النباتات هي كائنات حية ضوئيةتستطيع هذه الكائنات إنتاج غذائها بنفسها باستخدام الطاقة الضوئية. وهي تفتقر إلى القدرة على الحركة، وتتكون جدران خلاياها في الغالب من... السلولوز، وهو بوليمر مقاوم يعمل كهيكل أساسي ويمنحها الصلابة.
تُعد دورة حياة النباتات ذات أهمية كبيرة، لأنها الكائنات الحية المعقدة الكائنات الحية الدقيقة التي تحيط بنا والتي لا نفكر عادةً في مراحل نموها، على عكس ما هو شائع في المدارس، حيث يُغطى هذا الموضوع عادةً في دروس الأحياء. مع ذلك، إذا كنت لا تزال غير مُلمّ بمراحل حياتها، فستجد في هذه المقالة معلومات عنها. معلومات أكثر تفصيلاً وحداثة.
تُعد النباتات ذات أهمية كبيرة للبيئة، وكذلك للكائنات الحية الأخرى مثل البشر؛ لأنها لا توفر فقط الغذاء والأكسجين لا تقتصر فوائدها على تنقية الهواء فحسب، بل تُستخدم أيضاً في المصانع (الخشب، والورق، وغيرها)، وفي صناعة الأدوية، وفي قطاعات مثل التكنولوجيا الحيوية، ومستحضرات التجميل، وصناعة النسيج. ويتيح فهم دورة حياتها تحسين إدارتها في الزراعة، والبستنة، وإعادة تأهيل النظم البيئية.
مراحل دورة حياة النبات
تُعتبر دورة حياة معظم النباتات من النوع هابلوديبلون ولها عدة مراحل محددة جيداً، تتميز كل منها بخصائصها الخاصة. الخصائص والوظائفبشكل عام، كما هو الحال مع الكائنات الحية الأخرى مثل البشر، يمر النبات بمراحل نموه. الولادة والنمو والتكاثر والموتمع ذلك، في علم النبات والزراعة، تُفصّل هذه المراحل بدقة أكبر لربطها بـ علم الظواهر وإدارة المحاصيل.
في علم الظواهر النباتية (العلم الذي يدرس الأحداث التي تتكرر دوريًا في النباتات، مثل التبرعم أو الإزهار)، تُستخدم مقاييس دقيقة للغاية، مثل... مقياس BBCHيقسم هذا النظام دورة حياة النبات إلى عشر مراحل رئيسية، من الإنبات إلى الشيخوخة. ويحظى هذا التصنيف بقبول واسع في الزراعة الذكية، إذ يسمح بربط كل مرحلة من مراحل النمو بمهام محددة كالري والتسميد ومكافحة الآفات.
على الرغم من هذا التعقيد التقني، لفهم دورة الحياة بطريقة بسيطة، يمكننا البدء من أربع مراحل كلاسيكية رئيسية: البذور، الإنبات، النمو والتكاثرمع الأخذ في الاعتبار أن الشيخوخة والموت أو السكون أمران حتميان. انطلاقاً من هذا الأساس، يمكن تفصيل المراحل الفرعية التي تساعد على فهم ما يحدث في كل لحظة من مراحل نمو النبات.
بذور نبات
تبدأ النباتات التي تتكاثر جنسياً دورتها بـ بذرةحيث يمكنها أن تنبت وتنمو إذا كانت الظروف مواتية. بداخلها يوجد جنين من النبات، وهو نبات صغير مصغر مصحوب باحتياطيات من العناصر الغذائية (النشا أو البروتينات أو الزيوت) ومحمي بغطاء مقاوم يسمى تيستا.
يمكن للبذور أن تدخل في حالة من السكونخلال هذه الفترة، يُقلل الجنين نشاطه الأيضي إلى أدنى حد، منتظرًا توفير الظروف البيئية المناسبة من حيث درجة الحرارة والرطوبة والأكسجين. تُعد هذه المرحلة حاسمة لضمان إنبات النبات في الوقت المناسب. وبحسب نوع النبات، قد تحتاج البذور إلى البرودة أو الحرارة أو المرور عبر الجهاز الهضمي للحيوانات، أو حتى النار، لكسر هذه الحالة من السكون.
