Structura și funcțiile florilor

Organul reproducător feminin: Carpelul

Părțile feminine ale unei flori sunt alcătuite dintr-un ovar, care conține unul sau mai multe ovule, un stil și stigmatul. Ovarul se află la baza florii.

Din ovar se întinde o structură tubulară numită stil, iar în vârful stilului se află o suprafață receptivă la polen, numită stigmat.

Stigmatul poate lua mai multe forme diferite, cele mai multe dintre ele fiind concepute pentru a ajuta la captarea polenului. Există multe variații pe această temă structurală de bază.

După fertilizare, ovulul devine sămânță, iar ovarul devine fruct.

Organul reproducător masculin: Staminele

Părțile masculine ale unei flori constau din unul sau mai multe stamine. Fiecare stamină este alcătuită din perechi de antere (saci care conțin polen) pe un filament sau tulpină.

Anterele sunt structurile portocalii/galbene care se văd adesea în centrul unei flori.

Pollenul din anterele unei flori este transferat la stigmatul altei flori, de obicei, fie de vânt, fie de animale, în special de insecte.

Petale, corolă, sepale, caliciu

Structurile de reproducere la plantele superioare sunt conținute în flori. Florile au mai multe petale, iar petalele florilor sunt denumite colectiv corolă. Un boboc de floare este protejat de structuri cu frunze verzi numite sepale. Colectiv, toate sepalele formează caliciul.

Corola sau petalele sunt adesea viu colorate, cu marcaje atractive pentru insecte. Florile pot fi, de asemenea, parfumate. De exemplu, caprifoiul are flori aspectuoase, atractive, care atrag insectele ziua. Cu toate acestea, pe întuneric, spectacolul lor colorat nu mai este de mare folos, iar parfumul lor îmbătător ajută atunci la atragerea moliilor care zboară noaptea.

La plantele polenizate de insecte, există, de asemenea, de obicei, nectare care secretă nectar zaharat, situate în interiorul florii. Acestea oferă un stimulent pentru ca insectele să viziteze florile. În căutarea nectarului, insectele vor rămâne adesea cu boabe de polen prinse pe corpurile lor. Acesta se poate apoi peria pe stigmatul următoarei flori vizitate și, în acest fel, florile sunt polenizate.
Receptaculul este locul de pe tulpină unde își au originea și se atașează organele florale.

Formarea celulelor sexuale

Celeulele sexuale ale plantei cu flori se numesc gameți. Există atât gameți masculi, cât și feminini, astfel încât floarea suferă o reproducere sexuată.

Formarea polenului: Dezvoltarea unui grăunte de polen în sacul polenic al unei antere:

O secțiune transversală a unei antere în curs de dezvoltare prezintă patru camere. Aceste camere se numesc saci polenici (vezi ilustrația de sus). Fiecare sac polenic este umplut cu celule care conțin nuclee mari. Pe măsură ce antera crește, fiecare dintre aceste celule trece prin două diviziuni meiotice, formând o tetradă. Aceste celule se numesc microspori. Fiecare dintre acești microspori devine în cele din urmă un bob de polen. Fiecare sac de polen este înconjurat de o epidermă protectoare și de un strat fibros. În interiorul stratului fibros se află tapetum-ul. Acesta este un depozit de hrană și va furniza energie pentru diviziunile celulare viitoare.

Care bob de polen este înconjurat de un perete protector dur numit exină. Acesta este un înveliș rezistent care permite bobului de polen să supraviețuiască în condiții dure pentru perioade lungi de timp. Intina este un alt înveliș protector subțire.

În primul rând, fiecare nucleu se divide prin mitoză pentru a deveni două nuclee. Unul este nucleul tubular. Celălalt este un nucleu generativ. Peretele celulei se îngroașă pentru a proteja bobul de polen în dezvoltare. Pe măsură ce antera se maturizează, peretele dintre sacii de polen împerecheați dispare. Sacii polenici se deschid prin spargere, iar boabele de polen mature sunt gata de dispersie.

Dezvoltarea sacului embrionar

Care ovar conține unul sau mai multe ovule. Structura verde din partea de sus a diagramei este ovulul. Tegumentele sunt cei 2 pereți ai ovulului. Există o mică deschidere în pereți numită micropile. Prin aceasta va intra tubul polenului. (Va fi discutat mai târziu.) Nucelul este format din celule care asigură nutriția pentru creșterea ovulului. Sacul embrionar, cunoscut și sub numele de megaspor, se împarte prin meioză pentru a forma 4 celule haploide. Trei dintre aceste celule degenerează și una rămâne. Doar un singur megaspor supraviețuiește în fiecare ovul. Aceasta devine sacul embrionar. Nucleul haploid al megasporului supraviețuitor este supus la trei diviziuni mitotice. Acum există opt nuclee haploide. În interiorul celulei umflate a megasporului, se formează șase celule haploide și doi nuclei polari. Întreaga structură se numește sac embrionar. Una dintre celulele de lângă capătul micropilic al ovulului este gameta feminină haploidă (celula ovul).

