بازدانگان چیست؟ — تعریف، طبقه بندی و ویژگی ها به زبان ساده
دستهای از گیاهان آوندی که با بذر یا تخمک در معرض تولید مثل قرار میگیرند و همچنین بر خلاف آنژیواسپرمها یا گیاهان گلدار (که دانههای آنها توسط تخمدانهای بالغ یا میوهها محصور شده است)، دانههای آنها به صورت مخروط بوده و تا زمان بلوغ قابل مشاهده نیستند بازدانگان یا ژیمنوسپرمها نامیده میشوند. در این مقاله به بررسی بازدانگان، انواع آنها، ویژگیهای ساختاری و طبقه بندی آنها میپردازیم.
بازدانگان چه هستند؟
«بازدانگان» (Gymnosperms) گیاهانی بدون گل هستند که مخروط و دانه تولید میکنند. واژه gymnosperm در لغت به معنای «دانه برهنه» است، زیرا دانههای بازدانگان درون تخمدان قرار ندارند. در عوض، آنها بر روی سطح ساختارهای برگ مانند به نام bracts یا برگچهها قرار میگیرند. بازدانگان گیاهان آوندی زیر مجموعه Embyophyta هستند و شامل مخروطیان، سیکاد، جینکو و گنتوفیتها هستند.
برخی از قابل تشخیص ترین نمونههای این درختچهها و درختان چوبی شامل کاج، صنوبر، سرو و جینکو میباشد. ژیمنوسپرمها در بیومهای جنگلهای معتدل و جنگلهای شمالی با گونههایی که میتوانند شرایط مرطوب یا خشک را تحمل کنند، فراوان هستند. برخلاف آنژیواسپرمها یا نهاندانگان، ژیمنوسپرمها گل یا میوه تولید نمیکنند. اعتقاد بر این است که آنها اولین گیاهان آوندی هستند که در دوره تریاس در حدود 245 تا 208 میلیون سال پیش ظاهر شده و زندگی میکردند.
ویژگی های عمومی بازدانگان
اکثر بازدانگان زنده درختان یا درختچههای همیشه سبز دارای سازگاری با گیاهان خشک هستند. بدن اصلی گیاه اسپوروفیت است و به ریشه، ساقه و برگ متمایز میشود. این گیاه دارای سیستم ریشه مستقیم خوب و توسعه یافته است. ریشه برخی گونهها با جلبکهای سبز آبی (ریشههای مرجانی Cycas) یا قارچها (به عنوان مثال ریشههای میکوریز Pinus) رابطه همزیستی دارند. ساقه معمولاً راست، شاخه دار (بدون شاخه در Cycas) و چوبی است. گاهی اوقات، مانند Zamia، غدهای است. وجود شکافهای برگ روی ساقه از ویژگیهای بارز بازدانگان است. برگها معمولاً دو رنگ هستند. برگهای شاخ و برگ سبز، ساده، سوزنی شکل یا مخروطی هستند. برگهای پوسته پوسته معمولاً ریز و برگریز هستند. به دلیل ویژگیهای زیر، برگها به خوبی سازگار هستند تا در برابر دما، رطوبت و باد مقاومت کنند.
- سوزنی بودن برگها باعث کاهش سطح میشود.
- کوتیکول ضخیم
- روزنه فرو رفته
توسعه یک سیستم آوندی قادر به انتقال آب در سراسر گیاه، مهاجرت به زمین را برای بازدانگان امکان پذیر کرد. امروزه بیش از هزار گونه از بازدانگان متعلق به چهار بخش اصلی وجود دارد که این چهار بخش شامل «کونیفرها یا پینوفیتها» (Pinophyta/Coniferophyta)، «سیکادها» (Cycadophyta)، «جینگوفیتها» (Ginkgophyta) و «گنتوفیتها» (Gnetophyta) هستند. برخی از جنسها دارای میکوریزا، ارتباط قارچی با ریشهها (Pinus) هستند، در حالی که در برخی دیگر (Cycas) ریشههای کوچک تخصصی به نام ریشههای مرجانی با سیانوباکتریهای تثبیت کننده نیتروژن همراه هستند.