إذا كنت ترغب في إجراء تجربة على العدس أو الفاصوليا أو الفاصوليا البيضاء أو أي نبات آخر، فإن أفضل طريقة للقيام بذلك هي إيجاد وعاء شفاف. ضع قطعة من الورق أو القطن المبلل بداخله، مع البذور. الفكرة هي الحفاظ على... رطوبة ثابتة استخدم قطعة قطن أو ورق لمراقبة هذه الدورة الأولية، ولاحظ ظهور الجذير والبرعم. يساعد الحفاظ على نظافة الوعاء وتجنب الإفراط في الماء على منع نمو العفن.
الإنبات: المرحلة الرئيسية الأولى من الدورة
إنبات
بمجرد أن تصبح البذرة في مكان تتوفر فيه الظروف المناسبة لإنباتها، تبدأ مرحلة الإنباتتتوافق هذه المرحلة مع المرحلة 0 من مقياس بي بي سي إتش الفينولوجي، وعلى الرغم من أنها قد تشمل عمليات مختلفة نوعًا ما (إنبات البذور، أو تفتح البراعم في النباتات الخشبية، أو إعادة تنشيط أعضاء التخزين)، إلا أنها جميعًا تشترك في فكرة أن النبات يخرج من حالة الراحة وينشط عملية الأيض..
العناصر الأساسية هي الماء والأكسجين ودرجة حرارة مناسبةعندما تمتص البذرة الماء (وهي مرحلة تُسمى التشرب)، تنتفخ، ويصبح غلافها طريًا، وتُفعَّل الإنزيمات الداخلية التي تبدأ بهضم المخزون الغذائي. وهذا يوفر الطاقة اللازمة لنمو الجنين. تختلف كل نبتة عن الأخرى، وقد تحتاج إلى كمية أكبر أو أقل من الرطوبة أو الدفء، ولكن في هذه التجربة المنزلية، يكفي ما سبق.
سيتم إصدار الجزء الأول بعد بضعة أيام. الجذير من البذرة، التي ستتكاثف وتنمو، متخذةً مظهرًا مشابهًا للجذر العادي؛ بالإضافة إلى ذلك، قد تنفصل الطبقة الخارجية للبذرة. ثم يتطور ما يلي هيبوكوتيلمما يدفع البرعم إلى الأعلى، و زهرة البرقوق، والتي تحتوي على الأوراق الجنينية الأولى.
في حالة كونها بذرة ذو فلقتينتظهر الفلقتان على شكل ورقتين بدائيتين؛ وفي العديد من الأنواع، يصبح الغطاء أكثر ليونة، مما يسمح لهاتين الفلقتين بالظهور والعمل كعضو تخزين. أحادي توجد فلقة واحدة تحافظ على دورها الغذائي أثناء النمو. في كلتا الحالتين، تُعد الفلقتان المصدر الأولي للعناصر الغذائية إلى أن تبدأ الأوراق الحقيقية في القيام بعملية التمثيل الضوئي.
التطور الخضري: من الشتلة إلى النبات البالغ
نبتة
مرة يبدأ النبات في النموتُسمى أصغر مراحلها "مرحلة البادرة"، حيث تكون الفلقتان (الأوراق الأولية) مفتوحتين ويتطور الريش، مما يسمح بنمو أوراقها الحقيقية الأولى. تتوافق هذه المرحلة الأولية مع المرحلة الأولى من مقياس BBCH، حيث تتطور المجموعة الأولى من الأوراق التي تشبه بالفعل أوراق النبات البالغ.
خلال هذه الفترة، تتقدم الجذور الرئيسية والثانوية في التربة، مما يزيد من سطح الامتصاص بفضل تكوين الشعيرات الجذرية. وفي الوقت نفسه، يطول الساق ببطء ويصبح أقوى لدعم الأوراق الجديدة التي تظهر.
