مقدمة في علم النبات وأنواع النباتات

علم النبات

• علم النبات هو فرع من فروع علم الأحياء يهتم بدراسة الكائنات الحية التي تسمى النباتات، بالإضافة إلى بعض الكائنات الحية الأخرى التي ليست نباتات ولا حيوانات (مثل الميكروبات).
• علم النبات هو الدراسة العلمية للنباتات والكائنات الحية الشبيهة بالنباتات، مما يساعد على فهم أهمية النباتات في العالم.
• تبدأ النباتات غالبية سلاسل الغذاء والطاقة، وتمدنا بالأكسجين والغذاء والدواء.
• يمكن تقسيم النباتات إلى مجموعتين رئيسيتين.

أنواع النباتات

• المجموعة الأولى: تحتوي على جميع الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي وتستخدم الضوء والماء وثاني أكسيد الكربون لإنتاج مركبات عضوية وأكسجين، وتعرف بيئيًا بدورها في الطبيعة، وقد تشمل بكتيريا أو حتى حيوانات، مثل دودة Elysia chlorotica التي تجمع البلاستيدات الخضراء من الطحالب وتستخدمها طوال حياتها لإنتاج الغذاء.
• المجموعة الثانية: تتكون من جميع الكائنات الحية من مملكة النبات، وهي عادةً كائنات حية خضراء اللون ذات سيقان وأوراق، وتعرف بأنها كائنات حقيقية النواة متعددة الأنسجة، تعيش بشكل أساسي على الأرض وتقوم بعملية التمثيل الضوئي، وقد تكون طفيلية بالكامل مثل Mycoparasites (مثل Pterospora)، و R parasites (مثل Hydnora)، و Stem parasites (مثل Cuscuta)، و Internal parasites (مثل Pilostyles) التي لا تمارس التمثيل الضوئي ولكن لها أنسجة ونمط حياة أرضي وتنحدر من أسلاف تقوم بعملية التمثيل الضوئي.

مستويات التنظيم

• الذرة هي أصغر وحدة في العنصر الكيميائي.
• تتحد الذرات كيميائيًا لتشكل جزيئات.
• يشمل المستوى الكيميائي، وهو المستوى الأساسي للتنظيم، الذرات والجزيئات.
• تتحد أنواع عديدة من الذرات والجزيئات لتشكل الخلايا، والخلايا تتحد لتشكل الأنسجة.
• تتنظم الأنسجة في هياكل وظيفية تسمى الأعضاء، مثل الجذور والأوراق.
• تتنظم الأعضاء في أنظمة لتكوين الجسم الكامل للكائن الحي.

مستويات التنظيم الإيكولوجي

• جميع أفراد النوع الواحد الذين يعيشون في نفس المنطقة الجغرافية في نفس الوقت يشكلون تجمعًا سكانيًا.
• تشكل التجمعات السكانية لأنواع مختلفة من الكائنات الحية التي تعيش في منطقة معينة وتتفاعل مع بعضها البعض مجتمعًا.
• يشكل المجتمع مع بيئته غير الحية نظامًا بيئيًا.
• تعرف جميع النظم البيئية للأرض معًا باسم الغلاف الحيوي.
• علم البيئة هو دراسة كيفية ارتباط الكائنات الحية ببعضها البعض ومع بيئتها الفيزيائية.