تنوع و منشأ بازدانگان
بیش از 1000 گونه زنده از بازدانگان وجود دارد. به طور کلی پذیرفته شده است که ژیمنوسپرمها در اواخر دوره کربنیفر سرچشمه گرفته اند و جایگزین جنگلهای بارانی لیکوپسید منطقه گرمسیری شده اند. به نظر میرسد که این پیشرفت در نتیجه یک رویداد تکثیر ژنوم کامل در حدود 319 میلیون سال پیش بوده است. ویژگیهای اولیه گیاهان دانه دار در پروژیموسپرمهای فسیلی اواخر دوره دونین حدود 383 میلیون سال پیش مشهود است. پیشنهاد شده است که در اواسط دوران مزوزوئیک، گرده افشانی برخی از گروههای منقرض شده بازدانگان توسط گونههای منقرض شده از مگسهای عقرب بود که پروبوسک (زائدهای کشیده برای تغذیه و مکیدن) تخصصی برای تغذیه از قطرات گرده افشانی داشتند. همچنین شواهدی پیدا شده است که بازدانگان میان مزوزوئیک توسط توریهای کالیگراماتید گرده افشانی شده اند، خانوادهای که در حال حاضر منقرض شده است و اعضای آن (در نمونهای از تکامل همگرا) شبیه پروانههای مدرن است که بعدا به وجود آمده اند.
درختان مخروطی فراوان ترین گروه بازدانگان موجود با شش تا هشت خانواده هستند که در مجموع 65 تا 70 جنس و 600 تا 630 گونه (696 نام پذیرفته شده) دارند. مخروطداران گیاهان چوبی هستند و بیشتر آنها همیشه سبز هستند. برگهای بسیاری از مخروطداران بلند، نازک و سوزنی مانند هستند، گونههای دیگر، از جمله اکثر Cupressaceae و برخی از Podocarpaceae ، دارای برگهای مسطح و مقیاس مثلثی هستند. Agathis در Araucariaceae و Nageia در Podocarpaceae دارای برگهای پهن و تسمهای شکل هستند. سیکادها فراوانترین گروه بازدانگان با دو یا سه خانواده، 11 جنس و تقریبا 338 گونه است. اکثر سیکادها بومی مناطق گرمسیری هستند و بیشتر در مناطق نزدیک خط استوا یافت میشوند. سایر گروههای موجود 95 تا 100 گونه Gnetales و یک گونه Ginkgo هستند.
چرخه زندگی بازدانگان
بازدانگان مانند همه گیاهان آوندی، دارای چرخه زندگی غالب در اسپوروفیتها هستند، به این معنی که آنها بیشتر چرخه زندگی خود را با سلولهای دیپلوئیدی میگذرانند، در حالی که گامتوفیت (مرحله تحمل گامت) نسبتاً کوتاه مدت است. دو نوع اسپور، میکروسپور (نر) و مگاسپور (مونث)، معمولاً به ترتیب در مخروط گرده یا مخروط تخمک گذاری تولید میشوند. گامتوفیتها، مانند همه گیاهان هتروسپور، در دیواره اسپور ایجاد میشوند. دانههای گرده (میکروگامتوفیت) از میکروسپورها بالغ میشوند و در نهایت سلولهای اسپرم تولید میکنند. بازدانگان آرکئوگونی متعدد تولید میکنند که گامت ماده را تولید میکند. در طول گرده افشانی، دانههای گرده از نظر فیزیکی بین مخروط گرده به تخمک بین گیاهان منتقل میشود. گرده معمولاً توسط باد یا حشرات جابجا میشود. دانههای کامل از طریق شکاف میکروسکوپی در لایه تخمک (انتگومنت) به نام میکروپایل وارد هر تخمک میشوند.
دانههای گرده بیشتر در داخل تخمک بالغ میشوند و سلولهای اسپرم تولید میکنند. دو روش اصلی لقاح در ژیمنوسپرمها وجود دارد. سیکادها و جینکوها دارای اسپرمهای متحرکی هستند که مستقیماً به داخل تخمک در داخل تخمک شنا میکنند، در حالی که مخروطیها و گنتوفیتها دارای اسپرم بدون تاژک هستند که در طول لوله گرده به سمت تخمک منتقل میشوند. پس از سینگامی (پیوند اسپرم و سلول تخمک)، زیگوت به جنین (اسپوروفیت جوان) تبدیل میشود. معمولاً بیش از یک جنین در هر دانه ژیمنواسپرم آغاز میشود. دانه بالغ شامل جنین و بقایای گامتوفیت ماده که به عنوان منبع تغذیه عمل میکند و پوشش دانه است.
