του σπόρου στη διαδικασία της εξέλιξης
Τα φυτά δεν ήταν πάντα ικανά να σχηματίσουν σπόρους. Είναι γνωστό ότι η ζωή προέκυψε στο νερό και τα φύκια ήταν τα πρώτα φυτά. Είχαν πρωτόγονη δομή και αναπαράγονταν βλαστικά - από τμήματα του θάλλου και με τη βοήθεια εξειδικευμένων κινητών κυττάρων - ζωοσπόρια. Τα ρινόφυτα ήταν τα πρώτα που προσγειώθηκαν στη στεριά. Αυτοί, όπως και οι μελλοντικοί διάδοχοί τους - φυτά ανώτερων σπορίων, αναπαράχθηκαν με τη βοήθεια σπορίων. Όμως το νερό ήταν απαραίτητο για την ανάπτυξη αυτών των εξειδικευμένων κυττάρων. Επομένως, όταν άλλαξαν οι περιβαλλοντικές συνθήκες, μειώθηκαν και οι αριθμοί τους.
Το επόμενο εξελικτικό βήμα ήταν η εμφάνιση του σπόρου. Αυτό ήταν ένα τεράστιο βήμα προς τα εμπρός για την προσαρμογή και τη διάδοση πολλών ειδώνφυτά. Η εξωτερική και εσωτερική δομή του σπόρου καθορίζει την αξιόπιστη προστασία του εμβρύου, που περιβάλλεται από παροχή νερού και θρεπτικών συστατικών. Αυτό σημαίνει ότι αυξάνουν τη βιωσιμότητα και την ποικιλότητα των ειδών της χλωρίδας του πλανήτη.
Διαδικασία σχηματισμού σπόρων
Ας εξετάσουμε αυτή τη διαδικασία στο παράδειγμα μιας ομάδας φυτών, που κυριαρχεί στον σύγχρονο κόσμο. Πρόκειται για εκπροσώπους του τμήματος Αγγειόσπερμων. Όλα σχηματίζουν ένα λουλούδι - το πιο σημαντικό γεννητικό όργανο. Στο ύπερο του είναι το ωάριο και οι ανθήρες των στήμονων περιέχουν σπέρμα. Μετά τη διαδικασία της επικονίασης, δηλ. η μεταφορά της γύρης από τον ανθήρα των στήμονων στο στίγμα του ύπερου, τα σπερματοζωάρια μετακινούνται κατά μήκος του βλαστικού σωλήνα στην ωοθήκη του στήμονα, όπου συμβαίνει η διαδικασία σύντηξης γαμετών - γονιμοποίηση. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα έμβρυο. Όταν το δεύτερο σπέρμα συγχωνεύεται με το κεντρικό γεννητικό κύτταρο, σχηματίζεται ένα αποθεματικό θρεπτικό συστατικό. Ονομάζεται επίσης ενδοσπέρμιο. Η δομή του σπόρου συμπληρώνεται από ένα ισχυρό εξωτερικό κέλυφος. Μια τέτοια δομή είναι η βάση για την ανάπτυξη του μελλοντικού φυτικού οργανισμού.
Εξωτερική δομή σπόρων
Όπως ήδη αναφέρθηκε, το εξωτερικό του σπόρου καλύπτεται με μια φλούδα. Είναι αρκετά πυκνό για να προστατεύει το έμβρυο μέσα από μηχανικές βλάβες, αλλαγές θερμοκρασίας και διείσδυση επιβλαβών μικροοργανισμών. Αλλά το χρώμα των σπόρων ποικίλλει πολύ: από μαύρο έως έντονο κόκκινο. Αυτή η δομή του σπόρου είναι εύκολο να εξηγηθεί. Σε ορισμένα φυτά, το χρώμα χρησιμεύει ως καμουφλάζ. Για παράδειγμα, έτσι ώστε τα πουλιά να μην μπορούν να τα δουν στο έδαφος μετά τη φύτευση. Άλλα φυτά, από την άλλη,προσαρμοσμένο στη διασπορά των σπόρων από διάφορα ζώα. Μαζί με τα άπεπτα υπολείμματα τροφών, τα εκκρίνουν πολύ πέρα από τον βιότοπο του μητρικού φυτού.
