Biologie pentru studenți II
Descrieți modul în care plantele se reproduc pe cale sexuală
Există mai multe metode și procese diferite implicate în reproducerea sexuală a plantelor. Multe dintre structurile asociate cu reproducerea sexuală la plante sunt produse valoroase pentru oameni (gândiți-vă la fructe, fructe de pădure și legume). Un număr egal de ele sunt „dăunătoare” (gândiți-vă la alergiile sezoniere). În această secțiune, vom afla exact cum are loc procesul de reproducere sexuală la plante.
Obiective de învățare
- Descrieți procesul de autopolenizare și de polenizare încrucișată.polenizare
- Identificați mai multe metode comune de polenizare
- Definiți dubla fertilizare
- Descrieți procesul care duce la dezvoltarea unei semințe
- Descrieți procesul care duce la dezvoltarea unui fruct
- Identificați diferite metode de dispersie a fructelor și semințelor
Autopolenizarea și polenizarea încrucișată
La angiosperme, polenizarea este definită ca fiind plasarea sau transferul polenului de la anteră la stigmatul aceleiași flori sau al altei flori. La gimnosperme, polenizarea presupune transferul de polen de la conul masculin la conul feminin. În urma transferului, polenul germinează pentru a forma tubul polenului și spermatozoizii pentru fertilizarea ovulului. Polenizarea a fost bine studiată încă de pe vremea lui Gregor Mendel. Mendel a realizat cu succes atât autopolenizarea, cât și polenizarea încrucișată la mazărea de grădină, în timp ce studia modul în care caracteristicile se transmit de la o generație la alta. Culturile de astăzi sunt rezultatul reproducerii plantelor, care utilizează selecția artificială pentru a produce soiurile actuale. Un exemplu în acest sens este porumbul de astăzi, care este rezultatul unor ani de selecție care a început cu strămoșul său, teosinte. Teosinte, pe care vechii mayași au început inițial să îl cultive, avea semințe mici – foarte diferite de cele ale porumbului relativ uriaș de astăzi. Interesant este faptul că, deși aceste două plante par a fi complet diferite, diferența genetică dintre ele este infimă.
Polenizarea ia două forme: autopolenizarea și polenizarea încrucișată. Autopolenizarea are loc atunci când polenul din anteră este depus pe stigmatul aceleiași flori sau al unei alte flori de pe aceeași plantă. Polenul încrucișat este transferul de polen de la antera unei flori la stigmatul unei alte flori de pe un alt individ din aceeași specie. Autopolenizarea are loc la florile în care staminele și carpelele ajung la maturitate în același timp și sunt poziționate astfel încât polenul să poată ateriza pe stigmatul florii. Această metodă de polenizare nu necesită o investiție din partea plantei pentru a furniza nectar și polen ca hrană pentru polenizatori.
Speciile vii sunt concepute pentru a asigura supraviețuirea progeniturilor lor; cele care nu reușesc dispar. Prin urmare, diversitatea genetică este necesară pentru ca, în condiții de mediu sau de stres în schimbare, o parte din progenituri să poată supraviețui. Autopolenizarea duce la producerea de plante cu mai puțină diversitate genetică, deoarece materialul genetic de la aceeași plantă este utilizat pentru a forma gameții și, în cele din urmă, zigotul. În schimb, polenizarea încrucișată – sau încrucișarea prin încrucișare – conduce la o diversitate genetică mai mare, deoarece microgametofitul și megagametofitul provin din plante diferite.
