نسخة الفيديو النصية
في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نتعرف على خواص الكائنات الحية التي تنتمي إلى مملكة النبات. سوف نلقي نظرة تفصيلية على مجموعات من النباتات؛ منها الطحالب الراقية، والنباتات اللاوعائية والوعائية.
يوجد على كوكب الأرض تنوع هائل من الكائنات الحية. ولتسهيل دراسة هذه الكائنات الحية، صنفها العلماء إلى مجموعات مختلفة بناء على صفاتها المرئية أو تاريخها التطوري. تسمى هذه العملية علم التصنيف. يمكن تصنيف جميع الكائنات الحية التي اكتشفت حتى الآن إلى ثلاثة نطاقات وهي: البكتيريا والعتائق وحقيقيات النوى. ويمكن تصنيفها بعد ذلك إلى ممالك؛ وهي مجموعات تحتوي على عدد كبير من الكائنات الحية التي تشترك في بعض الخواص. كلما انتقلنا إلى أسفل التصنيف، كانت خواص الكائنات الحية أكثر تحديدًا.
لنلق نظرة على الممالك، وتحديدًا على الكائنات الحية داخل مملكة النبات. في عام 1969، اقترح عالم يدعى روبرت ويتاكر نظام تصنيف الممالك الخمس. وقسم جميع الكائنات الحية إلى مملكة البدائيات، التي تتكون من جميع الكائنات الحية بدائية النوى، ومملكة الطلائعيات، التي تتكون من كائنات حية حقيقية النوى إما وحيدة الخلية وإما عبارة عن مستعمرات خلوية بسيطة، ومملكة الفطريات، ومملكة النبات، ومملكة الحيوان.
مملكة النبات هي مجموعة تصنيفية ضخمة تحتوي على جميع الأنواع التي نشير إليها عادة بالنباتات. تشير تقديرات العلماء إلى أنه جرى التعرف حتى الآن على ما يقرب من 400000 نوع مختلف من النباتات. تعيش هذه النباتات في كل البيئات تقريبًا على كوكب الأرض. لولا وجود كائنات حية تنتج الأكسجين الذي نتنفسه مثل النباتات، لم يبق الإنسان على قيد الحياة.
لكن ما الخواص المشتركة التي تميز النباتات عن غيرها من الكائنات؟ النباتات كائنات حقيقية النوى، وهو ما يعني أن خلاياها، المحاطة بغشاء خلوي، تحتوي على نواة محاطة بغشاء، وعضيات أخرى محاطة بغشاء أيضًا. تتميز خلايا الكائنات الحية التي تنتمي إلى مملكة النبات بسمات مشتركة أخرى تتفرد بها خلايا هذه المملكة. يحيط بخلاياها جدار خلوي، لتوفير الدعامة والتركيب. المكون الرئيسي لهذه الجدران الخلوية هو بوليمر السليولوز. النباتات كائنات ذاتية التغذية. وهذا يعني أنها قادرة على صنع غذائها من مواد غير عضوية. وهي تفعل ذلك من خلال عملية البناء الضوئي، التي تحدث في عضيات تسمى البلاستيدات الخضراء.
تحول عملية البناء الضوئي المواد غير العضوية؛ أي ثاني أكسيد الكربون والماء، في وجود الطاقة الضوئية إلى جلوكوز يمكن للنباتات استخدامه مصدرًا للغذاء. وتطلق هذه العملية أيضًا الأكسجين الذي يمكن للنبات استخدامه في عملية التنفس الخلوي أو إطلاقه في الغلاف الجوي.
يمكن تقسيم مملكة النبات إلى مجموعات محددة: الطحالب الراقية، والنباتات اللاوعائية، والنباتات الوعائية. ربما تكون لاحظت وجود خط متقطع يمتد إلى مجموعة الطحالب الراقية. وذلك لأن بعض أنظمة التصنيف الحديثة تدرج الطحالب الراقية الآن ضمن مملكة الطلائعيات. لكن بما أنها تشترك في بعض الخواص الرئيسية مع مملكة النبات، فسنلقي نظرة عليها في هذا الفيديو. لكي يكون لدينا مساحة أكبر لاستكشاف الخواص المختلفة لهذه المجموعات الثلاث، دعونا نحذف بقية المعلومات الموجودة على الشاشة.
