Лекция № 11 Тақырыбы: Өсімдік органдарының метаморфозы. Өсімдіктердің көбею жолдары
Жоспар:
1.Өсімдіктердің көбею жолдары.
2. Онтогенез
3. Филогенез түсініктері.
1. Өсімдіктің негізгі органдарының айналадағы ортаға бейімделе келіп құрылысы мен түрін өзгертуін және белгілі бір жаңа қызмет атқаруға бейімделуін метаморфоз деп атайды. Өсімдіктерде метаморфоз олардың тарихи дамуы кезеңдерінде пайда болады да, кейін олардың тұқым қуалайтын түпкілікті белгісіне айналады.Өсімдіктердің метаморфозданған органдарына, сәбіз бен қызылшаның жемтамырлары,лианалардың мұртшалары,кейбір өсімдіктердің сояулары мен тікендері т. б.жатады. Жер жүзіндегі өсімдіктердің барлығында бірдей метаморфозданған органдар кездесе бермейді.Біреулерінің –тұтас өркендері, екіншілерінің-жапырақтары,үшіншілерінің-сабақтары,төртіншілерінің-тамырларыжеке жеке метаморфозданып кетеді.
Өркеннің метаморфозы.: мысалы капуста кочаны (басы), пиязшық, сояу, филлокладия. Жапырақ метаморфозы: жапырақтардың түрі өзгеріп, сояуға, мұртшаға, қабыршаққа, айналып кетуі.
Сабақтың метаморфозы:сабақтыңтың түрі өзгеріп, әр қилы түрлері кездеседі.: түйнектер-жер асты және жер үсті,тамырсабақ.
Тамырдың метаморфозы: жемтамыр (қызылша, сәбіз, шалқан, шалғам т.б.), түйнектамыр ( георгина,қазығұрт,турнепс т.б.)
Өсімдіктердің көбею жолдары. Көбею-тірі организмде міндетті түрде болатын қасиеттерінің бірі, ол артына ұрпақ қалдыру. Көбеюдің бір-бірінен принцмптік айырмашылығы бар екі түрі белгілі:
Жыныстық және жыныссыз. Жыныссыз көбеюдің екі түрі бар;вегетативтік және нағыз жыныссыз. Вегетативтік көбеюі, тамырдың,сабақтың бөліктері арқылы жүзеге асырылады. Ол өсімдіктердің регенерацияға қабілеттілігіне, яғни өсімдіктің бір бөлігінен тұтас организмнің пайда болуына негізделген.
Бір клеткалы өсімдіктерде (балдырлар бактериялар) вегетативтік көбею клетканың тең екіге бөлінуі арқылы жүреді, ал коллониялы және көп клеткалы өсімдіктерде вегетативтік денесінің бірнеше бөліктерге бөлінуі арқылы, саңырауқұлақтарда маманданған бір клеткалы құрылым арқылы, жабық тұқымды өсімдіктерде вегетативті көбею тамырдың, сабақтың, жапырақтың бөліктерімен және бүршіктері арқылы жүзеге асады.
Ауыл шаруашылығы практикасында көкөніс, жеміс-жидек және сәндік ретінде өсірілетін өсімдіктерді қолдан көбейтудің әр түрлі тәсілдері бар.Ол үшін көп жағдайда өсімдіктердің мынадай бөліктерін пайдаланады: түйнектерін,тамырсабақтарын, мұртшаларын, баданаларын. Көптеген мәдени жағдайда өсірілетін өсімдіктер қалемшелерімен және телу арқылы көбейеді.