Carpelul cu un sac embrionar matur va apărea așa cum se arată mai jos:

Polenizarea

Polenizarea este transferul polenului (gameta masculină) de la anteră la un stigmat. Polenizarea încrucișată: polenul este transferat la stigmatul unei alte plante. Crește variația genetică, populația este mai rezistentă la schimbările de mediu.

Autopolenizarea: polenul este transferat la stigmatul aceleiași flori sau la o floare a aceleiași plante. Garantează reproducerea în cazul în care agentul polenizator este absent sau nu este eficient.

Polenizarea poate fi realizată de vânt sau de animale. Insectele sunt cele mai frecvente animale care vor poleniza un carpeliu.

Cele mai sofisticate relații dintre plante și insecte sunt, în general, cele care implică albinele. Albinele colectează polen și nectar nu numai pentru ele însele, ci și pentru a-și hrăni puii. Din acest motiv, albinele au dezvoltat o serie de adaptări care le fac deosebit de bune purtătoare de polen. Albinele au fire de păr speciale care sunt aranjate pentru a forma „coșuri” de polen pe picioarele lor și pe partea inferioară a abdomenului. Aceste adaptări le permit să adune și să transporte volume mari de polen. Albinele sunt polenizatori ideali, deoarece vizitează multe flori, transportând în același timp o mulțime de polen, înainte de a se întoarce la cuibul lor. Astfel, șansa ca o albină să transfere polenul între florile aceleiași specii este foarte mare.

Multe insecte mănâncă polen. În procesul de a mânca, ele se acoperă cu el. Polenizarea are loc atunci când alimentatorul de polen transferă polenul către receptorii de polen ai aceleiași plante sau ai altei plante din aceeași specie, pe măsură ce insecta caută mai mult polen pe care să-l mănânce.

Fertilizarea

Fertilizarea este unirea gameților masculi și feminini pentru a forma un zigot. Deoarece gameții masculi și feminini sunt haploizi (n), atunci când cei doi se unesc, zigotul este diploid (2n).

Fertilizarea începe atunci când un bob de polen aterizează pe stigmat. Apoi, bobul de polen germinează formând un tub polenic. Nucleul tubului controlează creșterea tubului polenului. Tubul polenului este un exemplu de chimiotropism, deoarece crește spre substanțele chimice produse de ovul. Nucleul generativ se deplasează în josul tubului polenului. Acesta este supus mitozei, formând doi nuclei de gameți masculi haploizi. Tubul polenului intră în ovul prin intermediul micropilei. Cei doi nuclei de gameți masculi sunt eliberați în sacul embrionar. Nucleul tubului se dezintegrează.

Fecundație dublă

Din moment ce există 2 nuclei de spermatozoizi care au ajuns în sacul embrionar, ambii nuclei vor fuziona cu gameții feminini. Un nucleu de spermatozoid va fuziona cu celula ovul pentru a forma zigotul (2n), în timp ce celălalt nucleu de spermatozoid fuzionează cu cei 2 nuclei polari din sacul embrionar pentru a forma un nucleu de endosperm (3n).

Formarea semințelor

Cel fertilizat devine sămânță. Tegumentele devin peretele seminței numit testa. Micropilul se închide. Nucleul endospermului duce la formarea endospermului triploid, un țesut alimentar. Zigotul diploid, prin mitoză, se transformă într-un embrion de plantă. Embrionul în curs de dezvoltare se hrănește din endosperm. Embrionul își încetează dezvoltarea și intră în stare latentă. Ovulul devine o sămânță, care conține un embrion vegetal latent, o rezervă de hrană și învelișul protector numit testa.

Embrionul

Embrionul este alcătuit din radiculă sau viitoarea rădăcină și din plumulă sau viitorul lăstar. Celulele endospermului se divid de mai multe ori și absorb nucelul. Acesta reprezintă hrana (în principal grăsimi, uleiuri și amidon) pentru embrion.

Există 2 tipuri de semințe. Unele sunt endospermice, în timp ce altele sunt non-endospermice. La semințele endospermice, rezerva de hrană este endospermul, care se află în afara embrionului plantei. Exemple de acest tip de semințe sunt porumbul și grâul. Semințele ne-endospermice au rezerva de hrană în interiorul cotiledonului (cotiledoanelor) din embrionul plantei. Acest lucru se întâlnește la fasole.

Monocotile și dicotile

Monocotile au un cotiledon în sămânță, în timp ce dicotilele au două cotiledoane. Cotiledonii sunt rezerve de hrană pentru planta tânără după ce aceasta germinează din sol. Aceasta folosește aceste rezerve de hrană până când este capabilă să își producă propria hrană. La monocotiledonate, hrana este absorbită din endosperm, în timp ce la dicotiledonate hrana este depozitată în cotiledoane.

Monocotiledonate:

Dicotiledonate:

Dezvoltarea fructului

Ovarul devine fruct. Peretele ovarului devine peretele fructului numit pericarp. Fructul protejează semințele în curs de dezvoltare și joacă un rol important în dispersia semințelor. Acest proces este controlat de auxinele produse de semințe. Odată ce se formează fructul, restul părților florale mor și cad.