Pentru că polenizarea încrucișată permite o diversitate genetică mai mare, plantele au dezvoltat multe modalități de a evita autopolenizarea. La unele specii, polenul și ovarul ajung la maturitate în momente diferite. Aceste flori fac ca autopolenizarea să fie aproape imposibilă. În momentul în care polenul ajunge la maturitate și a fost eliminat, stigmatul acestei flori este matur și poate fi polenizat doar de polenul unei alte flori. Unele flori au dezvoltat caracteristici fizice care împiedică autopolenizarea. Primula este una dintre aceste flori. Primrozele au evoluat două tipuri de flori cu diferențe în ceea ce privește lungimea anterelor și a stigmatului: floarea cu ochi de ac are anterele poziționate la jumătatea tubului polenului, iar stigmatul florii cu ochi de trunchi este, de asemenea, situat la jumătatea tubului. Insectele fac cu ușurință polenizare încrucișată în timp ce caută nectarul din partea de jos a tubului de polen. Acest fenomen este cunoscut și sub numele de heterostyly. Multe plante, cum ar fi castravetele, au florile masculine și feminine situate în părți diferite ale plantei, ceea ce face ca autopolenizarea să fie dificilă. La alte specii, florile masculine și feminine se află pe plante diferite (dioice). Toate acestea reprezintă bariere în calea autopolenizării; prin urmare, plantele depind de polenatori pentru a transfera polenul. Majoritatea polenizatorilor sunt agenți biotici, cum ar fi insectele (precum albinele, muștele și fluturii), liliecii, păsările și alte animale. Alte specii de plante sunt polenizate de agenți abiotici, cum ar fi vântul și apa.
Metode de polenizare
Polenizarea de către insecte
Figura 1. Polenul de la albine. Insectele, cum ar fi albinele, sunt agenți importanți de polenizare. (credit: modificare a lucrării lui Jon Sullivan)
Abetele sunt probabil cel mai important polenizator al multor plante de grădină și al majorității pomilor fructiferi comerciali (Figura 1). Cele mai comune specii de albine sunt bondarii și albinele de miere. Deoarece albinele nu pot vedea culoarea roșie, florile polenizate de albine au, de obicei, nuanțe de albastru, galben sau alte culori. Albinele colectează polen sau nectar bogat în energie pentru nevoile lor de supraviețuire și de energie. Ele vizitează florile care sunt deschise în timpul zilei, sunt viu colorate, au o aromă sau un parfum puternic și au o formă tubulară, de obicei cu prezența unui ghid de nectar. Un ghid de nectar include regiuni de pe petalele florilor care sunt vizibile doar pentru albine, nu și pentru oameni; acesta ajută la ghidarea albinelor către centrul florii, făcând astfel procesul de polenizare mai eficient. Polenul se lipește de părul pufos al albinelor, iar atunci când albina vizitează o altă floare, o parte din polen este transferat în cea de-a doua floare. Recent, au existat multe rapoarte despre declinul populației de albine. Multe flori vor rămâne nepolenizate și nu vor produce semințe dacă albinele dispar. Impactul asupra cultivatorilor comerciali de fructe ar putea fi devastator.
Multe muște sunt atrase de florile care au un miros de putrefacție sau un miros de carne în descompunere. Aceste flori, care produc nectar, au de obicei culori terne, cum ar fi maro sau violet. Ele se găsesc pe floarea cadavrului sau crinul voodoo (Amorphophallus), pe arumul dragonului (Dracunculus) și pe floarea cariei (Stapleia, Rafflesia). Nectarul furnizează energie, în timp ce polenul furnizează proteine. Viespile sunt, de asemenea, insecte polenizatoare importante și polenizează multe specii de smochine.
Figura 2. Un vierme al urechii porumbului sorb nectarul dintr-o plantă Gaura cu înflorire nocturnă. (credit: Juan Lopez, USDA ARS)
Polițiștii, cum ar fi monarhul, polenizează multe flori de grădină și flori sălbatice, care apar de obicei în ciorchini. Aceste flori sunt viu colorate, au un parfum puternic, sunt deschise în timpul zilei și au ghidaje de nectar pentru a facilita accesul la nectar. Polenul este cules și transportat pe membrele fluturelui. Moliile, pe de altă parte, polenizează florile în timpul după-amiezii târzii și al nopții. Florile polenizate de molii sunt palide sau albe și sunt plate, ceea ce le permite moliilor să aterizeze. Un exemplu bine studiat de plantă polenizată de molii este planta yucca, care este polenizată de molia yucca. Forma florii și a moliei s-au adaptat în așa fel încât să permită polenizarea cu succes. Molia depune polenul pe stigmatul lipicios pentru ca fertilizarea să aibă loc ulterior. De asemenea, femela molie depune ouăle în ovar. Pe măsură ce ouăle se dezvoltă în larve, acestea se hrănesc din floare și din semințele în curs de dezvoltare. Astfel, atât insecta, cât și floarea beneficiază una de cealaltă în această relație simbiotică. Molia urechii porumbului și planta Gaura au o relație similară (figura 2).