الطحالب الراقية كائنات حية تقوم بعملية البناء الضوئي وتعيش في بيئات مائية. الشعب التي تصنف ضمن الطحالب الراقية تشمل كلًّا من الطحالب الحمراء والطحالب البنية والطحالب الخضراء. تعرف الطحالب الحمراء بهذا الاسم لأن خلاياها تحتوي على صبغات بناء ضوئي حمراء، ومن ثم تبدو حمراء اللون. وهي تعيش في الغالب في البيئات البحرية، وتحتوي جدرانها الخلوية على طبقات جيلاتينية تلتصق بالخلايا الأخرى. من أمثلة الطحالب الحمراء طحلب البوليسيفونيا.
تعرف الطحالب البنية بهذا الاسم لأن خلاياها تحتوي على صبغات بناء ضوئي بنية، ومن ثم تبدو بنية اللون. وهي تعيش أيضًا في البيئات البحرية وتتكون من خيوط بسيطة أو متشعبة. من أمثلة الطحالب البنية طحلب الفيوكس.
تعرف الشعبة الأخيرة باسم الطحالب الخضراء. وكما توقعت على الأرجح، تحتوي خلاياها على البلاستيدات الخضراء، التي تسمى أحيانًا صانعات الكلوروفيل، والتي تحتوي على صبغات خضراء. وتعيش إما في بيئات المياه العذبة أو البيئات المائية البحرية، وقد تكون وحيدة الخلية أو متعددة الخلايا. من أمثلة الطحالب الخضراء، التي إذا لاحظناها تحت مجهر ضوئي فسنجد أن خلاياها تحتوي على بلاستيدات خضراء حلزونية الشكل، طحالب الإسبيروجيرا.
توجد شعبتان أخريان تصنفان أحيانًا ضمن شعب مملكة النبات وهما: الحزازيات والوعائيات. الكائنات الحية التي تنتمي إلى شعبة الحزازيات هي نباتات لا وعائية، في حين أن الكائنات الحية التي تنتمي إلى شعبة الوعائيات هي نباتات وعائية. لكن ماذا تعني الوعائية واللاوعائية؟ النباتات اللاوعائية لا تحتوي على أنسجة وعائية معقدة أو متخصصة على عكس النباتات الوعائية. الأنسجة الوعائية المتخصصة هي خلايا متصلة معًا في صورة شبكة من الأنابيب. تستخدم هذه الأنسجة في نقل الماء والأيونات المعدنية من الجذور إلى بقية أجزاء النبات ونقل المغذيات الأخرى مثل السكريات والأحماض الأمينية من الأوراق غالبًا، حيث ينتج معظمها، لأعلى النبات ولأسفله لتصل إلى جميع الخلايا التي قد تحتاج إليها.
هناك نوعان مختلفان من الأنسجة الوعائية التي تنقل هذه المواد المختلفة، ولكل منهما تراكيب خلوية مختلفة. يطلق عليهما نسيج الخشب واللحاء. سنعود إلى هذه الأنسجة الوعائية بعد قليل، لكن دعونا أولًا نستعرض الخواص الرئيسية للنباتات اللاوعائية.
أهم سمة تميزها بالطبع هي أنها لا تحتوي على نظام وعائي. وذكرنا أيضًا أنها تحتوي على شعبة الحزازيات، والتي تنقسم بدورها من ثلاثة أقسام أخرى، وهي الحزازيات القائمة، والحشائش الكبدية، والحشائش البوقية. ترجع كلمة bryophyte أو الحزازيات إلى اللغة اليونانية، المقطع الأول من الكلمة مشتق من كلمة bryon وتعني شجرة الحزاز أو المحار الأخضر والمقطع الثاني مشتق من كلمة phyton وتعني النبات. الحزازيات صغيرة الحجم بشكل ملحوظ، وتميل إلى المواطن البيئية الرطبة، على الرغم من أنه قد تبين أنها تستطيع البقاء على قيد الحياة في البيئات الأكثر جفافًا. وتنتج تراكيب تناسلية مغلقة تسمى محافظ الجاميات والحوافظ الجرثومية، لكنها لا تنتج زهورًا أو بذورًا.