نمو النبات وتكوين الأوراق
تتمثل الخطوة التالية في التجربة في إخراج الشتلة من وعائها وزرعها في التربة، حيث سقطت الفلقتان أخيرًا، وتحتاج النبتة إلى مواصلة النمو مع تثبيت أقوى وإمكانية الوصول إلى المغذيات المعدنية من الأرض. في الظروف الطبيعية، يقضي النبات حياته بأكملها في النمو، وإن كان ذلك بمعدلات مختلفة تبعاً للنوع والموسم والبيئة، ولهذا السبب يجب تقليم بعضها من وقت لآخر في البستنة، وذلك حسب النوع.
Ebben مرحلة دورة حياة النباتإنهم بحاجة إلى البدء في إنتاج غذائهم بأنفسهم من أجل مواصلة النمو، وهي عملية تسمى البناء الضوئي وتُكتسب هذه القدرة بمجرد ظهور الأوراق الحقيقية الأولى وبدء عملها. وتركز المرحلة الأولى من مقياس BBCH تحديداً على هذا الأمر. نمو الأوراقوهي عبارة عن هياكل مسطحة مصممة لالتقاط الضوء.
عملية التمثيل الضوئي هي العملية الكيميائية التي تحول بها النباتات الماء إلى كهرباء. المادة غير العضوية في المادة العضويةبفضل طاقة ضوء الشمس. هذا ممكن بفضل clorofila (الصبغة الخضراء الموجودة في الأوراق والسيقان الصغيرة)، والتي تلتقط الضوء وتسمح بتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى سكريات وأكسجين.
بينما ينمو النبات إلى الأعلى، تستمر الجذور إلى الأسفل، لأنها تحتاج إلى اختراق التربة بشكل أعمق لامتصاص العناصر الغذائية. العناصر الغذائية والماء التي توجد فيه. يُعرف هذا النمو للجذور والسيقان باسم نمو غير محددإذ تستمر بعض الأنواع في إطالة سيقانها طوال حياتها. وعلى مقياس BBCH، تنعكس هذه المرحلة من استطالة الساق ونمو الفروع الجانبية في المرحلتين 2 و3.
تكوين الفروع الجانبية والأعضاء الخضرية
في العديد من الأنواع، وخاصة الحبوب والأعشاب، بعد ظهور الأوراق الأولى، تبدأ مرحلة تُعرف باسم التفرع أو التفرعحيث تتشكل براعم جديدة وتنمو بالقرب من الساق الرئيسية. ويمكن لكل برعم جديد أن يتطور إلى ساق إضافية بأوراقها الخاصة، مما يزيد من القدرة التمثيلية الضوئية بالنسبة للنبات، وفي المحاصيل الزراعية، العدد المحتمل للسنبلات أو النورات.
بشكل عام، تصف هذه المرحلة الثانية من المقياس الفينولوجي تكوين براعم جانبيةسواء كانت فروعاً في الحبوب أو أغصاناً في الأنواع الخشبية، فإن كل برعم يتضمن نقطة نمو مركزية تتطور في النهاية إلى ساق مفصلية ذات عقد وفواصل بين العقد، على غرار قصبة الخيزران في بعض النباتات. ومن هنا يبدأ النمو. استطالة الساق الرئيسية ومن السيقان الثانوية (المرحلة 3 BBCH)، مما يسمح للنبات باكتساب ارتفاع أكبر، والتنافس بشكل أفضل على الضوء، وتوسيع مظلته أو أوراقه.
وفي الوقت نفسه، الأجزاء النباتية القابلة للحصاد (مثل الأوراق في الخضراوات الورقية، والسيقان في محاصيل العلف، أو الجذور المتضخمة في الدرنات). تُعد هذه المرحلة، المرتبطة بالمرحلة الرابعة من مقياس BBCH، أساسية في الزراعة، إذ يعتمد عليها جزء كبير من محصول المحاصيل التي تُستخدم أجزاؤها الخضرية بدلاً من ثمارها. ويتطلب ذلك توفير كمية كافية من العناصر الغذائية، وخاصة نتروجينفهو يعزز النمو القوي للسيقان والأوراق في هذا الوقت.
