A virágok szerkezete és funkciói

A női szaporítószerv: a karéj

A virág női részei a petefészekből, amely egy vagy több petesejtet tartalmaz, a stílusból és a porzóból állnak. A petefészek a virág tövében található.

A petefészekből egy csőszerű szerkezet, az úgynevezett stílus nyúlik ki, a stílus tetején pedig a virágpor számára fogékony felület, az úgynevezett stigma található.

A stigma sokféle formát ölthet, amelyek többsége a virágpor befogását szolgálja. Ennek az alapvető szerkezeti témának számos változata létezik.

A megtermékenyítés után a petecsomóból mag lesz, a petefészekből pedig a termés.

A hímivarszerv: a porzó

A virág hímivarú részei egy vagy több porzóból állnak. Minden porzó páros porzókból (virágport tartalmazó zsákokból) áll, amelyek egy fonálon vagy száron helyezkednek el.

A porzók a virág közepén gyakran látható narancssárga/sárga struktúrák.

A virágpor az egyik virág porzóiból általában vagy a szél, vagy állatok, különösen rovarok által kerül a másik virág porzójára.

Szirmok, virágkoszorú, szepillák, kehely

A magasabb rendű növények szaporítószerkezetei a virágokban találhatók. A virágoknak egynél több szirma van, és a virágszirmokat együttesen corollának nevezzük. A virágbimbót zöld leveles szerkezetek, az úgynevezett kelyhek védik. Az összes virágszirom együttesen alkotja a virágkelyhet.

A virágkoszorú vagy a szirmok gyakran élénk színűek, a rovarok számára vonzó jelölésekkel. A virágok illatosak is lehetnek. A loncnak például mutatós, vonzó virágai vannak, amelyek nappal vonzzák a rovarokat. Sötétben azonban színpompájuk nem sokat ér, és bódító illatuk ilyenkor az éjszaka repülő lepkéket vonzza.

A rovarok által beporzott növényeken általában a virágban találhatóak cukros nektárok is, amelyek cukros nektárt választanak ki. Ezek ösztönzik a rovarokat a virágok látogatására. A nektár keresése során a rovarok gyakran pollenszemeket kapnak a testükre. Ez aztán a következő meglátogatott virág stigmájára söpörhet, és így történik a virágok beporzása.
A receptaculum az a hely a száron, ahol a virágszervek erednek és rögzülnek.

A nemi sejtek kialakulása

A virágos növény nemi sejtjeit ivarsejteknek nevezzük. Vannak hím és női ivarsejtek is, így a virág ivaros szaporodáson megy keresztül.

Pollenképződés: A pollenszem fejlődése az anter pollenhüvelyében:

A fejlődő anter keresztmetszetén négy kamra látható. Ezeket a kamrákat pollenzsákoknak nevezzük (lásd a felső ábrát). Minden egyes pollenzsákot nagy sejtmagokat tartalmazó sejtek töltenek ki. Ahogy a porzó növekszik, ezek a sejtek mindegyike két meiotikus osztódáson megy keresztül, és egy tetrádot alkot. Ezeket a sejteket mikrospóráknak nevezzük. A mikrospórák mindegyikéből végül pollenszem lesz. Minden egyes pollenszemet egy védő epidermisz és egy rostos réteg vesz körül. A rostos réteg belsejében található a tapetum. Ez egy táplálékraktár, és energiát biztosít a későbbi sejtosztódásokhoz.

Minden egyes pollenszemet egy kemény védőfal, az úgynevezett exine vesz körül. Ez egy szívós burkolat, amely lehetővé teszi, hogy a pollenszem hosszú ideig túlélje a zord körülményeket. Az intina egy másik vékony védőbevonat.