Εσωτερική δομή ενός σπόρου
Το κύριο μέρος κάθε σπόρου είναι το φύτρο. Αυτός είναι ο μελλοντικός οργανισμός. Επομένως, αποτελείται από τα ίδια μέρη με ένα ενήλικο φυτό. Αυτά είναι η βλαστική ρίζα, ο μίσχος, το φύλλο και ο οφθαλμός. Η δομή του σπόρου διαφορετικών φυτών μπορεί να ποικίλλει σημαντικά. Στα περισσότερα από αυτά, τα αποθεματικά θρεπτικά συστατικά συσσωρεύονται στο ενδοσπέρμιο. Αυτό είναι ένα κέλυφος που περιβάλλει το έμβρυο γύρω του, προστατεύοντάς το και θρέφοντάς το καθ' όλη τη διάρκεια της ατομικής ανάπτυξης. Υπάρχουν όμως περιπτώσεις που κατά τη διαδικασία ωρίμανσης και βλάστησης του σπόρου, καταναλώνει πλήρως τις ουσίες του ενδοσπερμίου. Στη συνέχεια συσσωρεύονται κυρίως στα σαρκώδη μέρη του εμβρύου. Ονομάζονται κοτυληδόνες. Μια τέτοια δομή είναι χαρακτηριστική, για παράδειγμα, για κολοκύθες ή φασόλια. Όμως στο πορτοφόλι του βοσκού, η παροχή ουσιών συγκεντρώνεται στον ιστό της εμβρυϊκής ρίζας. Οι σπόροι διαφόρων συστηματικών ομάδων φυτών διαφέρουν επίσης.
Χαρακτηριστικά των σπόρων του Gymnosperms
Η εξωτερική και εσωτερική δομή του σπόρου αυτής της ομάδας οργανισμών χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι η διαδικασία σχηματισμού και ανάπτυξης του εμβρύου συμβαίνει στην επιφάνεια του περιβλήματος του σπόρου. Εκτός από τα κύρια μέρη, οι σπόροι των γυμνόσπερμων έχουν πτερυγοειδή μεμβρανώδη ανάπτυξη. Βοηθά στη διάδοση των σπόρων αυτών των φυτών με τη βοήθεια του ανέμου.
Περισσότεραένα χαρακτηριστικό των σπόρων του γυμνόσπερμου είναι η διάρκεια του σχηματισμού τους. Για να καταστούν βιώσιμα, θα χρειαστούν από τέσσερις μήνες έως τρία χρόνια. Η διαδικασία ωρίμανσης των σπόρων γίνεται σε κώνους. Δεν είναι καθόλου φρούτο. Είναι εξειδικευμένες τροποποιήσεις της απόδρασης. Μερικοί σπόροι κωνοφόρων μπορούν να αποθηκευτούν σε κώνους για δεκαετίες. Όλο αυτό το διάστημα διατηρούν τη βιωσιμότητά τους. Για να πέσουν οι σπόροι στο έδαφος, τα λέπια του κώνου ανοίγουν από μόνα τους. Τα μαζεύει ο άνεμος, μεταφέροντάς τα μερικές φορές σε μεγάλες αποστάσεις. Εάν οι κώνοι είναι μαλακοί, που μοιάζουν εξωτερικά με ξηρούς καρπούς, δεν ανοίγουν μόνοι τους, αλλά με τη βοήθεια πουλιών. Ιδιαίτερα αρέσει να γλεντάμε με σπόρους, διάφορους τύπους τζάι. Αυτό συμβάλλει επίσης στην επανεγκατάσταση εκπροσώπων του τμήματος Gymnosperms.