Қалемшелері арқылы көбею. Қалемше деп аналық өсімдіктен кесіп алынған сабақтың, тамырдың, жапырақтың бір бөлігін айтады
Сабақтан кесілген қалемше қыстық және жаздық болы мүмкін. Қыстық қалемше жапырақсыз бірақ бүршіктері бар,1-3 жылда ұзындығы 20-30см болатын кесінді. Жаздық қалемше жапырағы бар ұзындығы 3-4см болатын, осы жылғы сабақтан дайындалған кесінді. Жапырақтан дайындалған қалемше жапырақ тақтасынан және сағақтан тұрады. Қосалқы тамырлары (придаточные корни) көп жағдайда жапырақтың төменгі бетінен, оның үлкен жүйкелерінің тарамдалған жерінен, ал бүршіктері мен сабақтары оның үстінгі бетінен кетеді. Жапырақтан дайындалған қалемше арқылы өсімдіктердің аздаған түрлерін ғана (лалагүл – лилия, бегония, алоэ және т.б.) көбейтуге болады. Тамырдан дайындалған қалемшелер мен қосалқы бүршіктері (придаточные корни) оңай пайда болатын өсімдіктерді көбейтуге болады. (таңқурай – малина, шие – вишня, қараөрік – слива, финик пальмасы, раушангүл – роза, флокс және т.б.)
Телу арқылы көбею. Телу дегеніміз бір өсімдіктен ойып алған бүршіктің немесе сол өсімдіктің сабағынан дайындалған қалемшенің екінші бір өсімдіктің сабағымен (тамыры жақсы жетілген)жымдасып бірігіп кетуін айтады. Бұл жағдайда көбейту үшін теліген өсімдікті үстінгі, ал қалемшені отырғызған тамыры бар өсімдікті астынғы деп атайды.
Телудің 100-ге жуық әртүрлі жолдары бар. (129-сурет). Оларды үш типке біріктіруге болады:
1.Екі өсімдіктің бұтақтарын жақындастырып байлап біріктіру арқылы телу.
2.Қалемшелері арқылы телу.
3.Көзшелері арқылы телу.
Вегетативтік жолмен көбеюдің ең жаңа түрі, ол өсімдіктердің ұлпаларын немесе жекелеген клеткаларын тазартылған камерада өсіру арқылы жеміс беретін өсімдіктер алу. Бұл жағдайда арнайы қоректік ортада өсірілген ұлпаның клеткалары іріктеледі, содан соң бөліне бастайды. Осылай өсірілген ұлпадан жекелеген клеткаларды бөліп алып, келешегінде олардан тұтас өсімдіктер өсіреді.
58-сурет Вегетативтік жолмен көбейту.
Нағыз жыныссыз жолмен көбею арнайы маманданған клеткалар арқылы іске асырылады (спорамен және зооспорамен) іске асырылады. Споралардың қатты қабықшасы болады және олар желмен таралады. Зооспоралардың қатты қабықшасы болмайды және талшықтарының көмегімен қозғалады. Олар жыныссыз жолмен көбею органы болып табылады және спорангилардың және зоосорангилардың ішінде жетіледі. Төменгі сатыдағы өсімдіктерде бұл бір клеткалы, ал жоғарғы сатыларды көп клеткалы орган.
Споралардың түрлері көп. Шығу тегіне қарай және атқаратын қызметіне қарай спораларды екі топқа бөледі: жыныссыз көбеюге арналған споралар және жыныстық жолмен көбеюге арналған споралар. Жыныссыз көбеюге арналған споралар (зооспоралар) митотикалық бөліністерден соң пайда болады және тікелей жаңа особьтар беруге қабілетті. Пісіп жетілген спора аналық организмді тастап шығады да өсімдіктердің көбеюін және таралуын қамтамасыз етеді. Мұндай споралармен көбею төменгі сатыдағы өсімдіктерге тән (балдырларға, саңырауқұлақтарға және т.б.)
Жыныстық жолмен көбеюгі арналған споралар аналық особьты бере алмайды. Олар гаплоидты (п), өйткені мейоздың негізінде пайда болады. Мұндай споралар саңырауқұлақтың кейбір топтарында және жоғарғы сатыдағы өсімдіктерде болады. Жоғарғы сатыдағы өсімдіктерде спорадан алдымен өскінше (проталий, протонема) пайда болады, онда гаметалар жетіледі. Гаметалар қосылғаннан кейін хромосомалардың диплоидты саны қалпына келеді.