تولید مثل بازدانگان
گامتهای ماده (مگاسپورها) در ساختارهای گامتوفیتی موسوم به آرکئوگونی (Archegonia) که در مخروطهای تخمک گذاری قرار دارد تولید میشوند. گامتهای نر (میکروسپور) در مخروط گرده تولید شده و به دانههای گرده تبدیل میشوند. برخی از گونههای بازدانگان دارای مخروطهای نر و ماده روی یک درخت هستند، در حالی که برخی دیگر دارای درختان مخروطی نر یا ماده جداگانه هستند. برای انجام گرده افشانی، گامتها باید با یکدیگر در تماس باشند. این معمولاً از طریق انتقال باد، حیوانات یا حشرات رخ میدهد.
زمانی که دانههای گرده با تخمک ماده تماس پیدا کرده و جوانه میزنند، بارور شدن در بازدانگان اتفاق میافتد. سلولهای اسپرم به تخم داخل تخمک راه پیدا کرده و تخمک را بارور میکنند. در مخروطدارها و گنوتوفیتها، سلولهای اسپرم تاژک ندارند و باید از طریق تشکیل لوله گرده به تخمک برسند. در سیکاد و جینکو، اسپرم تاژک دار برای لقاح به سمت تخمک شنا میکند. پس از لقاح، زیگوت حاصله در دانه ژیمنواسپرم ایجاد شده و یک اسپوروفیت جدید ایجاد میکند. برای یافتن اطلاعات بیشتر در مورد ساختار گیاهان و ریخت شناسی آنها میتوانید به فرادرس زیر مراجعه کنید.
طبقه بندی بازدانگان
رابرت براون، گیاه شناس اسکاتلندی، اولین بازدانگان را در سال 1825 از نهاندانگان تشخیص داد. در حالی که طبقه بندیهای قدیمیتر، همه گیاهان بذری را به یک بخش واحد اسپرماتوفیتها اختصاص میدادند، طبقه بندیهای اخیر نشان میدهد که ویژگی داشتن دانههای برهنه آنقدر مهم نیست که بتوان از آنها برای اتصال همه گیاهان با آن ویژگی به یک گروه استفاده کرد. طبقه بندی بازدانگان در حال حاضر چهار بخش زیر را تشخیص میدهد.
کونیفرها یا پینوفیت ها چه هستند؟
اعضای بخش Pinophyta که به عنوان درختان مخروطی شناخته میشوند، با 630 گونه زنده در شش خانواده از جمله متنوع ترین بازدانگان هستند. برخی از قدیمی ترین موجودات زنده روی زمین، مخروطیان هستند، از جمله چندین کاج مویی (Pinus longaeva) که در کوههای سفید کالیفرنیا یافت میشوند و سن آنها به 5000 سال نزدیک میشود. علاوه بر این، مخروطدارها بلندترین و عظیم ترین موجودات زنده هستند مانند درختان ساحل سرخ (Sequoia sempervirens) میتواند از 100 متر ارتفاع داشته باشد و سکویای غول پیکر (Sequoiadendron giganteum) میتواند دارای 31 متر دور محیط باشد. درختان مخروطی اغلب در باغهای رسمی نمایان میشوند و بیشتر چوب تجاری نیمکره شمالی از تنه مخروطیان مانند کاج، صنوبر داگلاس و شوکران تهیه میشود. چوب بازدانگان بر خلاف چوب سخت برخی از نهاندانگان، چوب نرم محسوب میشود.
