وظائف المعادن في النباتات

              المعادن

        يتكون النبات من 75%ماء و25%مادة جافة.

        تتركب المادة الجافة من: معادن مختلفة ومن العناصر كربون هيدروجين واوكسجين.

        المعادن هي:

        Ca كالسيوم N نيتروجين   P فوسفور    K  بوتاسيوم S كبريت Mgمغنيزيوم

         العوامل اللاأحيائية التي تؤثر على نمو النبتة

        وظائف المعادن في النباتات

              النيتروجين- مركب حيوي في بناء البروتينات والكلوروفيل, نقصه يؤدي الى إعاقة النمو وتقزم النباتات. رغم ان كمية النيتروجين في الهواء كبيرة الا ان النبات لا يستطيع ربطه, ويستوعبه فقط اذا تواجد في مركبات خاصة داخل التربة, هذه المركبات في الغالب ما تكون بكميات قليلة. تتواجد في التربة بكتيريا التي تستطيع ربط النيتروجين وتحويله الى نيتروجين متيسر للنباتات, هذه البكتيريا تسمى بالبكتيريا الرابطة للنيتروجين, وهي منتشرة في جذور النباتات من عائلة البقوليات والتي تعيش معها حياة تكافلية: فهي تتلقى من النباتات حماية وكربوهيدرات والنباتات تأخذ منها النيتروجين الذي ربطته فعلى شكل مركب متيسر لها

        فوسفور- مركب هام في الأحماض النووية, نقصه يؤدي الى اعاقة تطور الجذور والأزهار.

            بوتاسيوم- يتواجد في المحلول الخلوي او في الاملاح العضوية وينظم الضغط الاسموزي وفتح واغلاق الثغور.

                 للمعادن وظائف مختلفة من اهمها المساهمة في الحفاظ على ضغط اسموزي ملائم في الفجوة العصارية المسؤولة عن ضغط الطورغور, الذي يجعل النبتة ان تثبت وتنتصب. كما ان أمراض عديدة يمكن ان تصيب النباتات كنتيجة لنقص في المعادن.

        تقسم المعادن الى مجموعتين: 

        1. المعادن التي تشترك في بناء مركبات: مثل النيتروجين الذي يدخل في بناء البروتينات والفوسفور الذي يدخل في بناء الATP . 

        2. معادن التي تعمل ككوانزيمات. 

        هنالك معادن تحتاجها النباتات بكميات كبيرة نسبيا مثل:

        التربة

        العوامل اللاأحيائية التي تؤثر على نمو النبتة

        درجة الحرارة

                النمو والتطور متعلقان بدرجة الحرارة في المراحل المختلفة من حياة النباتات, فيها تكون النباتات حساسة لتغيير درجات الحرارة كمرحلة الإنبات في البذور, مرحلة الإزهار وفترة السبات. تؤثر درجة الحرارة على النشاط الأمثل للإنزيمات.

                ارتفاع شديد في درجات الحرارة او انخفاضها الشديد يضر بنشاط وفعالية الإنزيمات المسؤولة عن كل العمليات في النبتة: التنفس, التركيب الضوئي, تحليل وبناء مواد.....

                في بعض النباتات الانتقال من المرحلة الخضرية لمرحلة الإزهار يتطلب انخفاض في درجات الحرارة(وجبة حرارة).

        24 درجة مئويه هي المثلى لدي

        درجة الحرارة

        العوامل اللاأحيائية التي تؤثر على نمو النبتة

        تركيبة الهواء 

        الاوكسجين في الهواء مطلوب للتنفس

        ثاني اوكسيد الكربون مطلوب للتركيب الضوئي

        تبادل الغازات بين النبات وبيئته ضروري للنمو

        ثاني اوكسيد الكربون مطلوب لعملية التركيب الضوئي, لذا فان تركيزه في الهواء يؤثر على وتيرة العملية.  رفع تركيزه في الهواء يزيد من وتيرة التركيب الضوئي اذا ما كانت كل العوامل الاخرى تتواجد بمستواها الأمثل (ضوء, ماء, كلوروفيل).

        من المتبع إثراء الهواء في الدفيئات بثاني اوكسيد الكربون لزيادة كمية المحصول.

        تركيبة الهواء

        وتيرة التركيب الضوئي

        تركيز ثاني اوكسيد الكربون

        يمكن ان نلاحظ من خلال الرسم البياني ان رفع تركيز ثاني اوكسيد الكربون يزيد من وتيرة عملية التركيب الضوئي, حتى حد معين تصبح الوتيرة ثابتة, سبب ذلك ان عامل اخر كشدة الضوء تصبح العامل المحدد.