Жыныстық жолмен көбеюі. Жыныстық көбеюдің мәні өсмідікте арнайы маманданған клеткалардың – гаметалардың (п) түзілуімен, олардың екеу-екеуден жұптасып қосылуымен (капуляция) және зиготаның түзілуімен (2п), одан жаңа өсімдіктердің пайда болуымен байланысты.
Гамета дегеніміз ядросында хромосомалардың саны гаплоидты болатын жыныстық клетка. Өзара қосылатын гаметалардың бір-бірінен құрылысы жағынан (формасы, мөлшері, қозғалғыштығы), міндетті түрде физиологиясы жағынан, яғни жыныстық және тұқым қуалаушылық қасиеттері жағынан айырмашылығы болады. Гаметалардың қосылуының нәтижесінде пайда болған организмде аналық пен аталықтың тұқым қуалайшылық қасиеттері бірігеді. Егер қосылған гаметалар формасы, мөлшері және қозғалғыштығы жағынан бірдей болса, онда оларды изогаметалар, ал жыныстық процесті – изогамиялық деп атайды. Егер гаметалардың формасы бірдей болса, бірақ аналық гаметаның мөлшері аталыққа қарағанда біршама үлкендеу және баяу қозғалатын болса, ондай гаметаларды гетерогаметалар , ал жыныстық процесті гетерогамиялық деп атайды. Жыныстық процесті оогамиялық деп атайды, егр аналық гамета үлкен шар тәрізді, қозғалмайтын (жұмыртқа клеткасы), ал аталығы өте ұсақ және қозғалғыш (сперматозоид) болса. Гаметалардың маманданған болуы эволюциялық деңгейдің бірден-бір көрсеткіші. Изогамиялық жолмен көбею жыныстық процестің ең қарапайым формасы болып табылады.
Гаметалар гаметагангиялар деп аталынатын органдарда жетіледі. Аталық гаметалары антеридилерде, аналық гаметалары – төменгі сатыдағы өсімдіктерде оогонилерде, ал жоғарғы сатыдағы өсімдіктерде архегонилерде жетіледі. Төменгі сатыдағы өсімдіктердің гаметангиларымен спорангилары бір клеткалы болады, ал жоғарғы сатыдағы өсімдіктерде олар көп клеткалы.
Балдырлар мен саңырауқұлақтардың кейбір топтарында тұрақты түрде жыныс процестері болғанымен жыныс органдары болмайды. Олардың зиготасы маманданбаған клеткалардың немесе олардың бір мүшелерінің қосылуы арқылы пайда болады. Жыныстық процестің мұндай түрін зигогамиялық, немесе тіркесу арқылы (коньюгациялық) көбею деп атайды. Егер гамета түзбейтін екі бір клеткалы особьтар қосылатын болса, онда мұндай жыныстық процесті хологамия деп атайды.
2. Онтогенез. Онтогенез дегеніміз өсімдіктің зиготадан бастап табиғи жолмен қурап өлгенге дейінгі аралықтағы дербес дамуы. Онтогенез үш кезеңнен тұрады: ұрыққа дейінгі (проэмбриональды), ұрықтық (эмбриональды), ұрықтан кейінгі (постэмбриональды). Тұқымды өсімдіктерде онтогенез әдетте тұқымның өсе бастаған кезінен бастап, өсімдік толық өліп қурағанға дейінгі аралықта байқалады.
Онтогенездің ұзақтығы өсімдіктердің әртүрлі систематикалық топтарында бірдей болмады: бактерияларда ол оншақты минутқа, ал баобабалар мен секвойяларда мыңдаған жылдарға созылады.
Онтогенезде вегетативті органдардың өсуі мен дән байлауының ара қатынасы әртүрлі болуы мүмкін. Бүткіл өмірінде бірақ рет дән байлайтын монокарпты өсімдіктер мен бірге бірнеше рет дән байлайтын – поликарпты өсімдіктер де болады. Монокарпты өсімдіктерге бір жылдық, өмірінің екінші жылында ғана гүлдейтін екі жылдық шөптесін өсімдіктер (сәбіз, қызылша) және тіптен вегетативтік органдары бірнеше жыл өсіп, үлкен мөлшерге жеткеннен соң барып гүлдейтін көп жылдық өсімдіктер жатады (агавалар мен бамбуктер). Монокарпты өсімдіктер гүлдеп болған соң өледі. Поликарпты өсімдіктерге жыл сайын гүлдеп дән байлайтын, көпжылдық өсімдіктер жатады. Өсімдіктердің бұл тобының вегетативтік органдары жыл сайын өсіп отырады.