Polenizarea de către lilieci
La tropice și în deșerturi, liliecii sunt adesea polenizatorii florilor nocturne, cum ar fi agavele, guava și gloria dimineții. Florile sunt, de obicei, mari și albe sau de culoare palidă; astfel, noaptea, ele se pot distinge din împrejurimile întunecate. Florile au un parfum puternic, fructat sau mosc și produc cantități mari de nectar. Ele sunt în mod natural mari și cu gura largă pentru a găzdui capul liliacului. Pe măsură ce liliecii caută nectarul, fețele și capetele lor se acoperă cu polen, care este apoi transferat la următoarea floare.
Polenizarea de către păsări
Figura 3. Păsările colibri au adaptări care le permit să ajungă la nectarul anumitor flori tubulare. (credit: Lori Branham)
Multe specii de păsări mici, cum ar fi colibri (figura 3) și păsările soarelui, sunt polenizatori pentru plante precum orhideele și alte flori sălbatice. Florile vizitate de păsări sunt de obicei robuste și sunt orientate în așa fel încât să le permită păsărilor să rămână în apropierea florii fără a-și încurca aripile în florile din apropiere. De obicei, floarea are o formă curbată, tubulară, care permite accesul pentru ciocul păsării. Florile viu colorate și inodore care sunt deschise în timpul zilei sunt polenizate de păsări. În timp ce o pasăre caută nectarul bogat în energie, polenul se depune pe capul și gâtul păsării și este apoi transferat la următoarea floare pe care o vizitează. Se știe că botaniștii au reușit să determine aria de răspândire a unor plante dispărute prin colectarea și identificarea polenului de la specimene de păsări vechi de 200 de ani din același loc.
Polenizarea prin vânt
Figura 4. O persoană ciocnește polenul dintr-un pin.
Majoritatea speciilor de conifere și multe angiosperme, cum ar fi ierburile, arțarii și stejarii, sunt polenizate de vânt. Conurile de pin sunt maro și neparfumate, în timp ce florile speciilor de angiosperme polenizate de vânt sunt de obicei verzi, mici, pot avea petale mici sau nu au petale și produc cantități mari de polen. Spre deosebire de florile tipice polenizate de insecte, florile adaptate la polenizarea prin vânt nu produc nectar sau parfum. La speciile polenizate de vânt, microsporangii atârnă în afara florii și, pe măsură ce vântul suflă, polenul ușor este purtat cu el (figura 4).
Floarea apare de obicei primăvara devreme, înaintea frunzelor, astfel încât frunzele să nu blocheze mișcarea vântului. Polenul este depus pe stigmatul expus în formă de pene al florii (figura 5).
Figura 5. Aceste catrințe masculine (a) și feminine (b) provin de la salcia de capră (Salix caprea). Observați cum ambele structuri sunt ușoare și cu pene pentru a dispersa și a prinde mai bine polenul purtat de vânt.
Polenizarea prin apă
Câteva buruieni, cum ar fi iarba de mare australiană și buruienile de baltă, sunt polenizate de apă. Polenul plutește pe apă, iar când intră în contact cu floarea, se depune în interiorul acesteia.
Polenizarea prin înșelăciune
Figura 6. Anumite orhidee folosesc înșelăciunea alimentară sau înșelăciunea sexuală pentru a atrage polenizatorii. În imagine este prezentată o orhidee albină (Ophrys apifera). (credit: David Evans)
Orhideele sunt flori foarte apreciate, cu multe soiuri rare (Figura 6). Ele cresc într-o serie de habitate specifice, în principal la tropicele din Asia, America de Sud și America Centrală. Au fost identificate cel puțin 25.000 de specii de orhidee.