کلمه «مخروط» (Conifer) به معنی «حامل مخروطی» (Cone-Bearer)، مشخصه متمایز مشترک مخروطیان است. مخروطها ساختارهای زایشی نر و ماده را در خود جای داده اند. اکثر مخروط دارها تک پایه هستند، به این معنی که مخروطهای نر و ماده را میتوان در یک درخت یافت. یکی دیگر از ویژگیهای مخروطیان که به راحتی قابل تشخیص است، برگهای سوزنی مانند آنها است. خانوادههای مختلف مخروطی مانند کاج (Pinaceae) و سرو (Cupressaceae) با نوع برگهای موجود متمایز میشوند. کاجها دارای برگهای تک سوزنی مانند یا درهم ریختگی برگ سوزنی در امتداد ساقه هستند. سروها دارای برگهای مسطح و مقیاس مانند در امتداد ساقهها هستند.
مخروطیها اعضای برجسته بیوم جنگلهای تایگا هستند و برای زندگی در محیط سرد جنگلهای شمالی سازگاری دارند. شکل بلند و مثلثی درختان باعث میشود برف با سرعت بیشتری از شاخهها بریزد و از شکستن آنها در زیر وزن یخ جلوگیری میکند. مخروطدارهای سوزنی برگ نیز دارای روکش مومی روی سطح برگ هستند تا از هدر رفتن آب در آب و هوای خشک جلوگیری کنند.
سیکادوفیت ها یا سیکادها
بخش سیکادوفیتها بازدانگان شامل سیکاد است. سیکاد در جنگلهای گرمسیری و مناطق نیمه گرمسیری یافت میشود. این گیاهان همیشه سبز دارای برگهای سیکاد مرکب هستند، با برگچههای چرمی ضخیم که در یک محور اصلی به صورت پین (شبیه پر) قرار دارند. در میان برگهای معمولی فتوسنتزی، برگهای سفت و سختی به نام کاتافیل تولید میشوند که به ایجاد «زره» مداوم در سطح تنه کمک میکنند.
در نگاه اول، سایکادها ممکن است شبیه درختان نخل باشند، اما هیچ ارتباطی با هم ندارند. این گیاهان میتوانند سالها زنده بمانند و روند رشد آنها کند باشد. برای مثال، نخل شاه ساگو ممکن است تا 50 سال طول بکشد تا به ارتفاع ۳ متر برسد. برخلاف بسیاری از مخروطدارها، درختان سیکاد یا فقط مخروط نر (تولید گرده) یا مخروط ماده (تولید تخمک) تولید میکنند.
سیکادهای مخروطی ماده فقط در صورتی مخروط نر تولید میکنند که یک نر در مجاورت آن باشد. ساقههای سیکاد دارای یک مغز گوشتی بزرگ هستند که توسط استوانهای از آوند چوبی و آبکش احاطه شده است. این گیاهان دارای بافت آوندی ثانویه کمتری نسبت به مخروطیان هستند که باعث میشود چوب کمتر متراکم شود. سیکادها عمدتا برای گرده افشانی به حشرات تکیه کرده و به حیوانات برای پراکندگی دانههای بزرگ و رنگارنگ خود نیاز دارند. ریشههای سیکاد با باکتریهای فتوسنتزی سیانوباکتریها همزیست میشوند. این میکروبها سموم و نوروتوکسینهای خاصی را تولید میکنند که در دانههای گیاه جمع میشوند. تصور میشود که سموم در برابر باکتریها و انگلهای قارچی گیاه را محافظت میکنند. دانههای سیکاد در صورت بلعیدن میتوانند برای حیوانات خانگی و انسان خطرناک باشند.
جینگوفیت ها
«جینگوبیلوبا» (Ginkgo biloba) تنها گیاهان بازمانده از بخش Gimgophyta بازدانگان هستند. اگرچه اکنون جینکو به طور گسترده در سراسر جهان کشت میشود، اما گونهای در خطر انقراض است، زیرا جمعیت طبیعی آن به قسمت کوچکی از کوههای جنوب شرقی چین کاهش یافته است. جینکوها میتوانند هزاران سال زنده بمانند و مشخصه آنها برگریز بودن و برگهای شکل پنکهای است که در پاییز زرد میشوند. مانند سیکاد، جینکو دو پایه است و بر روی درختان جداگانه میکرواسپورانژی و مگاسپورانژی دارد. مگاستروبیلیها بر روی ساقههای باریک و کشیده قرار دارند که هر کدام دارای یک جفت تخمک پایانی هستند. معمولاً فقط یک تخمک به یک دانه میرسد. ساقههای جینکو از نظر تشریحی شبیه ساقههای مخروطی هستند. جینکو دارای دو نوع شاخه است: شاخههای بزرگ کشیده و شاخههای کوتوله جانبی که برگ دارند. پس از چندین سال، این شاخههای کوتوله از ساقه به برآمدگیهای کوتاهی تبدیل میشوند.