Először minden egyes mag mitózis útján két maggá osztódik. Az egyik a csőmag. A másik a generatív mag. A sejt fala megvastagszik, hogy megvédje a fejlődő pollenszemet. Ahogy a porzó érik, a páros pollenszemek közötti fal eltűnik. A pollenzsákok felpattannak, és az érett pollenszemek készen állnak a szétszóródásra.

A magzatburok fejlődése

Minden petefészek egy vagy több petesejtet tartalmaz. Az ábra tetején látható zöld struktúra a petesejt. Az integumentumok a petesejt 2 falát alkotják. A falakon egy kis nyílás található, amelyet mikropyle-nak nevezünk. Ide lép be a pollencső. (Erről később lesz szó.) A nucellus olyan sejtek, amelyek táplálékot biztosítanak a petesejt növekedéséhez. Az embriózsák, más néven megaspóra, meiózissal osztódik, és 4 haploid sejtet képez. Ezek közül három sejt degenerálódik, egy pedig megmarad. Minden petesejtben csak egy megaspóra marad meg. Ez lesz az embriózsák. A túlélő megaspóra haploid sejtmagja három mitotikus osztódáson megy keresztül. Jelenleg nyolc haploid sejtmag van jelen. A megduzzadt megaspórasejtben hat haploid sejt és két poláris mag alakul ki. Az egész struktúrát embriózsáknak nevezzük. Az ovulum mikropille végéhez közeli egyik sejt a haploid női ivarsejt (petesejt).

A kocsány érett embriózacskóval az alábbiak szerint alakul:

Beporzás

A beporzás a pollen (hímivarsejt) átvitele a porzóról a stigmára. Keresztbeporzás: a virágpor átkerül egy másik növény porzójára. Növeli a genetikai változatosságot, a populáció ellenállóbb a környezeti változásokkal szemben.

Self-pollináció: a pollen ugyanazon virág vagy ugyanazon növény egy virágának stigmájára kerül. Garantálja a szaporodást, ha a beporzó ágens hiányzik vagy nem hatékony.

A beporzás történhet szél vagy állatok által. A rovarok a leggyakoribb állatok, amelyek beporozzák a bibét.

A növények és a rovarok közötti legfejlettebb kapcsolatok általában a méhek kapcsolatai. A méhek nemcsak maguknak gyűjtenek virágport és nektárt, hanem a kicsinyeik táplálására is. Emiatt a méhek számos olyan alkalmazkodást fejlesztettek ki, amelyek különösen jó pollenszállítókká teszik őket. A méhek speciális szőrszálakkal rendelkeznek, amelyek a hátsó lábukon és a hasuk alján virágpor-“kosarakat” alkotnak. Ezek az alkalmazkodási képességek lehetővé teszik számukra, hogy nagy mennyiségű virágport gyűjtsenek és szállítsanak. A méhek ideális beporzók, mert sok virágot látogatnak meg, miközben rengeteg virágport szállítanak, mielőtt visszatérnének a fészkükbe. Így nagyon nagy az esélye annak, hogy egy méh átadja a virágport az azonos fajhoz tartozó virágok között.

Sok rovar eszik virágport. Az evés során beborítják magukat vele. A beporzás akkor történik, amikor a pollenadó rovar a virágport ugyanazon növény vagy egy másik, ugyanahhoz a fajhoz tartozó növény pollenfelvevőjére szállítja át, mivel a rovar több virágport keres, amit megehet.

Permetezés

A megtermékenyítés a hím és a nőstény ivarsejtek egyesülése zigóta kialakulásához. Mivel a hím és a nőstény ivarsejtek haploidok (n), amikor a kettő egyesül, a zigóta diploid (2n) lesz.

A megtermékenyülés akkor kezdődik, amikor egy pollenszem a bibére száll. A pollenszem ezután kicsírázik, és egy pollencsövet képez. A csőmag irányítja a pollencső növekedését. A pollencső a kemotropizmus példája, mivel a petecsőből származó vegyi anyagok felé növekszik. A generatív mag a pollencsőben halad lefelé. Mitózison megy keresztül, két haploid hímivarsejtmagot képezve. A pollencső a mikropilén keresztül jut be a petesejtbe. A két hímivarsejtmag az embriózsákba kerül. A csőmag szétesik.