تصنيف الكائنات الحية

• حدد علماء الأحياء حوالي 1.8 مليون نوع من الكائنات الحية الموجودة حاليًا، ويقدرون وجود عدة ملايين أخرى لم تكتشف بعد.
• هناك حاجة إلى نظام لتنظيم وتسمية وتصنيف أشكال الحياة المتعددة.
• علم التصنيف: هو العلم الذي يدرس تنوع الكائنات الحية وعلاقاتها التطورية.
• علم تصنيف النبات : هو العلم الذي يختص بتسمية وتصنيف الكائنات الحية.
• علم تصنيف النبات هو علم تصنيف النباتات وتحديدها.
• الأسماء العلمية ضرورية لأن الاسم الشائع نفسه يستخدم لنباتات مختلفة في مناطق مختلفة من العالم.
• في القرن الثامن عشر، قام عالم النبات السويدي كارلوس لينيوس بتطوير نظام هرمي لتسمية وتصنيف الكائنات الحية.
• لا يزال علماء الأحياء يستخدمون هذا النظام اليوم، مع بعض التعديلات.
• يتكون نظام لينيوس للتصنيف من تسلسل هرمي للمجموعات يسمى الأصنوفات.
• تتراوح الأصنوفات من المملكة إلى النوع.
• المملكة هي أكبر مجموعة وأكثرها شمولاً، وتتكون من كائنات حية تشترك في عدد قليل من أوجه التشابه الأساسية فقط.
• النوع هو أصغر مجموعة وأكثرها حصرية، وتتكون من كائنات حية متشابهة بدرجة كافية لإنتاج ذرية خصبة معًا.
• يتم تجميع الأنواع وثيقة الصلة معًا في جنس.
• يُعرف نظام لينيوس لتسمية الأنواع بالنظام الثنائي للتسمية لأن كل نوع يتم تخصيصه باسم مكون من جزأين.
• الجزء الأول من الاسم هو الجنس، والاسم العام دائمًا ما يكون بأحرف كبيرة.
• الجزء الثاني هو النعت المحدد ، الذي يدل على نوع معين يتبع هذا الجنس ، وليس بأحرف كبيرة.
• كلا الاسمين دائمًا ما يكونان مائلين أو مسطرين.

المدونة الدولية لتسمية النباتات:

• عملية تسمية النباتات بناءً على القواعد الدولية المقترحة من قبل علماء النبات لضمان نظام مستقر وعالمي تسمى التسمية النباتية.
• إنها عملية أساسية للتغلب على مشاكل الأسماء الشائعة.
• اتفق علماء النبات على وضع قواعد وشروط معينة.
• كان الاقتراح الرئيسي هو أن تكون اللغة باللاتينية لأنها ليست لغة وطنية لأي بلد وهي لغة ميتة.
• المدونة الدولية لتسمية النباتات هي اتفاقية بين علماء النبات في جميع أنحاء العالم لاتباع النظام الثنائي للتسمية.

تاريخ المدونة الدولية لتسمية النباتات

• قبل منتصف القرن الثامن عشر ، كانت أسماء النباتات متعددة الحدود تتكون من عدة كلمات.
• اقترح لينيوس قواعد في كتابه المسمى "Philosophia botanica" في عام 1751.
• في عام 1813 ، اقترح A.P. de Candolle تفاصيل القواعد المتعلقة بتسمية النباتات في Theorie elementaire de la botanique.
• في عام 1867 ، عقد Alphonse de candolle ، نجل A.P. de candolle ، اجتماعًا لجميع علماء النبات لتقديم هذه القاعدة.
• عُقد هذا المؤتمر النباتي الأول في باريس وأُطلق على القوانين الموضوعة فيه اسم قانون باريس.
• علم التصنيف وعلم التطور والنظام التصنيفي مصطلحات ذات معاني مماثلة.