جینکو بیلوبا بسیار بزرگ هستند و بلندترین درختان آن به ۵۰ متر میرسند. درختان مسن دارای تنههای ضخیم و ریشههای عمیق هستند. این گروه از بازدانگان در مناطق آفتابی که آب زیادی دریافت میکنند و زهکشی خاک زیادی دارند رشد میکنند. این درختان در برابر آتش، در برابر آفات و در برابر بیماریها مقاوم هستند و مواد شیمیایی تولید میکنند که تصور میشود با دارا بودن چندین فلاوینوئید و ترپن با خواص آنتی اکسیدانی، ضد التهابی و ضد میکروبی دارای ارزش دارویی هستند.
گنوفیت ها چه هستند؟
گنوفیتها در بازدانگان دارای تعداد کمی گونه (65) در سه جنس شامل Ephedra ، Gnetum و Welwitschia است. بسیاری از گونههای جنس Ephedra درختچههایی هستند که در مناطق بیابانی قاره آمریکا یا مناطق مرتفع و خنک کوههای هیمالیا در هند یافت میشوند. برخی از گونههای افدرا دارای خواص دارویی هستند و منبع داروی ضد احتقان افدرین هستند. گونههای افدرا دارای ساقههای باریک و برگهای مقیاس مانند هستند. گونههای Gnetum حاوی درختچهها و درختها هستند، اما بیشتر شبیه انگورهای چوبی هستند که در اطراف گیاهان دیگر بالا میروند. آنها در جنگلهای بارانی گرمسیری زندگی میکنند و دارای برگهای پهن و مسطح هستند که شبیه برگهای گیاهان گلدار است. مخروطهای تولید مثل نر و ماده روی درختان جداگانه قرار دارند و اغلب شبیه گل بوده اما گل نیستند. ساختار بافت آوندی این گیاهان نیز مشابه گیاهان گلدار است.
Welwitschia دارای یک گونه واحد، W. mirabilis است. این گیاهان تنها در صحرای آفریقا نامیبیا زندگی میکنند. آنها بسیار غیرمعمول هستند زیرا دارای ساقه بزرگی هستند که در نزدیکی زمین باقی مانده است، دو برگ بزرگ قوس دار که با رشد به سایر برگها تقسیم میشوند و ریشهای بزرگ و عمیق دارند. این گیاه میتواند گرمای شدید بیابان را با دمای بالای 50 درجه سانتی گراد و همچنین کمبود آب (1 تا 10 سانتی متر در سال) تحمل کند. مخروطهای نر W. mirabilis دارای رنگ روشن هستند و مخروطهای نر و ماده حاوی شهد برای جذب حشرات هستند.
تفاوت های بازدانگان و نهان دانگان
نهان دانگان یا آنژیواسپرمها و بازدناگان یا ژیمنوسپرمها دو گروه اصلی گیاهان دانه دار آوندی هستند. نهان دانگان، که گیاهان گلدار هستند، بزرگترین و متنوع ترین گروه در داخل فرمانرو گیاهان هستند. با حدود 300000 گونه، آنها تقریباً 80 درصد از تمام گیاهان سبز شناخته شدهای را که اکنون زندگی میکنند، نشان میدهند. بازدانگان یک گروه کوچکتر و قدیمیتر هستند و شامل گیاهانی هستند که دانههای برهنه (دانههایی که توسط میوه محافظت نمیشوند) تولید میکنند. هنوز بیش از 1000 گونه از بازدانگان روی زمین وجود دارند. تفاوت اصلی بین نهان دانگان و بازدانگان در نحوه ایجاد دانههای آنها است.