Dispersia fructelor și a semințelor

Dispersia semințelor reprezintă împrăștierea urmașilor departe unii de alții și de planta mamă. Ca urmare a dispersiei, există o șansă mai mare de succes prin reducerea concurenței și a supraaglomerării. Dispersia permite, de asemenea, colonizarea unor noi habitate adecvate și, astfel, există o șansă crescută de supraviețuire a speciei.

Metode de dispersie a semințelor:

Vântul: Semințele plantelor dispersate de vânt sunt semințe ușoare. Ele au o rezistență mare la aer, astfel încât pot fi transportate departe de planta mamă.

Dispersie prin apă:

Fructele care plutesc, cum ar fi cele ale nufărului de apă și ale palmierului de cocos, sunt transportate de apă. Nucile de cocos pot călători mii de kilometri peste mări și oceane.

Primii palmieri de cocos de pe Insulele Mării de Sud au crescut din fructe, care au fost transportate acolo de pe continent de curenții oceanici.

Dispersia animalelor:

Câteva plante au fructe suculente pe care animalele le mănâncă cu plăcere.

Animalul mănâncă fructul, dar doar partea suculentă este digerată.
Sâmburii și sâmburii trec prin sistemul digestiv al animalului și sunt excretați pentru a forma noi plante. Aceasta poate fi la mare distanță de planta mamă. Semințele de mure, cireșe și mere sunt dispersate în acest mod.

Păsărilor le place, de asemenea, să mănânce fructe și ajută la dispersarea semințelor în alte zone prin excrementele lor.

Vâscul are fructe lipicioase care sunt atractive pentru păsări. Semințele lipicioase se lipesc de ciocul păsării. Ele își freacă apoi ciocurile curate pe scoarța copacilor. Semințele lipicioase sunt lăsate pe scoarță pentru a crește în noi plante de vâsc – vâscul este o plantă parazită.

Veverițele adună nuci precum ghindele și le îngroapă pentru hrana de iarnă, dar adesea uită unde le-au îngropat, iar acestea cresc în noi copaci.

Câteva fructe, precum cea a plantei brusture, au semințe cu cârlige. Acestea se prind de blana animalelor și sunt transportate.

Autodispersie: Unele plante au păstăi care explodează la maturitate și scot semințele. Lupinul, scorbura și mătasea își împrăștie semințele în acest fel. Plantele de mazăre și fasole își păstrează, de asemenea, semințele într-o păstaie. Când semințele sunt coapte și păstăile s-au uscat, păstăile explodează și mazărea și fasolea sunt împrăștiate.

Dormanță

Dormanța este o perioadă de inactivitate. Există foarte puțină activitate celulară și nu există creștere. Unul sau mai multe dintre următoarele motive determină apariția latenței:

Auxine care inhibă creșterea- Inhibitori de creștere

Testamentul este impermeabil la apă și oxigen- Testamentul se va descompune în cele din urmă și va permite apei și oxigenului să pătrundă în sămânță.

Testa poate fi prea dură pentru ca embrionul să germineze.

Un Auxin (regulator de creștere) poate fi absent până când se dezvoltă condiții de mediu adecvate.

Germinația

Embrionul va germina din sămânță dacă sunt prezente condițiile de mediu adecvate. Când acest lucru se întâmplă, embrionul își reia creșterea.

Pentru ca germinația să aibă loc, trebuie să fie prezente următoarele condiții:
Apă trebuie să fie prezentă. Aceasta permite semințelor să se umfle și enzimelor să funcționeze.
Oxigenul trebuie să fie prezent în sol.
Temperatura trebuie să fie potrivită pentru specia de plantă. Temperaturile adecvate sunt, de obicei, între 5-30 grade Celsius, în funcție de specie.
Perioada de latență trebuie să fie completă.
Câteva semințe au nevoie de lumină, iar altele au nevoie de întuneric.

Evenimentele germinației

Când începe germinația, primul lucru care se întâmplă este că apa este absorbită de sămânță prin micropile și prin testa.

Enzimele din sol digeră acum alimentele stocate în semințe:
Uleiurile devin acizi grași și glicerol
Amidonul devine glucoză
Proteinele devin aminoacizi
Aceste alimente sunt acum absorbite de embrion.
Glucoza și aminoacizii alcătuiesc structuri noi, cum ar fi pereții celulari și enzimele.
Grăsimile și glucoza sunt folosite în respirația celulară pentru a produce energie.
Alimentele stocate de semințe sunt folosite pe măsură ce embrionul crește.
Radiculul crește mai mult și străpunge testa. Ea devine rădăcina noii plante.
Plunculul se mărește și iese deasupra solului.
Se formează frunzele.

Germinația are loc în mod diferit la diferite plante. La unele plante cotiledonul rămâne sub pământ, în timp ce la alte plante cotiledonul iese deasupra solului. Diagramele de mai jos prezintă aceste 2 metode de germinare.