Kettős megtermékenyítés

Mivel két spermiummag jutott az embriózacskóba, mindkét mag összeolvad a női ivarsejtekkel. Az egyik spermiummag összeolvad a petesejttel, így alakul ki a zigóta (2n), míg a másik spermiummag az embriózacskóban lévő 2 poláris maggal olvad össze, így alakul ki az endospermiummag (3n).

Magképződés

A megtermékenyítettből lesz a mag. Az egészivarúakból lesz a mag fala, az úgynevezett testa. A mikropille bezáródik. Az endospermiummagból triploid endospermium, táplálékszövet képződik. A diploid zigóta mitózis révén növényi embrióvá fejlődik. A fejlődő embrió az endospermiumból táplálkozik. Az embrió fejlődése leáll, és nyugalmi állapotba kerül. A petesejtből mag lesz, amely tartalmazza a szunnyadó növényi embriót, a tápláléktartalékot és a testa nevű védőréteget.

Az embrió

Az embrió a gyökércsúcsból vagy leendő gyökérből és a szilvacsúcsból vagy leendő hajtásból áll. Az endospermiumsejtek többször osztódnak és felveszik a magházat. Ez a tápanyag (főként zsírok, olajok és keményítő) az embrió számára.

A magvaknak 2 típusa van. Egyesek endospermásak, míg mások nem endospermásak. Az endospermikus magvakban a tápláléktartalék az endospermium, amely a növényi embrión kívül van. Ilyen magtípus például a kukorica és a búza. A nem endospermikus magvak tápláléktartaléka a növényi embrió cotyledonjában (cotyledonjaiban) található. Ez fordul elő a lóbabban.

Monokoták és dikoták

A monokotáknak egy, míg a dikotáknak két sziklevél van a magban. A sziklevelek a fiatal növény tápláléktartalékai, miután kicsírázik a talajból. Ezeket a tápláléktartalékokat addig használja fel, amíg képes nem lesz saját táplálékot előállítani. Az egyszikűeknél a táplálékot az endospermiumból veszik fel, míg a kétszikűeknél a táplálékot a sziklevelekben tárolják.

Monokoták:

Dikoták:

Gyümölcsfejlődés

A petefészekből lesz a gyümölcs. A petefészek falából lesz a gyümölcs fala, amit perikarpnak nevezünk. A termés védi a fejlődő magokat, és fontos szerepet játszik a magszórásban. Ezt a folyamatot a magvak által termelt auxinok irányítják. Amint a termés kialakul, a többi virágrész elhal és lehullik.

A termés és a magok szétszóródása

A magszóródás az utódok szétszóródása egymástól és az anyanövénytől. A szétszóródás eredményeként a verseny és a túlzsúfoltság csökkentése révén javul a siker esélye. A szétszóródás új, megfelelő élőhelyek benépesítését is lehetővé teszi, és így megnő a faj fennmaradásának esélye.

A magszóródás módszerei:

Szél: A szél által szétszóródó növények magjai könnyű magvak. Nagy a légellenállásuk, ezért messzire el lehet vinni őket az anyanövénytől.

Vizes terjedés:

A lebegő terméseket, mint például a tavirózsa és a kókuszpálma magjait a víz szállítja. A kókuszdió több ezer kilométert is képes megtenni a tengereken és óceánokon keresztül.

A déltengeri szigetek eredeti kókuszpálmái olyan gyümölcsökből nőttek, amelyeket az óceáni áramlatok vittek oda a szárazföldről.

Az állatok elterjedése:

Egyes növényeknek lédús gyümölcsük van, amit az állatok szívesen fogyasztanak.