Florile atrag adesea polenizatorii cu recompense alimentare, sub formă de nectar. Cu toate acestea, unele specii de orhidee reprezintă o excepție de la acest standard: ele au evoluat în moduri diferite de a atrage polenizatorii doriți. Acestea folosesc o metodă cunoscută sub numele de înșelăciune alimentară, în care sunt oferite culori strălucitoare și parfumuri, dar nu și hrană. Anacamptis morio, cunoscută în mod obișnuit sub numele de orhideea cu aripi verzi, poartă flori purpurii strălucitoare și emană un parfum puternic. Bondarul, principalul său polenizator, este atras de floare din cauza mirosului puternic – care de obicei indică hrană pentru o albină – și, în acest proces, culege polenul pentru a fi transportat la o altă floare.
Alte orhidee folosesc înșelăciunea sexuală. Chiloglottis trapeziformis emite un compus care miroase la fel ca feromonul emis de o viespe femelă pentru a atrage viespile masculine. Viespea mascul este atrasă de miros, aterizează pe floarea orhideei și, în acest proces, transferă polen. Unele orhidee, cum ar fi orhideea ciocan australian, folosesc atât mirosul, cât și trucuri vizuale într-o altă strategie de înșelăciune sexuală pentru a atrage viespile. Floarea acestei orhidee imită aspectul unei viespi femele și emite un feromon. Viespea mascul încearcă să se împerecheze cu ceea ce pare a fi o viespe femelă și, în acest proces, culege polen, pe care îl transferă apoi la următoarea parteneră contrafăcută.
Fertilizare dublă
După ce polenul este depus pe stigmat, trebuie să germineze și să crească prin stil pentru a ajunge la ovul. Microsporii, sau polenul, conțin două celule: celula tubului polenului și celula generativă. Celula tubului polenului se dezvoltă într-un tub polenic prin care se deplasează celula generativă. Germinarea tubului polenului necesită apă, oxigen și anumite semnale chimice. Pe măsură ce se deplasează prin stil pentru a ajunge la sacul embrionar, creșterea tubului polenului este susținută de țesuturile stilului. Între timp, în cazul în care celula generativă nu s-a divizat deja în două celule, aceasta se împarte acum pentru a forma două spermatozoizi. Tubul polenului este ghidat de substanțele chimice secretate de sinergii prezente în sacul embrionar și intră în sacul ovulului prin micropil. Dintre cei doi spermatozoizi, unul fertilizează celula ovul, formând un zigot diploid; celălalt spermatozoid fuzionează cu cei doi nuclei polari, formând o celulă triploidă care se dezvoltă în endosperm. Împreună, aceste două evenimente de fertilizare la angiosperme sunt cunoscute sub denumirea de fertilizare dublă (figura 7). După ce fertilizarea este completă, niciun alt spermatozoid nu mai poate intra. Ovulul fertilizat formează sămânța, în timp ce țesuturile ovarului devin fructul, învelind, de obicei, sămânța.
Figura 7. La angiosperme, un spermatozoid fecundează ovulul pentru a forma zigotul 2n, iar celălalt spermatozoid fecundează celula centrală pentru a forma endospermul 3n. Aceasta se numește fecundare dublă.
După fecundare, zigotul se divide pentru a forma două celule: celula superioară, sau celula terminală, și cea inferioară, sau celula bazală. Diviziunea celulei bazale dă naștere suspensorului, care în cele din urmă face legătura cu țesutul matern. Suspensorul oferă o cale de transport al nutriției de la planta mamă la embrionul în creștere. Celula terminală se divide, de asemenea, dând naștere unui proembrion de formă globulară (figura 8a). La dicotiledonate (eudicotiledonate), embrionul în curs de dezvoltare are o formă de inimă, datorită prezenței celor două cotiledoane rudimentare (figura 8b). La dicotiledonatele non-endosperme, cum ar fi Capsella bursa, endospermul se dezvoltă inițial, dar este apoi digerat, iar rezervele de hrană sunt mutate în cele două cotiledoane. Pe măsură ce embrionul și cotiledonii se măresc, nu mai au loc în interiorul seminței în curs de dezvoltare și sunt forțați să se îndoaie (figura 8c). În cele din urmă, embrionul și cotiledonii umplu sămânța (figura 8d), iar sămânța este pregătită pentru dispersie. Dezvoltarea embrionară este suspendată după un anumit timp, iar creșterea este reluată doar atunci când sămânța germinează. Răsadul în curs de dezvoltare se va baza pe rezervele de hrană stocate în cotiledoane până când primul set de frunze începe fotosinteza.