        تأثير رفع تركيز ثاني اوكسيد الكربون على وتيرة التركيب الضوئي:

        العوامل اللاأحيائية التي تؤثر على نمو النبتة

        التكاثر الجنسي-مبنى الزهرة 

        من اجل حدوث التكاثر الجنسي- اخصاب, علي حبيبة اللقاح في السداة (عضو التكاثر الذكري) ان تصل الى البويضة الموجودة داخل المبيض ( عضو التكاثر الانثوي) والاتحاد معها. نتيجة الاتحاد يتطور الجنين داخل البذرة التي عادة ما تتواجد داخل الثمرة.

        تكاثر جنسي

        خلية تكاثر ذكرية –حبيبة لقاح

        1 N كروموسومات

        خلية تكاثر انثوية- بويضة 1N كروموسومات

        اتحاد البويضة مع حبيبة اللقاح =اخصاب

        البذرة تحتوي على 2N كروموسومات

        الزهرة هي عضو التكاثر الجنسي في النباتات.

        خلية البويضة وخلية حبيبة اللقاح نتجت نتيجة انقسام ميوزي لذا فهي تحتوي على نصف عدد الكروموسومات المتواجدة في باقي خلايا النبتة.

        التكاثر الجنسي

            افضليات: 

                  التنوع- الاختلاف, ينتج افراد الذين يختلفون عن بعضهم البعض, هذه الحقيقة تشجع تطور الانواع (אבולוציה)وتزيد من فرص نجاة النوع. 

                في الزراعة- التنوع يؤدي الى انتقاء افراد ذوي صفات مطلوبة ومحبذة للتنمية.

                انتشار البذور- لمسافات بعيدة ولبيوت تنمية مختلفة وجديدة.  

            سيئات:

                يستثمر النبات الكثير من الطاقة في أعضاء التكاثر, التلقيح, انتشار البذور وبالإنبات.

                 في الزراعة - يكون الاختلاف كبير في النباتات التي تربى من اجل المحصول, لن تكون كل النباتات ذات صفات محبذة ويكون على المزارع التعامل بشكل خاص مع النباتات التي تحمل صفات مختلفة ( تقليم, جمع الثمار,.....).

        المرحلة الجنسية ( الانتاجية)- مرحلة التكاثر الجنسي

        التكاثر الجنسي

        الإزهار ما الذي يجعل النبتة تزهر؟

        عوامل خارجية

        عوامل داخلية

        طول اليوم: عدد ساعات الظلام يؤثر على موعد الإزهار في العديد من أنواع النباتات. هنالك مجموعتين:

        1. نباتات اليوم الطويل-تحتاج ليوم طويل لتزهر (12-14 ساعات ضوء أو القليل من ساعات الظلام ).

        2. نباتات اليوم القصير-تحتاج إلى الكثير من ساعات الظلام لتزهر.

        التنفيذ في الزراعة- يمكن اعطاء المزيد من الاضاءة من اجل الإزهار في غير الموعد في الدفيئة بواسطة إضاءة على أتلام وعدم الإضاءة على أتلام أخرى, الأمر الذي يضمن استمرار الإزهار لفترة زمنية اطول.

        درجة الحرارة- كيوت – وجبة برد هنالك نباتات التي تحتاج إلى فترة برد كشرط للإزهار.

                               تيرموبيريودا–وجبة حر كشرط للإزهار

        الموازنة بين منظمات النمو المختلفة تقرر اذا ما حل موعد الإزهار او إعاقه

        منظمات النمو التي تؤثر على الانتقال من المرحلة الخضرية الى المرحلة الجنسية:

        جبرلين, اثلين واوكسين

        الانتقال من المرحلة الخضرية- ا الى المرحلة الجنسية- الإزهار, متأثر بعوامل داخلية وعوامل خارجية.

            في القمة النامية الموجودة في الغصن تتواجد مجموعة خلايا التي تتمايز لبرعم إزهار.

            ما الذي يجعل هذه الخلايا تتمايز لخلايا التي ستنتج براعم إزهار؟

            على النبتة ان تحتوي على عدد قليل من الأوراق وان تتلقى تأثيرات داخلية وخارجية.

                مصدر العوامل الداخلية: تأثير منظمات النمو على الخلايا.

                مصدر العوامل الخارجية: تغيير درجات الحرارة, تغيير طول الليل والنهار او الاثنين معا“.