Az állat megeszi a gyümölcsöt, de csak a lédús részt emésztik meg.
A magok és a magok áthaladnak az állat emésztőrendszerén, majd kiválasztódnak, és új növényeket alkotnak. Ez messze lehet az anyanövénytől. A szeder, a cseresznye és az alma magjai így szóródnak szét.

A madarak is szívesen esznek gyümölcsöt, és ürülékükkel segítenek a magok más területekre való elszórásában.

A fagyöngynek ragadós termései vannak, amelyek vonzóak a madarak számára. A ragadós magvak a madarak csőréhez tapadnak. Ezután csőrüket a fák kérgéhez dörzsölik. A ragadós magvak a kéregben maradnak, és új fagyöngynövényekké fejlődnek – a fagyöngy egy élősködő növény.

A mókusok dióféléket, például makkot gyűjtenek, és elássák őket téli tápláléknak, de gyakran elfelejtik, hová ásták el őket, és ezekből új fák nőnek.

Egyes gyümölcsöknek, például a bojtorján növénynek kampós magjai vannak. Ezek megakadnak az állatok bundáján, és elszállítják őket.

Self-Dispersal: Egyes növények hüvelyei éréskor felrobbannak, és kilövik a magokat. A csillagfürtök, a zsurló és a seprűfű így szórják szét a magjaikat. A borsó- és babnövények szintén hüvelyben tartják magjaikat. Amikor a magok megérnek és a hüvely megszárad, a hüvely felpattan, és a borsó és a bab szétszóródik.

Sunnyadás

A szunnyadás a tétlenség időszaka. Nagyon kevés a sejtaktivitás és nincs növekedés. Az alábbi okok közül egy vagy több okozza a nyugalmi állapotot:

Azok, amelyek gátolják a növekedést- Növekedésgátlók

A testa víz és oxigén számára átjárhatatlan- A testa idővel lebomlik és a magba vizet és oxigént enged be.

A testa túl kemény lehet az embrió csírázásához.

Auxin (növekedésszabályozó) hiányozhat a megfelelő környezeti feltételek kialakulásáig.

Csírázás

Az embrió kicsírázik a magból, ha megfelelő környezeti feltételek vannak jelen. Ha ez bekövetkezik, az embrió folytatja növekedését.

A csírázáshoz a következő feltételeknek kell fennállniuk:
Víznek kell jelen lennie. Ez lehetővé teszi a mag duzzadását és az enzimek működését.
A talajban oxigénnek kell lennie.
A hőmérsékletnek megfelelőnek kell lennie a növényfajnak. A megfelelő hőmérséklet általában 5-30 Celsius-fok között van, a fajtól függően.
A nyugalmi időszaknak teljesnek kell lennie.
Egyes magoknak fényre, másoknak sötétségre van szükségük.

A csírázás eseményei

Amikor a csírázás megkezdődik, az első dolog, ami történik, hogy a mag a vizet a mikropilleken és a testa-n keresztül felszívja.

A talajban lévő enzimek most megemésztik a magban tárolt táplálékokat:
az olajokból zsírsavak és glicerin lesz
a keményítőből glükóz
a fehérjéből aminosavak
Az embrió most veszi fel ezeket a táplálékokat.
A glükózból és az aminosavakból új struktúrák, például sejtfalak és enzimek jönnek létre.
A zsírokat és a glükózt a sejtlégzésben használják fel energia előállítására.
A magban tárolt táplálékot az embrió növekedése során felhasználják.
A gyökérzet megnő, és áttöri a testa-tesztát. Ez lesz az új növény gyökere.
A szilva nagyobbra nő és a talaj fölé emelkedik.
Levelek alakulnak ki.

A csírázás különbözőképpen történik a különböző növényekben. Egyes növényeknél a sziklevél a föld alatt marad, míg más növényeknél a sziklevél a föld felett bújik ki. Az alábbi ábrák a csírázásnak ezt a két módját mutatják.