Figura 8. Sunt reprezentate etapele de dezvoltare a embrionului în ovulul unei pungă de cioban (Capsella bursa). După fertilizare, zigotul se divide pentru a forma o celulă terminală superioară și o celulă bazală inferioară. (a) În primul stadiu de dezvoltare, celula terminală se divide, formând un pro-embrion globular. Celula bazală se divide, de asemenea, dând naștere suspensorului. (b) În cel de-al doilea stadiu, embrionul în curs de dezvoltare are o formă de inimă datorită prezenței cotiledonilor. (c) În cel de-al treilea stadiu, embrionul în creștere nu mai are loc și începe să se îndoaie. (d) În cele din urmă, acesta umple complet sămânța. (credit: modificare a lucrării lui Robert R. Wise; date de bară de scară de la Matt Russell)
Dezvoltarea unei semințe
Ovulul matur se dezvoltă în sămânță. O sămânță tipică conține un înveliș de semințe, cotiledoane, endosperm și un singur embrion (figura 9).
Figura 9. Sunt prezentate structurile semințelor de dicotiledonate și monocotiledonate. Dicotasele (stânga) au două cotiledonii. Monocotiledonii, cum ar fi porumbul (dreapta), au un singur cotiledon, numit scutellum; acesta canalizează nutriția către embrionul în creștere. Atât embrionii monocotiledonatelor, cât și cei ai dicotiledonatelor au o plumulă care formează frunzele, un hipocotil care formează tulpina și o radiculă care formează rădăcina. Axa embrionară cuprinde tot ceea ce se află între plumulă și radiculă, fără a include cotiledonul (cotiledonii).
Întrebare practică
Care dintre următoarele afirmații este adevărată?
- Atât monocotiledonatele, cât și dicotiledonatele au un endosperm.
- Radiculul se dezvoltă în rădăcină.
- Plumula face parte din epicotyl
- Endospermul face parte din embrion.
Înmagazinarea rezervelor alimentare în semințele de angiosperme diferă între monocotiledonate și dicotiledonate. La monocotiledonate, cum ar fi porumbul și grâul, cotiledonul unic se numește scutellum; scutellum-ul este conectat direct la embrion prin intermediul țesutului vascular (xilem și floem). Rezervele de hrană sunt stocate în endospermul mare. La germinare, enzimele sunt secretate de către aleurone, un singur strat de celule chiar în interiorul învelișului semințelor care înconjoară endospermul și embrionul. Enzimele degradează carbohidrații, proteinele și lipidele depozitate, ale căror produse sunt absorbite de scutellum și transportate prin intermediul unui fir de vasculare către embrionul în curs de dezvoltare. Prin urmare, scutellum-ul poate fi considerat un organ de absorbție, nu un organ de depozitare.
Cei doi cotiledoni din semințele de dicotiledonate au, de asemenea, conexiuni vasculare cu embrionul. La dicotiledonatele endosperme, rezervele de hrană sunt stocate în endosperm. În timpul germinației, cele două cotiledoane acționează, prin urmare, ca organe de absorbție pentru a prelua rezervele de hrană eliberate enzimatic, la fel ca la monocotiledonate (monocotiledonatele, prin definiție, au, de asemenea, semințe endospermice). Tutunul (Nicotiana tabaccum), roșia (Solanum lycopersicum) și piperul (Capsicum annuum) sunt exemple de dicotiledonate endospermice. La dicotiledonatele non-endospermice, endospermul triploid se dezvoltă în mod normal în urma dublei fertilizări, dar rezervele de hrană din endosperm sunt rapid remobilizate și mutate în cotiledoanele în curs de dezvoltare pentru depozitare. Cele două jumătăți ale unei semințe de arahide (Arachis hypogaea) și mazărea despicătură (Pisum sativum) din supa de mazăre despicătură sunt cotiledoane individuale încărcate cu rezerve alimentare.