        

        أحيانا“, الرش بالجبرلين يحل محل تهييج الليل القصير او وجبات البرد المطلوبة للإزهار.

        المبنى الاساسي للزهرة

        اوراق التويج

        اوراق الكأس

        مبيض يحتوي البويضات

        القلم

        الميسم

        متك

        خيط السداة

        سداة-عضو التكاثر الذكري

        المتاع- عضو التكاثر الانثوي

        التكاثر الجنسي

        بتأثير العوامل المختلفة( داخلية وخارجية) ينتقل النبات من المرحلة الخضرية (نمو السيقان والأوراق) للمرحلة الجنسية الإنتاجية (إنتاج الأزهار التي تتطور منها الثمار والبذور). الزهرة هي عضو التكاثر الجنسي في النباتات.

        المرحلة الجنسية ( الانتاجية)- مرحلة التكاثر الجنسي

        من اجل حدوث الإخصاب, على حبيبة اللقاح في السداة (عضو التكاثر الذكري) ان تصل الى البويضة الموجودة داخل المبيض ( عضو التكاثر الانثوي) والاتحاد معها. نتيجة الاتحاد يتطور الجنين داخل البذرة التي عادة“ ما تتواجد داخل الثمرة.

        انواع الازهار

        يوجد نوعين من الازهار

        زهرة ثنائية الجنس – تحتوي على الاعضاء الذكرية (الاسدية) وايضا“ الاعضاء الانثوية ( الامتعة) في نفس الزهرة

        زهرة ثنائية الجنس- ذكرية وانثوية

        زهرة احادية الجنس- انثوية

        زهرة احادية الجنس – تحتوي على الاعضاء الذكرية (الاسدية) او الاعضاء الانثوية ( الامتعة)

        زهرة احادية الجنس- ذكرية

        مراحل الاخصاب

            تسلسل مراحل انتاج البذرة:

            انفتاح المتوك في الاسدية

            تلقيح – انتقال حبيبات اللقاح للميسم. حبيبة اللقاح, يمتص ماء وسكريات من الميسم وينتفخ

            انقسام النواة داخل حبيبة اللقاح ل: نواة جنسية ونواة خضرية. النواة الخضرية مسؤولة عن انتاج الانبوب لداخل القلم.

            اختراق الانبوب لداخل القلم (بواسطة انزيمات محللة)

            عند وصول الانبوب الى المبيض النواة الخضرية تتلاشى والنواة الجنسية تنقسم لنواتين

             يحدث اخصاب مزدوج

            6. انتاج اللاقحة- النواة الجنسية الاولى تمتزج بنواة البويضة لتنتج الجنين.

            انتاج لاقحة ثانية- فيها تتحد النواة الثانية مع النواتين داخل المبيض لانتاج الاندوسبيرم (مخزون الغذاء للجنين)

            7. انتاج الجنين

        المرحلة الجنسية ( الانتاجية)- مرحلة التكاثر الجنسي

        التكاثر الجنسي

        ملاءمة مبنى حبيبات اللقاح لطريقة التلقيح. 

                ينفتح المتك تنتشر حبيبات اللقاح الهبلوئيدية (نصف عدد الكروموسومات).

                يتلاءم مبنى حبيبات اللقاح لنوع التلقيح:

                -تلقيح بواسطة الحيوانات- تكون مع زوائد , دبقة وذات اشواك التي تلتصق بجسم الملقح. 

                - تلقيح بواسطة الماء- تحتوي على اكياس هوائية , خفيفة الوزن وذات فدرة على الطفو فوق الماء.

                - تلقيح بواسطة الرياح- تكون حبيبات اللقاح مع زوائد شبيهة بالاجنحة وخفيفة                

          حبيبات اللقاح تنبت فقط على مياسم من نفس النوع. 

                         متلك مفتوح وظهور حبيبات اللقاح

        سداة – عضو التكاثر الذكري

         المتاع مكون من الميسم, القلم والمبيض.

        يجب ان تكون الميسم ناضجة من اجل ان تنبت حبيبات اللقاح عليها وداخلها.

        يحتوي المبيض على 8 نوايات هبلوئيدية ( نصف عدد الكروموسومات)

        بينها تكون نواة البويضة التي منها سيتطور الجنين ونواتين لتطور الاندوسبيرم

        متاع – عضو التكاثر الانثوي

        السداة وحبيبات اللقاح

        المتاع

        ميسم الذي يفرز سائل لزج الذي يحتوي على سكريات.