تصنيف الكائنات الحية

• هي كلها تتعلق بالتنوع الهائل للكائنات الحية ، حيث يوجد أكثر من 2،000،000 نوع (وينتمي 300،000 منها إلى نباتات2).
• علم الوراثة العرقي يركز على التاريخ التطوري (التشكل) للمجموعات التصنيفية (taxa).
• علم تصنيف النبات: نظام تصنيف هرمي يعتمد على التشابهات المورفولوجية والوراثية بين النباتات.
• التصنيف: تجميع النباتات وفقًا للصفات والخصائص المشتركة.
• التسمية: نظام أسماء تم تشكيله وإرفاقه بالمجموعات التصنيفية.
• التسلسل الهرمي: نظام تجميع يتم فيه جعل كل تصنيف مجموعة فرعية من مجموعة فائقة وقد تحتوي على فئات فرعية تابعة.
• علم التشكل: شكل وهيكل النبات.
• علم الوراثة العرقي: العلاقات التطورية السلفية بين النباتات.
• يقبل معظم العلماء سبعة مستويات رئيسية لعلم التصنيف (الرتب): أعلاها المملكة ، تليها الشعبة ، والفئة ، والرتبة ، والعائلة ، والجنس ، وأخيرًا ، الأنواع.
• تشمل شجرة الحياة ثلاثة مجالات وعدة ممالك: يصنف علماء الأحياء الكائنات الحية على أساس العلاقات التطورية.
• العشيرة: مجموعة من الكائنات الحية ذات سلف مشترك.
• طور علماء الأنظمة شجرة حياة ، وهي شجرة عائلة تظهر العلاقات التطورية المقترحة بين الكائنات الحية.
• تعتمد هذه العلاقات على الخصائص المشتركة ، بما في ذلك التشابهات الهيكلية والتنموية والسلوكية والجزيئية.
• مع إبلاغ الباحثين عن نتائج جديدة ، تتغير طريقة تصنيف الكائنات الحية ويجب إعادة رسم فروع شجرة الحياة.
• على الرغم من أن شجرة الحياة لا تزال قيد التطوير ، إلا أن معظم علماء الأحياء يصنفون الآن الكائنات الحية في ثلاثة نطاقات وفي العديد من الممالك أو العشائر.

مملكة بدائيات النوى:

• لطالما تم التعرف على البكتيريا على أنها خلايا بدائية النواة وحيدة الخلية ؛ وهي تختلف عن جميع الكائنات الحية الأخرى (باستثناء العتائق) في أنها بدائية النواة.
• كان عالم الأحياء الدقيقة كارل ووز رائدًا في تطوير الأساليب الجزيئية لعلم تصنيف النظم.
• جادل ووز ، على أساس الاختلافات في جينات 16S rRNA ، بأن البكتيريا ، والعتائق ، وحقيقيات النوى نشأت كل منها بشكل منفصل عن سليل بآلية وراثية متطورة بشكل سيئ ، وغالبًا ما تسمى progenote.
• لعكس خطوط النسب الأولية هذه ، عوملت كل منها على أنها نطاق ، مقسم إلى عدة ممالك مختلفة.
• في الأصل ، كان انقسامه للبدائيات إلى كائنات إيوبكتيرية (بكتيريا الآن) وكائنات أثرية (عتائق الآن).
• استخدم ووز في البداية مصطلح المملكة * للإشارة إلى المجموعات الثلاث الأساسية للتطور العرقي وكان هذا المصطلح مستخدمًا على نطاق واسع حتى تم اعتماد مصطلح المجال في عام 1990.
• أظهرت نتائج Woese أن هناك مجموعتين من بدائيات النوى: البكتيريا والعتائق:
• تتوافق مملكتان مع نطاقات بدائيات النوى:: تتوافق مملكة العتائق مع نطاق العتائق ، وتتوافق مملكة البكتيريا مع نطاق البكتيريا.
• الفيروسات ليست كائنات حية ولكنها مجرد أجزاء من الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي التي ضلت طريقها من خلايا الكائنات الحية الأربعة ممالك.
• على الرغم من كونها غير حية ، إلا أن الفيروسات قادرة على التطور.
• يتم تعيين الممالك والمجموعات المتبقية لنطاق حقيقيات النوى.