Semințele, împreună cu ovulul, sunt protejate de un înveliș de semințe care este format din tegumentele sacului ovulului. La dicotiledonate, învelișul semințelor este împărțit în continuare într-un înveliș exterior cunoscut sub numele de testa și un înveliș interior cunoscut sub numele de tegmen.
Axa embrionară este formată din trei părți: plumula, radicula și hipocotilul. Porțiunea embrionului cuprinsă între punctul de atașare a cotiledonului și radiculă este cunoscută sub numele de hipocotil (hipocotil înseamnă „sub cotiledon”). Axa embrionară se termină într-o radiculă (rădăcina embrionară), care este regiunea din care se va dezvolta rădăcina. La dicotiledonate, hipocotiile se extind deasupra solului, dând naștere la tulpina plantei. La monocotiledonate, hipocotilul nu se prezintă deasupra solului, deoarece monocotiledonatele nu prezintă alungirea tulpinii. Partea axei embrionare care se proiectează deasupra cotiledonilor este cunoscută sub numele de epicotyl. Plămada este compusă din epicotyl, frunzele tinere și meristemul apical al lăstarilor.
La germinarea la semințele de dicotiledonate, epicotylul are forma unui cârlig cu plămada îndreptată în jos. Această formă se numește cârligul plumulei și persistă atâta timp cât germinarea se desfășoară în întuneric. Prin urmare, în timp ce epicotilul se împinge prin solul dur și abraziv, plumula este protejată împotriva deteriorării. La expunerea la lumină, cârligul hipocotilului se îndreaptă, frunzele tinere ale frunzelor sunt orientate spre soare și se extind, iar epicotilul continuă să se alungească. În acest timp, radicula este, de asemenea, în creștere și produce rădăcina primară. Pe măsură ce crește în jos pentru a forma rădăcina pivotantă, rădăcinile laterale se ramifică în toate părțile, producând sistemul tipic de rădăcini pivotante de dicotiledonate.
Figura 10. Pe măsură ce această sămânță de graminee monocotiledonate germinează, rădăcina primară, sau radicula, apare prima, urmată de lăstarul primar, sau coleoptilul, și de rădăcinile adventive.
La semințele de monocotiledonate (figura 10), testa și tegmenul din învelișul semințelor sunt fuzionate. Pe măsură ce sămânța germinează, răsare rădăcina primară, protejată de învelișul rădăcinii: coleorhiza. În continuare, apare lăstarul primar, protejat de coleoptilul: învelișul vârfului lăstarului. În urma expunerii la lumină (adică atunci când plumula a ieșit din sol și coleoptilul protector nu mai este necesar), alungirea coleoptilului încetează, iar frunzele se extind și se desfășoară. La celălalt capăt al axei embrionare, rădăcina primară moare în curând, în timp ce la baza tulpinii apar alte rădăcini adventive (rădăcini care nu apar din locul obișnuit, adică din rădăcină). Acest lucru conferă monocotiledonatei un sistem radicular fibros.
Germinarea semințelor
Multe semințe mature intră într-o perioadă de inactivitate, sau de activitate metabolică extrem de scăzută: un proces cunoscut sub numele de latență, care poate dura luni, ani sau chiar secole. Dormanța ajută la menținerea viabilității semințelor în condiții nefavorabile. La revenirea la condiții favorabile, are loc germinarea semințelor. Condițiile favorabile pot fi atât de diverse precum umiditatea, lumina, frigul, focul sau tratamentele chimice. După ploi abundente, apar multe răsaduri noi. Incendiile de pădure duc, de asemenea, la apariția de noi puieți. Unele semințe au nevoie de vernalizare (tratament la rece) înainte de a putea germina. Acest lucru garantează că semințele produse de plantele din climatele temperate nu vor germina până în primăvară. Plantele care cresc în climatele calde pot avea semințe care au nevoie de un tratament termic pentru a germina, pentru a evita germinarea în verile calde și uscate. La multe semințe, prezența unui înveliș gros al semințelor întârzie capacitatea de germinare. Scarificarea, care include procese mecanice sau chimice pentru a înmuia învelișul semințelor, este adesea folosită înainte de germinare. De asemenea, se poate recurge la preînmuiere în apă fierbinte sau la trecerea printr-un mediu acid, cum ar fi tractul digestiv al unui animal.