Онтогенездің барысында өсімдіктер жүйелі түрде белгілі бір фазалардан өтеді. Өсімдіктердің әртүрлі топтарында бұл фазалар әртүрлі болуы мүмкін.мысалы, бір жылдық қос жарнақтыларда мынандай фазаларды белгілейді: дәннің өсуі, өскіннің пайда болуы, нағыз жапырақтың алғашқы жұбының түзілуі, өркеннің пайда болуы, бітеу глдің (бутон) түзілуі, гүлдеуі, дән байлауы, ал бір жылдық астық тұқымдастарында – тұқымның өсуі, өскіннің пайда болуы, түптенуі, түтіктің түзілуі, бас байлауы, гүлдеуі, дәннің толысуы және дәннің пісуі. Жыныссыз көбейгенде онтогенез аналық организмнің бөлінуінен немсе маманданған клетканың пайда болуынан немесе клеткалардың тобының түзілуінен (мысалы, өнім бүршіктері) басталады. Олардын жаңа организмнің бастамасы (зачаток) пайда болады.
Себілетін өсімдіктер үшін, онтогенезде олардың жекелеген органдардың пайда болуының заңдылықтары мен қалыптасуының мезгілін білудің маңызы үлкен. Ф.М.Куперман мен оның ғылыми қызметкерлері өсімдіктердің жекелеген органдарының пайда болуы мен қалыптасуының жүйелігін және қарқындылығын, басқаша айтқанда оргоногенездің кезеңдерін фундаменталдық тұрғыдан жан-жақты зерттеп, оларды бақылаудың тәсілдерін жолға қойған.
3. Филогенез. Филогенез алғашқы клеткасыз және тіршіліктің ядросы жоқ формалары пайда болған архей эрасынан бастап (шамамен 3,5 млрд жыл бұрын), біздің уақытымызға дейінгі аралықты қамтиды. Қандпйда бір болмасын нақтылы систематикалық топтың кез-келген деңгейінде, бөлімнен бастап түрге дейінгі аралықта филогенез туралы сөз қозғауға болады.
Эволюциялық процестің барысында әртүрлі систематикалық топтар белгілі бір жүйеде пайда болады. Сонымен бірге өсімдіктің жекелеген құрылысының (филоморфогенез) немесе физиологиялық қасиетінің филогенезін зерттеуге болады.
Филогенез бен онтогенезедің арасында байланыстың болатындығын анықтаған. Оны заң түрінде қиыстырып құрастырған Э.Геккель (1866) болған. Бұл «биогенетикалық заң» деп аталынады: онтогенездің барысында бұрынғы ата тектеріне тән, дамудың кейбір фазаларының қайтадан қалпына келуі байқалады. Мысалы, мүктердің онтогенезінде спорадан өскіншенің бастамасының пайда болуы. Ол құрылысы жағынан келешегінде әрбір түрге тән гаметофитке айналатын жасыл балдырларға ұқсас болады. Мұның өзі мүк тәрізділердің арғы тегінің балдыр, оның ішінде шамамен жасыл балдыр болғандығының дәлелі. Көптеген папоротник тәрізділердің алғашқы жапырағы, алғашқы папоротник тәрізділердің жапырақтары секілді дихотомиялы жүйкеленеді. Бал қарағайдың (лиственица) өкілдері алғашқыда бірнеше жылдар бойы мйңгі жасыл болып келеді. Кейбір цитрустылардың алғашқы жапырақтары күрделі болады да, кейіндеу пайда болғандары бір ғана жапырақ тақтасынан тұрады.
Бақылау сұрақтары:
1. Өсімдіктердің көбеюінің түрлері.
2. Телу дегеніміз не?
3. Онтогенез бен филогенездің айырмашылығы.