التكاثر وتكوين البذور
التكاثر الجنسي عند النباتات
يمكن للنباتات أن تتكاثر جنسياً ولا جنسياً، مما يعني أن عملية التكاثر ستختلف باختلاف نوع النبات. النباتات التي تولد من البذور تتكاثر هذه النباتات جنسياً؛ بينما تتكاثر النباتات اللاجنسية من خلال هياكل مثل السيقان الجارية، والجذور، والأبصال، أو غيرها من أعضاء التكاثر الخضري.
أولئك الذين يتكاثرون جنسياً قادرون على التكاثر من خلال زهرةبما أن الزهرة تحتوي على أعضاء تناسلية ذكرية (الأسدية، حيث يتم إنتاج حبوب اللقاح) وأنثوية (المدقة التي تحتوي على المبيض)، فإنها تسمح بالتفاعل بين حبوب اللقاح والمبيض. والهدف هو أن تصل حبوب اللقاح إلى سطح الميسم، ومن هناك، تُكوّن أنبوبة لقاح تُخصب البويضات في المبيض. هذه المرحلة تُقابل... ظهور النورة (المرحلة 5 من تصنيف BBCH) ولاحقًا، مع مرحلة المزهرة (المرحلة 6 BBCH).
تنتقل حبوب اللقاح من زهرة إلى أخرى عن طريق الرياح أو الماء أو الحيوانات. وتنجذب الطيور والحشرات التي تلقح الأزهار إلى حبوب اللقاح. الرائحة واللون والرحيق التي تنتجها هذه الحشرات. فعندما تزور زهرة بحثاً عن الغذاء، تتغطى بحبوب اللقاح التي تنقلها بدورها إلى أزهار أخرى، مما يعزز التلقيح الخلطي ويزيد من التنوع الجيني للنوع.
عندما يتم تخصيب البويضات تصبح بذور تصل هذه البذور إلى الأرض بطريقة أو بأخرى (عادةً عن طريق الحيوانات أو الرياح أو البشر). تُنتج العديد من النباتات ثمارًا لحمية تجذب الحيوانات، التي بدورها تأكل الثمار وتنشر البذور في روثها. بينما تُنتج أنواع أخرى ثمارًا جافة ذات تراكيب مُهيأة لنشر البذور عن طريق الرياح أو للالتصاق بالفراء.
تكوين الثمار ونضجها
بعد الإخصاب، يتحول مبيض الزهرة إلى فاكهةوتتمثل وظيفتها في حماية الجنين النامي وتسهيل انتشار البذور. وعادةً ما ينقسم نمو ثمرة النبات اللحمية إلى عدة مراحل: أولاً، تطور الأزهار، حيث يتم تحديد بنية الزهرة وموضع البويضات؛ بعد ذلك، مكثف الانقسام الخلوي لزيادة عدد خلايا الثمرة؛ لاحقًا تنمو هذه الخلايا وتتوسع، وفي النهاية تدخل الثمرة إنضاجحيث يكتسب لونه ونكهته وملمسه ورائحته المميزة.
على مقياس BBCH، ينعكس هذا التطور في الخطوة 7 (نمو الثمار والبذور) و الخطوة 8 (النضج). خلال هذه الفترة، يغير النبات أولوياته: حيث يتم توجيه معظم الطاقة نحو حشو البذور وتراكم السكريات أو الزيوت أو النشا في الفواكه والحبوب. في الزراعة، تُعد هذه المرحلة حاسمة لتحديد المحصول النهائي، وعادةً ما تتطلب تعديلات في الري والتغذية، خاصةً مع الفوسفور والبوتاسيوممما يعزز الإثمار وجودة المحصول.
انتشار البذور وإغلاق الدورة
بمجرد أن تنضج الثمار، تكون البذور بداخلها قد تشكلت بالكامل وجاهزة لبدء دورة حياة جديدة. يبدأ النبات في تفعيل آليات مختلفة من تشتت البذوريمكن أن تحملها الرياح، أو تطفو على الماء، أو تلتصق بفراء الحيوانات، أو تستهلكها الحيوانات وتطردها بعيدًا عن النبات الأم.