Το ίδιο το όνομα αυτής της συστηματικής ενότητας δείχνει ότι το έμβρυο του μελλοντικού φυτού δεν προστατεύεται καλά. Πράγματι, η παρουσία ενδοσπερμίου εγγυάται μόνο την ανάπτυξη του σπόρου. Αλλά οι κώνοι πολλών φυτών ανοίγουν κατά τη διάρκεια δυσμενών συνθηκών ανάπτυξης. Μόλις βρεθούν στην επιφάνεια του εδάφους, οι σπόροι εκτίθενται σε χαμηλές θερμοκρασίες και έλλειψη υγρασίας, επομένως δεν φυτρώνουν όλοι και δημιουργούν ένα νέο φυτό.
Χαρακτηριστικά των σπόρων ανθισμένων φυτών
Σε σύγκριση με τα γυμνόσπερμα, οι εκπρόσωποι του τμήματος Ανθοφορίας έχουν μια σειρά από σημαντικά πλεονεκτήματα. Ο σχηματισμός των σπόρων τους συμβαίνει στις ωοθήκες των λουλουδιών. Αυτό είναι το πιο εκτεταμένο τμήμα του υπεριού και δημιουργεί τον καρπό. Ως αποτέλεσμα, οι σπόροι αναπτύσσονται μέσα τους. Κυκλώνονται με τρία στρώματα περικαρπίου, τα οποία διαφέρουν ως προς τις ιδιότητές τους καιλειτουργίες. Εξετάστε τη δομή τους χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός δαμάσκηνου. Το εξωτερικό δερμάτινο στρώμα προστατεύει από μηχανικές βλάβες, εξασφαλίζοντας ακεραιότητα. Το μεσαίο είναι ζουμερό και κρεατικό. Τρέφει και παρέχει στο έμβρυο την απαραίτητη υγρασία. Το εσωτερικό οστεοποιημένο στρώμα είναι μια πρόσθετη προστασία. Ως αποτέλεσμα, οι σπόροι έχουν όλες τις απαραίτητες προϋποθέσεις για ανάπτυξη και βλάστηση, ακόμη και κάτω από αντίξοες συνθήκες.
Μονοκοτυλήδοι Σπόροι
Η δομή ενός μονοκοτυλήδονου σπόρου είναι πολύ εύκολο να προσδιοριστεί. Το έμβρυό τους αποτελείται μόνο από μια κοτυληδόνα. Αυτά τα μέρη ονομάζονται επίσης βλαστικά στρώματα. Όλα τα φυτά της οικογένειας των Δημητριακών, των Κρεμμυδιών και των Κρίνων είναι μονοκοτυλήδονα. Εάν βλαστήσετε τους σπόρους του καλαμποκιού ή του σιταριού, σύντομα θα σχηματιστεί ένα φυλλάδιο από κάθε κόκκο στην επιφάνεια του εδάφους. Αυτές είναι οι κοτυληδόνες. Έχετε δοκιμάσει να χωρίσετε έναν κόκκο ρυζιού σε πολλά κομμάτια; Φυσικά, αυτό είναι αδύνατο. Αυτό συμβαίνει επειδή το έμβρυό του σχηματίζεται από μία μόνο κοτυληδόνα.
Σπόροι δικοτυλήδος
Οι σπόροι των Rosaceae, Solanaceae, Asteraceae, Οσπρίων, Λάχανου και πολλών άλλων οικογενειών είναι κάπως διαφορετικοί στη δομή. Ακόμη και με βάση το όνομα, είναι εύκολο να μαντέψει κανείς ότι το έμβρυό τους αποτελείται από δύο κοτυληδόνες. Αυτό είναι το κύριο συστηματικό χαρακτηριστικό. Η δομή των σπόρων των δικοτυλήδονων φυτών είναι εύκολα ορατή με γυμνό μάτι. Για παράδειγμα, ένας ηλιόσπορος χωρίζεται εύκολα σε δύο ίσα μέρη. Αυτή είναι η κοτυληδόνα του εμβρύου της. Η δομή του δικοτυλήδονου σπόρου φαίνεται και από νεαρά σπορόφυτα. Προσπαθήστε να φυτρώσετε τους σπόρους των κοινών φασολιών στο σπίτι. Και θα δείτε δύο καρπόλια να εμφανίζονται πάνω από το έδαφος.