        انواع التلقيح, وملاءمة مبنى الزهرة لنوع التلقيح

            التلقيح- انتقال حبيبات اللقاح الي المياسم

            للزهرة مبنى الذي يتلاءم مع نوع التلقيح. سنتعرف على نوعين من التلقيح:

        التلقيح الغريب-انتقال حبيبات اللقاح بواسطة عوامل خارجية: رياح, حيوانات (حشرات, خفافيش الخ) , والماء.

        تسقط حبيبات اللقاح من زهرة على ميسم زهرة اخرى على نفس النبتة او من نبتة اخرى.

        التلقيح الغريب او الخلطي يكون بواسطة الرياح, الحيوانات والماء.

        التلقيح الذاتي-التلقيح في نفس الزهرة. حبيبات اللقاح تسقط على ميسم في نفس الزهرة.

            ارتفاع المتاع ملائم للاسدية ,انتقال حبيبات اللقاح الى الميسم دون تدخل عوامل خارجية

        التلقيح الذاتي ممكن ان يحدث فقط عندما:

            في الزهرة الثنائية الجنس حيث يوجد قرب بين الاعضاء الذكرية والانثوية.

            نضوج المتاع والاسدية في نفس الوقت

        

        التلقيح الذاتي

        التلقيح الخلطي او الغريب

        ملاءمة الزهرة لطريقة تلقيحها

        تلقيح غريب او خلطي

       

            ازهار كبيرة وملونة.

            ازهار ذات رائحة.

            ازهار تحتوي على رحيق

            مبنى وشكل الزهرة يتلاءم مع مبنى جسم الملقح

            حبيبات اللقاح كبيرة, ثقيلة, ذات اشواك ولزجة.

            عدد حبيبات اللقاح في الزهرة قليل نسبيا“.

        ازهار عديمة اللون والرائحة.

        

        مياسم بارزة .

        اسدية كثيرة.

        حبيبات لقاح صغيرة وخفيفة.

        عدد حبيبات اللقاح هائل.

    

    تلاؤم للتلقيح بواسطة الرياح:

    تلاؤم للتلقيح بواسطة كائنات حية:

    مبنى وشكل الزهرة يتلاءم مع مبنى جسم الملقح

    ملاءمات اخرى بين الأزهار والملقحات

            رحيق موجود عميق داخل اكياس في اساس اوراق التويج-حشرات ذات خرطوم طويل. (طول الانبوب يتلاءم مع طول الخرطوم)- نحل وفراش

            زهرة كبيرة, اكياس الرحيق في اساس الزهرة- عصافير.

            أزهار على شكل صحن الغنية بحبيبات اللقاح- خنافس.

            

            أزهار فاتحة, التي تتفتح في الليل- العث.

            أزهار شبيهة بالحشرات او لازهار اخرى-حشرات "مخدوعة“ بالزهرة وتنجذب اليها. 

            

            

            أزهار ذات رائحة جذابة ونفاذة- ذباب ونحل.

    التلقيح الذاتي

        كيف تحمي الطبيعة نفسها من التلقيح الذاتي?

            الاسدية منخفضة عن الميسم- حبيبات اللقاح لا تستطيع الهبوط على الميسم.

            الميسم والاسدية لا تنضج بنفس الوقت.

            الازهار ثنائية الجنس.

            عدم الملائمة-  غبار لقاح الزهرة لا تستوعب

            ولا تلائم الانبات على ميسم نفس الزهرة

    

    للتلقيح الذاتي افضليات وسيئات بالمقارنة مع التلقيح الخلطي.

    افضلية: النبتة غير متعلقة بوجود الملقح في بيئته, احتمال حدوث العملية كبير .

    سيئة: عدم وجود التنوع الجيني كما في التلقيح الخلطي.

    تدخل الإنسان في أنظمة تطور طبيعية في النبتة 

    

            تدخل الإنسان في أنظمة تطور طبيعية في النبتة من اجل الحصول على كمية قصوى من المحصول. 

            السيطرة على موعد الإزهار: من اجل الحصول على المحصول في الموعد الملائم للمزارع ( في الأعياد مثلا“) يستطيع المزارع السيطرة على عدد ساعات الضوء التي يعطيها للنباتات ”يوم طويل“ ( نبتة التي تحتاج للقليل من ساعات الظلام لتزهر) بواسطة إضاءة اصطناعية في الشتاء, يمكن الحصول على أزهار في غير موعدها الطبيعي.