În funcție de mărimea semințelor, timpul necesar pentru ca o plantule să răsară poate varia. Speciile cu semințe mari au suficiente rezerve de hrană pentru a germina adânc sub pământ și pentru a-și extinde totuși epicotilul până la suprafața solului. Semințele speciilor cu semințe mici au nevoie, de obicei, de lumină ca indiciu de germinare. Acest lucru asigură faptul că semințele germinează numai la sau aproape de suprafața solului (unde lumina este cea mai mare). Dacă ar germina prea mult sub suprafață, răsadul în curs de dezvoltare nu ar avea suficiente rezerve de hrană pentru a ajunge la lumina soarelui.
Dezvoltarea fructelor și a tipurilor de fructe
După fertilizare, ovarul florii se dezvoltă, de obicei, în fruct. Fructele sunt de obicei asociate cu faptul că au un gust dulce; cu toate acestea, nu toate fructele sunt dulci. Din punct de vedere botanic, termenul „fruct” este folosit pentru un ovar copt. În majoritatea cazurilor, florile în care a avut loc fertilizarea se vor dezvolta în fructe, iar florile în care nu a avut loc fertilizarea nu se vor dezvolta. Unele fructe se dezvoltă din ovar și sunt cunoscute sub numele de fructe adevărate, în timp ce altele se dezvoltă din alte părți ale gametofitului feminin și sunt cunoscute sub numele de fructe accesorii. Fructul înconjoară semințele și embrionul în curs de dezvoltare, oferindu-i astfel protecție. Fructele sunt de mai multe tipuri, în funcție de originea și textura lor. Țesutul dulce al murei, pulpa roșie a roșiilor, coaja alunei și coaja porumbului (partea dură și subțire care se blochează între dinți atunci când mănânci popcorn) sunt toate fructe. Pe măsură ce fructul se maturizează, se maturizează și semințele.
Fructele pot fi clasificate ca fiind simple, agregate, multiple sau accesorii, în funcție de originea lor (figura 11). Dacă fructul se dezvoltă dintr-un singur carpel sau din carpelele fuzionate ale unui singur ovar, este cunoscut ca un fruct simplu, așa cum se observă la nuci și fasole. Un fruct agregat este cel care se dezvoltă din mai mult de un carpel, dar toate se află în aceeași floare: carpelele mature fuzionează împreună pentru a forma întregul fruct, așa cum se observă la zmeură. Un fruct multiplu se dezvoltă dintr-o inflorescență sau dintr-un grup de flori. Un exemplu este ananasul, unde florile fuzionează împreună pentru a forma fructul. Fructele accesorii (numite uneori fructe false) nu provin din ovar, ci dintr-o altă parte a florii, cum ar fi receptaculul (căpșuni) sau hypanthium (mere și pere).
Figura 11. Există patru tipuri principale de fructe. Fructele simple, cum ar fi aceste nuci, sunt derivate dintr-un singur ovar. Fructele agregate, precum zmeura, se formează din mai multe carpele care fuzionează împreună. Fructele multiple, cum ar fi ananasul, se formează dintr-un grup de flori numit inflorescență. Fructele accesorii, precum mărul, se formează dintr-o altă parte a plantei decât ovarul. (credit „nuci”: modificarea lucrării de către Petr Kratochvil; credit „zmeură”: modificarea lucrării de către jill111; credit „ananas”: modificarea lucrării de către psaudio; credit „măr”: modificarea lucrării de către Paolo Neo)
Fructele au, în general, trei părți: exocarpul (pielea sau învelișul cel mai exterior), mezocarpul (partea de mijloc a fructului) și endocarpul (partea interioară a fructului). Împreună, toate trei sunt cunoscute sub numele de pericarp. Mezocarpul este, de obicei, partea cărnoasă, comestibilă a fructului; cu toate acestea, la unele fructe, cum ar fi migdalele, endocarpul este partea comestibilă. La multe fructe, două sau toate cele trei straturi sunt fuzionate și nu se pot distinge la maturitate. Fructele pot fi uscate sau cărnoase. În plus, fructele pot fi împărțite în tipuri dehiscente sau indehiscente. Fructele dehiscente, cum ar fi mazărea, își eliberează cu ușurință semințele, în timp ce fructele indehiscente, cum ar fi piersicile, se bazează pe descompunere pentru a-și elibera semințele.