Προϋποθέσεις για τη βλάστηση των σπόρων
Η δομή των σπόρων των δικοτυλήδονων φυτών, καθώς και των εκπροσώπων άλλων συστηματικών μονάδων αυτού του βασιλείου της άγριας ζωής, καθορίζει την παρουσία όλων των απαραίτητων ουσιών για την ανάπτυξη του εμβρύου. Αλλά άλλες προϋποθέσεις είναι απαραίτητες για τη βλάστηση. Για κάθε φυτό, είναι εντελώς διαφορετικά. Πρώτον, είναι μια συγκεκριμένη θερμοκρασία αέρα. Για φυτά που αγαπούν τη θερμότητα, αυτό είναι +10 βαθμοί Κελσίου. Αλλά το χειμερινό σιτάρι αρχίζει να αναπτύσσεται ήδη στο + 1. Χρειάζεται επίσης νερό. Χάρη σε αυτό, οι κόκκοι διογκώνονται, γεγονός που επιταχύνει τις διαδικασίες της αναπνοής και του μεταβολισμού. Τα θρεπτικά συστατικά μετατρέπονται σε μια μορφή με την οποία μπορούν να απορροφηθούν από το έμβρυο. Η παρουσία αέρα και επαρκούς ηλιακού φωτός είναι δύο ακόμη προϋποθέσεις για τη βλάστηση του σπόρου και την ανάπτυξη ολόκληρου του φυτού, αφού η φωτοσύνθεση είναι αδύνατη χωρίς αυτές.
Σπόροι και φρούτα
Κάθε φρούτο περιέχει σπόρους. Η δομή των σπόρων των ανώτερων φυτών είναι σχεδόν πανομοιότυπη. Αλλά οι καρποί είναι πιο διαφορετικοί. Διαθέστε ξηρούς και ζουμερούς καρπούς. Διαφέρουν ως προς τη δομή των στρωμάτων που βρίσκονται γύρω από τον σπόρο. Στο παχύφυτο, ένα από τα στρώματα του περικαρπίου είναι απαραίτητα σαρκώδες. Δαμάσκηνο, ροδάκινο, μήλο, βατόμουρο, φράουλα… Αυτές οι λιχουδιές λατρεύονται από όλους ακριβώς γιατί είναι ζουμερές και γλυκές. Στους ξηρούς καρπούς το περικάρπιο είναι δερματώδες ή οστεοποιημένο. Τα στρώματά του συνήθως συνενώνονται σε ένα,προστατεύοντας αξιόπιστα τους σπόρους στο εσωτερικό. Ένα κουτί παπαρούνες, ένας λοβός μουστάρδας, ένας κόκκος σιταριού έχουν ακριβώς μια τέτοια δομή.
Ο βιολογικός ρόλος των σπόρων
Τα περισσότερα φυτά στον πλανήτη χρησιμοποιούν σπόρους για αναπαραγωγή. Η δομή των σπόρων των σύγχρονων φυτών είναι αποτέλεσμα μακράς εξέλιξης. Αυτά τα γεννητικά όργανα περιέχουν το έμβρυο και μια παροχή ουσιών που εξασφαλίζουν την ανάπτυξη και την ανάπτυξή του ακόμη και κάτω από αντίξοες συνθήκες. Οι σπόροι έχουν προσαρμογές για διασπορά, γεγονός που αυξάνει τις πιθανότητες επιβίωσης και καθίζησης.
Έτσι ο σπόρος είναι το αποτέλεσμα της διαδικασίας γονιμοποίησης. Είναι μια δομή που αποτελείται από ένα έμβρυο, εφεδρικές ουσίες και μια προστατευτική φλούδα. Όλα τα στοιχεία του εκτελούν ορισμένες λειτουργίες, χάρη στις οποίες η ομάδα των φυτών σπόρων έχει πάρει κυρίαρχη θέση στον πλανήτη.