قد تحتوي الحزازيات أيضًا على تراكيب تسمى أشباه الجذور، وهي تمتد من خلايا البشرة السفلية بها للمساعدة على تثبيت النبات في التربة. من أمثلة النباتات اللاوعائية نبات الفيوناريا Funaria hygrometrica وهو نوع من الحزازيات القائمة. تعيش هذه الحزازيات القائمة في بيئات رطبة للغاية لضمان حصولها المستمر على الماء والمعادن.
لنلق نظرة بعد ذلك على خواص النباتات الوعائية، وهي على الأرجح مجموعة النباتات التي ستكون على دراية أكثر بها. الكائنات الحية التي تنتمي إلى شعبة الوعائيات لها أنسجة وعائية متخصصة. وكما ذكرنا سابقًا، تتضمن هذه الأنسجة نسيج الخشب واللحاء. اللحاء هو المسئول عن نقل السكريات، التي تنتج في الجزء الذي يقوم بعملية البناء الضوئي في النبات مثل الأوراق، وعن نقل الأحماض الأمينية إلى أجزاء النبات التي تحتاج إليها. من السمات المفيدة التي يتميز بها اللحاء قدرته على نقل هذه المواد لأعلى النبات ولأسفله. من ناحية أخرى، ينقل نسيج الخشب الماء والأيونات المعدنية اللذين تمتصهما الجذور لأعلى عبر الساق إلى أوراق النبات وزهوره وثماره. ويحدث هذا النقل في اتجاه واحد فقط، وهو لأعلى.
يمكن تقسيم شعبة الوعائيات تقسيمًا أدق إلى ثلاث طوائف: السرخسيات ومعراة البذور ومغطاة البذور. تعرف النباتات التي تنتمي إلى طائفة السرخسيات باسم السراخس. توجد معظم السراخس في صورة أعشاب وبعضها في صورة شجيرات أو أشجار. ولها سيقان وأوراق وجذور تمتد في التربة. لا تنتج السراخس زهورًا أو بذورًا، ولكنها تتكاثر باستخدام تراكيب تناسلية صغيرة تسمى الجراثيم. وتتخذ أوراقها شكلًا ريشيًّا.
النباتات التي تنتمي إلى طائفة معراة البذور أغلبها من الأشجار. تنتج هذه النباتات بذورًا غير مغطاة بتراكيب أخرى، وهو ما يتناقض مع العديد من طوائف النباتات الأخرى. في الواقع، تعود كلمة معراة البذور gymnosperm إلى اليونانية وتتكون من مقطعين بمعنى «معراة» و«بذور» على الترتيب. ومن ثم، فإن الاسم يترجم حرفيًّا إلى «معراة البذور». وعلى غرار السراخس، لا تنتج معراة البذور زهورًا، لكنها تحمل مخاريط قد تكون ذكرية أو أنثوية. ولها أوراق بسيطة إبرية الشكل. ومن أمثلة معراة البذور أشجار التنوب والصنوبر التي يستخدمها بعض الناس عادة أشجارًا لعيد الميلاد.
مغطاة البذور هي طائفة من شعبة الوعائيات تتضمن نباتات زهرية. وهي نباتات أرضية، وتنتج زهورًا وأوراقًا وبذورًا وثمارًا. يمكن تقسيم هذه الطائفة إلى مجموعتين: ذوات الفلقة الواحدة monocotyledons وذوات الفلقتين dicotyledons، وتعرف أحيانًا باسم أحاديات الفلقة أو ثنائيات الفلقة. لنلق نظرة فاحصة على الفرق بين أحاديات الفلقة وثنائيات الفلقة.