Fructele și dispersia semințelor
Fructele au un singur scop: dispersia semințelor. Semințele conținute în fructe trebuie să fie dispersate departe de planta mamă, astfel încât să poată găsi condiții favorabile și mai puțin competitive în care să germineze și să crească.
Câteva fructe au mecanisme încorporate, astfel încât se pot dispersa singure, în timp ce altele au nevoie de ajutorul unor agenți precum vântul, apa și animalele (Figura 12). Modificările în structura, compoziția și dimensiunea semințelor ajută la dispersie. Fructele care se dispersează prin vânt sunt ușoare și pot avea anexe asemănătoare unor aripi care le permit să fie purtate de vânt. Unele au o structură asemănătoare unei parașute care le menține la suprafață. Unele fructe – de exemplu, păpădia – au structuri păroase, fără greutate, care sunt potrivite pentru a se dispersa prin vânt.
Figura 12. Fructele și semințele sunt dispersate prin diverse mijloace. (a) semințele de păpădie sunt dispersate de vânt, (b) semințele de nucă de cocos sunt dispersate de apă, iar (c) ghinda este dispersată de animale care o ascund și apoi o uită. (credit a: modificare a lucrării de către „Rosendahl”/Flickr; credit b: modificare a lucrării de către Shine Oa; credit c: modificare a lucrării de către Paolo Neo)
Semințele dispersate de apă sunt conținute în fructe ușoare și plutitoare, ceea ce le conferă capacitatea de a pluti. Nucile de cocos sunt bine cunoscute pentru capacitatea lor de a pluti pe apă pentru a ajunge pe uscat unde pot germina. În mod similar, salcia și mesteacănul argintiu produc fructe ușoare care pot pluti pe apă.
Animalele și păsările mănâncă fructe, iar semințele care nu sunt digerate sunt excretate în excrementele lor la o anumită distanță. Unele animale, precum veverițele, îngroapă fructele care conțin semințe pentru a le folosi mai târziu; dacă veverița nu-și găsește ascunzătoarea de fructe și dacă condițiile sunt favorabile, semințele germinează. Unele fructe, cum ar fi cocostârcul, au cârlige sau structuri lipicioase care se lipesc de blana unui animal și sunt apoi transportate în alt loc. Oamenii joacă, de asemenea, un rol important în dispersarea semințelor atunci când transportă fructele în locuri noi și aruncă partea necomestibilă care conține semințele.
Toate mecanismele de mai sus permit ca semințele să fie dispersate în spațiu, la fel cum puii unui animal se pot muta într-o nouă locație. Dormanța semințelor, care a fost descrisă mai devreme, permite plantelor să își disperseze progeniturile prin timp: ceva ce animalele nu pot face. Semințele latente pot aștepta luni, ani sau chiar decenii pentru a găsi condițiile adecvate pentru germinarea și propagarea speciei.
Verifică-ți înțelegerea
Răspundeți la întrebarea (întrebările) de mai jos pentru a vedea cât de bine ați înțeles subiectele abordate în secțiunea anterioară. Acest test scurt nu contează pentru nota dumneavoastră la curs și îl puteți relua de un număr nelimitat de ori.
Utilizați acest test pentru a vă verifica înțelegerea și pentru a decide dacă (1) să studiați în continuare secțiunea anterioară sau (2) să treceți la secțiunea următoare.
.