في هذه المرحلة، تنتج العديد من الأنواع مواد مثل الإيثيلينهرمون نباتي يحفز عملية نضج الثمار المتغيرة اللون. تنشط هذه الإشارة الكيميائية إنزيمات تُغير قوام اللب، وتُحلل الكلوروفيل، وتُنتج أصباغًا لونية، كما تُعدل الرائحة والنكهة، مما يُسهل على الحيوانات تناولها ويُساعد في انتشار البذور.
التكاثر اللاجنسي ودورات الحياة الأخرى
بالإضافة إلى التكاثر الجنسي، من المهم تسليط الضوء على التكاثر اللاجنسيفي هذه العملية، تُنتج النباتات أفرادًا جديدة متطابقة وراثيًا مع النبات الأم دون تدخل الأزهار أو حبوب اللقاح أو البويضات. يتبع هذا النوع من التكاثر عملية مختلفة عن دورة حياة النباتات الأخرى، ولكنه يبقى جزءًا لا يتجزأ من الكائن الحي نفسه طوال حياته.
تستطيع العديد من النباتات النمو بفضل هياكل مثل ستولونس (السيقان الزاحفة التي تنبت منها النبتة الأم والتي تنمو من أطرافها نباتات جديدة)، جذور تحت الأرض، البصيلات والدرنات أو حتى البراعم التي تظهر على الأوراق والجذور. بعد ذلك، تتمكن جذور هذه النباتات الجديدة من اختراق التربة وتبدأ في النمو بشكل مستقل، على الرغم من أنها جميعًا تشترك في نفس المادة الوراثية.
يُعدّ هذا النوع من التكاثر ذا أهمية بالغة في البستنة والزراعة، إذ يسمح باستنساخ النباتات ذات الخصائص القيّمة، ومزامنة الإنتاج، وإنتاج عينات متجانسة. ورغم أن الدورة العامة (الإنبات، والنمو، والتكاثر، والشيخوخة) تبقى كما هي، فإن طريقة نشأة النبات الجديد تختلف، ولا تشمل بالضرورة مرحلة البذرة.
الشيخوخة، والكمون، ومدة الدورة
بعد نضوج الثمار والبذور تأتي مرحلة الشيخوخةوهذا يتوافق مع المرحلة التاسعة من مقياس BBCH. في هذه المرحلة، تحدث تغيرات تنكسية في الخلايا، وتظهر الفضلات، وتتغير العمليات الأيضية. تفقد العديد من الأوراق الكلوروفيل، وتكتسب لونًا أصفر أو محمرًا، ثم تتساقط في النهاية. في الأنواع المعمرة، ترتبط هذه العملية عادةً بـ الفترة الضوئية ودرجة الحرارة، ويشير إلى بداية فترة السكون الشتوي.
في النباتات الحولية، عادة ما تبلغ الشيخوخة ذروتها في موت النبات البالغ بعد اكتمال دورة تكاثرها. في النباتات ثنائية الحول، تُقضى السنة الأولى في مرحلة النمو الخضري، وتُخصص السنة الثانية للإزهار والإثمار، ثم الموت. أما في النباتات المعمرة، فتُجدد الأجزاء الهوائية في كل موسم، بينما تبقى الجذور أو الجذوع أو الريزومات حية وتستأنف نموها عندما تصبح الظروف مواتية مرة أخرى.
هذه هي دورة حياة النبات، والتي على الرغم من اختلافها في تكاثرها، إلا أنها متشابهة إلى حد كبير في مراحلها الأخرى. تُعتبر النباتات كائنات حية لأنها تؤدي وظيفة قبل موتها، حيث أن هذه يولدون، ويتغذىن، وينمون، ويتكاثرون، ثم يموتون.تحدث كل مرحلة في وقت مختلف. إن فهم هذه المراحل، من منظور أساسي ومفصل باستخدام المقاييس الفينولوجية، يسمح لنا بتحسين الرعاية في الزراعة والبستنة والتثقيف البيئي، ويساعدنا على التواصل بشكل أكبر مع العمليات الخفية التي تحدث من حولنا كل يوم.