يشار إلى الفلقة بالورقة الجنينية للنبات، وتوجد داخل بذرة النبات. وهي جزء مهم من الجنين داخل بذرة النبات. البادئة mono تشير إلى فلقة واحدة والبادئة di تشير إلى فلقتين. ويستخدم العلماء الفلقة لتصنيف النباتات المغطاة البذور إلى ذوات الفلقة الواحدة وهي بذور تحتوي على فلقة واحدة أما ذوات الفلقتين فهي بذور تحتوي على فلقتين. نعلم أن النباتات أحاديات الفلقة وثنائيات الفلقة تختلف في تركيب بذورها. وتوجد بينها أيضًا اختلافات تركيبية ووظيفية أخرى مهمة. على سبيل المثال، في جذور أحاديات الفلقة، تكون الحزم الوعائية مرتبة بشكل مختلف. يرتب نسيج الخشب واللحاء في حلقة، في حين يوجد اللحاء في ثنائيات الفلقة بين أذرع أوعية نسيج الخشب.
علاوة على ذلك، تكون جذور أحاديات الفلقة عادة متفرعة وليفية، في حين أنه من المرجح أن تحتوي ثنائيات الفلقة على جذر رئيسي أو جذر وتدي واحد تتفرع منه الجذور الأصغر. في سيقان أحاديات الفلقة، تكون الحزم الوعائية مبعثرة، في حين تكون هذه الحزم مرتبة في حلقات منفصلة في سيقان ثنائيات الفلقة. أحد الاختلافات الأخرى هو النمط الذي تتخذه العروق في الأوراق. أوراق أحاديات الفلقة رفيعة ذات عروق متوازية، في حين أن ثنائيات الفلقة أوراقها ريشية أو راحية الشكل. وتشكل عروق أوراقها نمطًا شبكيًّا. وأخيرًا، يختلفان في عدد التراكيب الزهرية. يكون عدد الأجزاء الزهرية في أحاديات الفلقة ثلاثة أو مضاعفاتها، أما عدد الأجزاء الزهرية في ثنائيات الفلقة فيكون أربعة أو خمسة أو مضاعفاتها. تعد الذرة مثالًا على النباتات الأحادية الفلقة، ويعد دوار الشمس مثالًا على النباتات الثنائية الفلقة.
دعونا نلخص بعض المعلومات التي تعلمناها. صنف العلماء الكائنات الحية إلى خمس ممالك. إحدى ممالك الحياة هي مملكة النبات. يمكن تقسيم مملكة النبات إلى ثلاث مجموعات ذات خواص مختلفة وهي الطحالب الراقية، والنباتات اللاوعائية، والنباتات الوعائية. في الوقت الحاضر، مجموعة الطحالب الراقية ليست مدرجة في مملكة النبات، وإنما مدرجة في مملكة الطلائعيات. دعونا نطبق ما تعلمناه عن مملكة النبات من خلال سؤال تدريبي.
توضح الصورة كائنًا ينتمي إلى مملكة النبات. ما خواص الكائنات التي تنتمي إلى هذه المملكة؟ (أ) هذه الكائنات حقيقية النواة ومتعددة الخلايا وغير ذاتية التغذية. (ب) هذه الكائنات بدائية النواة ومتعددة الخلايا وذاتية التغذية. (ج) هذه الكائنات حقيقية النواة ومتعددة الخلايا وذاتية التغذية. (د) هذه الكائنات بدائية النواة ومتعددة الخلايا وغير ذاتية التغذية.
للإجابة عن هذا السؤال، دعونا نبدأ بمراجعة ما تعنيه مصطلحات حقيقية النواة، وغير ذاتية التغذية، وبدائية النواة، ومتعددة الخلايا، وذاتية التغذية. تختلف الكائنات الحية حقيقية النواة والكائنات الحية بدائية النواة اختلافًا كبيرًا في تركيبها الخلوي. تحتوي الخلايا الحقيقية النواة على عضيات محاطة بغشاء، تشمل نواة محاطة بغشاء، أما الخلايا البدائية النواة فليست كذلك. في حين يعبأ الحمض النووي (DNA) في الخلايا الحقيقية النواة في العديد من الكروموسومات الموجودة في هذه النواة، فإنه يوجد في الخلايا البدائية النواة في صورة كروموسومات دائرية والعديد من البلازميدات الطليقة في السيتوبلازم.