دانههای نهان دانگان در تخمدانهای گل رشد کرده و توسط یک میوه محافظ احاطه شده است. گلها میتوانند یک جنس باشند (به عنوان مثال گلهای نر و گلهای ماده) یا دو جنس (گل دارای قسمتهای نر و ماده است). دانههای بازدانگان معمولاً در مخروطهای یک جنس شکل میگیرند که به استروبیلی معروف هستند و گیاهان فاقد میوه و گل هستند. هر دو گروه از گرده برای تسهیل لقاح استفاده میکنند، اگرچه نهان دانگان دارای تنوع باورنکردنی از استراتژیهای گرده افشانی هستند که در بین بازدانگان یافت نمیشود. به عنوان گیاهان آوندی، هر دو گروه حاوی زایلم و آبکش هستند. در جدول زیر تفاوتهای بازدانگان و نهان دانگان به طور کامل بیان شده است.
جدول تفاوت های بازدانگان و نهان دانگان
اصطلاحات اولیه | نهان دانگان | بازدانگان |
تعریف | گیاهان گلدار و تولید کننده دانه که دانههای آنها در تخمدان محصور شده است. | گیاهانی بدون گل و تولید کننده دانه که بذر آنها در تخمدان محصور نشده است. |
فرایند گرده افشانی | توسط حشرات | توسط باد |
سیستم ریشهها | ریشه عمودی و سایر حالات ریشهای | فقط ریشه عمودی |
انواع شاخهها | یک نوع شاخه | دو نوع شاخه یعنی ساقه بلند و کوتوله |
آندوسپرم | ناشی از لقاح هسته اسپرم که منجر به تریپلوئید میشود. | مشتق شده از گامتوفیت ماده که هاپلوئید را تشکیل میدهد. |
روزنهها | روزنه واقعی | روزنه فرو رفته |
گلها | دارای گل | فاقد گل |
اندام زایشی | اندام زایشی گلها هستند. | اندام زایشی مخروطها هستند. |
سیستم آوندی | آوندهای توسعه یافته برای هدایت آب و مواد معدنی. | عدم وجود آوندهای توسعه یافته |
سلولهای همراه | دارا بودن سلولهای همراه | فاقد سلولهای همراه |
لقاح | لقاح مضاعف منجر به یک زیگوت و آندوسپرم میشود. | در تخمکها رخ میدهد که منجر به یک زیگوت میشود. |
برگها | برگهای صاف | برگهای سوزنی |
ساختارهای گامتوفیت | گامتوفیت نر و ماده بخشی از گل است. | ماده و نر حضور دارند اما جدا هستند. |
چرخه زندگی | تولید اسپوروفیت | تغییر نسلها |
هستهها | در مجموع دارای 8 هسته است که کیسه جنین از یک مگاگامتوفیت بالغ شامل 7 سلول تشکیل شده است. | دارای یک هسته تخم بزرگ است که در آن یک گامتوفیت بالغ حاوی 2 تا 3 آرکئوگونی است. |
لپهها | دارای گروههای تک لپه و دو لپه | فاقد لپه |
اسپوروفیل | نهان دانگان دارای اسپوروفیل هستند که برای تشکیل گل تجمع مییابند. | بازدانگان دارای اسپوروفیل هستند که برای تشکیل مخروط تجمع مییابند. |
جنس چوب | نهان دانگان دارای چوب نرم هستند. | بازدانگان دارای چوب سخت هستند. |
مثالها | گیاهان تک لپه مانند ارکیده، نیلوفرها، آگاووس و علف. گیاهان دوقطبی مانند نخود، گل رز، آفتابگردان، افرا، بلوط و غیره. | کاج، صنوبر، سیکاس و غیره |
شباهت های بازدانگان و نهان دانگان
- در هر دو تخمک به دانه تبدیل میشود.
- هر دو دارای جنین توسعه یافته هستند.
- هر دو گروه گیاهان گرده افشانی را تجربه میکنند.
- هر دو دارای ضخامت ثانویه غیرعادی هستند.
- اسپوروفیت در هر دو تمایز یافته است.
- هر دو دارای اسپوروفیت دیپلوئید هستند.
ممنونم.مطالب جامع و قابل فهم