            شدة الضوء- تقوية الإضاءة بواسطة إضاءة اصطناعية تزيد من عملية التركيب الضوئي في الشتاء الذي يوجه فيما بعد لإنتاج الثمار التي تكون كبيرة الحجم.

            خلق شروط ملائمة للتلقيح- إدخال نحلة البومبوس التي تعتبر ملقح ممتاز للبندورة.

            تلقيح اصطناعي- بواسطة تدخل الإنسان باستخدامه التلقيح بالنحاة الكهربائية.

    الثمرة 

    

    تتطور الثمرة باعقاب  الاخصاب في المبيض . تعمل على حماية البذور التي بداخلها وتعمل على نشرها.

    مراحل تطور الثمرة:

1- مرحلة العقد

مرحلة التي تحدث فورا بعد الاخصاب, تتساقط أوراق التويج للزهرة التي اخصبت, تبدا الثمرة بالتطور.

هذه المرحلة حساسة جدا للتغييرات المتطرفة في درجات الحرارة. – صقيع, شرد, بأعقاب الغييرات 

المتطرفه في درجة الحرارة نجد ان الكثير من عقد الثمار חנטים تتساقط من النبته. 

    مرحلة النمو- المواد الغذائية( نواتج التركيب الضوئي) تصل الى الثمرة, تنقسم الخلايا بوتيرة سريعه, تكبر الثمرة في مقاييسها ( الحجم والوزن), يمكن ان يؤثر الفلاح على وزن الثمار بالطرق التالية:

    1- تفريد الثمار الموجودة على النبته الامر الذي يخفف من حدة المنافسة على الغذاء بين عدد اقل من الثمار.

    2- المعالجة بواسطة منظمات النمو التي تحفز العقد ونمو الثمرة. 

    مرحلة النضوج- تحدث تغييرات في طعم ورائحه وطراوة الثمرة. 

    تغيير في اللون – تحليل اللون الأخضر( الكلوروفيل) تسبب تغيير لون الثمرة.

    التغيير في الطعم - ينتج بسبب تحلل النشا ( مادة الخزن) الى جلوكوز 

    التغييرفي طراوة الثمرة: تنخفض مستوى الحموضه في الثمرة – نتيجة لتحلل مواد مثل –טנינים – والتي تسبب الطعم العجر. 

التغييرات التي تحدث في ثمرة التفاح في مراحل نضوجه

يزداد حجم الثمرة حتى يصل الى ذروته (300 يوم ) من بدا تطوره. بعد هذا الموعد الوزن ينخفض- تبدا مرحلىة الشيخوخة –

وتيرة التنفس- ترتفع بشكل ملحوظ مع نضوج الثمرة( بعد 200 يوم ) , في هذا الموعد هناك ارتفاع حاد في مستوى السكر وانخفاض في مستوى النشا. تحلل النشا الى سكر لذلك انخفض مستواه بمقابل ارتفاع مستوى السكر.

أسئلة: تطور الثمار

طرق تدخل الانسان في تنمية النباتات

تطور الثمار بدون اخصاب

ثمار العذرية

هناك طلب كبير على الثمار بدون بذور لذلك فان الفلاح يستثمر في تنميتها.

يمكن الحصول على ثمار بدون بذور بواسطة معالجتها في منظمات

البويضه المخصبة) : تنتج في المبيض وذلك بعد الاخصاب , نتيجة لاتحاد النواة الجنسية ))الذكرية الأولى مع خلية البويضة ( الخلية الجنسية الانثوية). تنقسم البويضة المخصبة بشكل متتالي ومنها يتكون الجنين .

الاندوسبيرم

( مخزون الغذاء  في البذرة) والاغلفة التي تشكل

قشرة

البذرة ينتج من النواة النواة الجنسية() الثانية مع النواتين الاخريين في وسط المبيض()

الجنين

        الجنين : فيتركب من نفس الأعضاء الأساسية التي يتركب منها النبات البالغ، ولكن في صورة مصغرة غاية التصغير، فيسمى الجذر الجنيني بالجذير، والساق الجنينية بالريشة.

    يختلف عدد الفلقات في النباتات مغطاة البذور فتتكون البذرة في أحاديات الفلقة من بذرة واحدة (ومن هنا أتى الاسم) ومثال ذلك بذور القمح والذرة الشعيرالنخيل، وتتكون البذرة من فلقتين في الفلقة: ثنائيات   مثل الفول العدس والفاصولياء الخروع القطن ومعظم الأنواع الشجرية.