معظم الكائنات البدائية النواة وحيدة الخلية، ما يعني أنها تتكون من خلية واحدة فقط مثل البكتيريا. لكن معظم الكائنات الحقيقية النواة متعددة الخلايا. هذا يعني أنها تتكون من عدة خلايا متخصصة مختلفة غالبًا، مثل البشر. وبما أن خلايا النباتات مثل هذه الخلية تحتوي على نواة وعضيات أخرى محاطة بغشاء مثل البلاستيدات الخضراء، فإننا نعلم أنها حقيقية النواة ومتعددة الخلايا. إذن، يمكننا استبعاد الخيارين (ب)، و(د)؛ لأن كليهما ينص على أن هذه الكائنات بدائية النواة.
علينا الآن معرفة إذا ما كانت النباتات غير ذاتية التغذية أم ذاتية التغذية. لنلق نظرة إذن على هذين المصطلحين. يشير هذان المصطلحان إلى كيفية حصول الكائنات الحية على غذائها. تحصل بعض الكائنات الذاتية التغذية، مثل هذا النبات، على غذائها عن طريق صنعه بنفسها من خلال عملية البناء الضوئي. تستخدم هذه الكائنات الماء الممتص من التربة وثاني أكسيد الكربون الممتص من الغلاف الجوي في وجود طاقة ضوئية من الشمس عادة لإنتاج جزيئات سكر بسيطة مثل الجلوكوز، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لصنع جزيئات مغذية أكثر تعقيدًا. وبما أن الكائنات الحية الذاتية التغذية تحتاج فقط إلى الضوء بالإضافة إلى هذه المواد غير العضوية البسيطة لإنتاج غذائها، فإنها غالبًا ما تكون ثابتة في مكانها، أي لا تتحرك.
من ناحية أخرى، تحتاج الكائنات الحية غير ذاتية التغذية إلى الحصول على غذائها من كائن حي آخر أو كائن ميت. يجب أن تستهلك الكائنات غير ذاتية التغذية كائنات حية أخرى للحصول على غذائها. ومن ثم، يجب أن تكون قادرة على التحرك في جميع الأنحاء للعثور على الكائنات الحية الأخرى أو اصطيادها لتتغذى عليها.
نحن نعلم أن النباتات يمكنها إنتاج غذائها من خلال عملية البناء الضوئي، ومن ثم فهي ذاتية التغذية. وبما أننا نعلم أن النباتات ليست كائنات غير ذاتية التغذية، يمكننا استبعاد الخيار (أ). وبذلك نكون توصلنا إلى أن الخواص الرئيسية للكائنات الحية التي تنتمي إلى مملكة النبات هي أن هذه الكائنات حقيقية النواة ومتعددة الخلايا وذاتية التغذية.
لنراجع النقاط الرئيسية التي تناولناها في هذا الفيديو. الكائنات الحية التي تنتمي إلى مملكة النبات تكون ذاتية التغذية ومتعددة الخلايا وحقيقية النواة. تصنف الطحالب الراقية أحيانًا ضمن مملكة النبات وهي تشمل شعبة الطحالب الحمراء، وشعبة الطحالب البنية، وشعبة الطحالب الخضراء. الحزازيات هي مجموعة أخرى تنتمي إلى مملكة النبات، وهي نباتات لا وعائية تتضمن الحزازيات القائمة، والحشائش الكبدية، والحشائش البوقية. تنتمي مجموعة الوعائيات أيضًا إلى مملكة النبات، وتشمل النباتات الوعائية مثل السرخسيات، ومغطاة البذور، ومعراة البذور. تحتوي طائفة مغطاة البذور على نباتات زهرية، ويمكن تقسيمها إلى ذوات الفلقة الواحدة وذوات الفلقتين.