الممالك الأربع الرئيسية:

• الطلائعيات (على سبيل المثال ، الطحالب ، والعفن الغروي ، والأميبا ، والأهداب) هي كائنات حية وحيدة الخلية أو مستعمرة أو بسيطة متعددة الخلايا ذات تنظيم خلية حقيقية النواة.
• تعكس كلمة طلائعيات ، المشتقة من الكلمة اليونانية التي تعني "الأول على الإطلاق" ، فكرة أن الطلائعيات كانت أول حقيقيات النوى تتطور.
• الطلائعيات هي في الأساس كائنات مائية ذات أشكال جسم متنوعة وأنواع من التكاثر وأنماط التغذية وأنماط الحياة.
• تتكيف بعض الطلائعيات لتنفيذ عملية التمثيل الضوئي.
• النباتات عبارة عن كائنات حية معقدة متعددة الخلايا تتكيف لتنفيذ عملية التمثيل الضوئي.
• تشمل المملكة النباتية كلاً من النباتات غير الوعائية (الطحالب) والنباتات الوعائية (السرخسيات والصنوبريات والنباتات المزهرة) ، تلك التي لها أنسجة متخصصة لنقل المواد.
• تتكيف معظم النباتات مع البيئات الأرضية.
• الفطريات تتكون من الخمائر والعفن الفطري والقولونيات والفطر.
• لا تقوم الفطريات بعملية التمثيل الضوئي.
• تحصل على مغذياتها عن طريق إفراز إنزيمات هضمية في الطعام ثم امتصاص الطعام المهضوم مسبقًا.
• تتكون الحيوانات من كائنات حية متعددة الخلايا تحصل على غذائها عن طريق أكل كائنات حية أخرى.
• تظهر معظم الحيوانات تخصصًا كبيرًا في الخلايا والأنسجة وتنظيم الجسم.
• تنقسم مملكة النبات إلى عدد من الفئات التي تختلف في الرتبة والحجم.
• في التصنيف البيولوجي ، الرتبة هي المستوى (الموضع النسبي) في التسلسل الهرمي التصنيفي.
• تُستخدم الرتب لمقارنة المجموعات التصنيفية (taxa) من مجموعات رئيسية مختلفة.
• الرتب التصنيفية هي (الأنواع والجنس والعائلة والرتبة وما إلى ذلك).
• كل رتبة تضم تحتها عددًا من الفئات الأقل عمومية.
• الوحدة الأساسية في تصنيف النباتات هي الأنواع.
• النوع هو نوع واحد من الكائنات الحية.
• الجنس هو مجموعة من فصائل وثيقة الصلة.

أمثلة على الرتب

• يتكون جنس Rosa من أنواع وثيقة الصلة من الورد ، والتي تختلف في صفاتها الخضرية.
• العائلة: هي مجموعة من الأجناس المرتبطة ارتباطًا وثيقًا.
• ينتهي الاسم العلمي للعائلة بـ aceae ، لذا فإن عائلة الورد هي Rosaceae.
• الرتبة: مجموعة من العائلات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا والتي تشكل أمرًا ينتهي بـ ales.
• على سبيل المثال ، رتبة الورد هي Rosales.
• يتم تجميع الأوامر في فئات ، والفئات في شعب (مفرد ، شعبة).
• يمكن تعيين الشعب للممالك ، ويتم تجميع الممالك في مجالات.
• بالإضافة إلى سبع رتب مذكورة أعلاه للمصنع ، يستخدم علم التصنيف رتب وسيطة مثل العائلة الفرعية أو الفئة الفرعية أو الرتبة الفائقة - عندما يكون الهيكل التصنيفي معقدًا للغاية.
• بعض العائلات لا تنتهي بـ aceae ، لذلك يتم تزويدها بأسماء بديلة على النحو التالي ؛ الصليبية - الكرنبية ، المركبة - النجمية ، النجيلية - البواسيا ، الرمحية - الكلاوسيا ، البقولية - الفاباسيا ، النخيلية - الأريكا ، الخيمية - أوراق الشجر.
• فيما يلي مثال على الأسماء المستخدمة لرتب مختلفة:
• الأسماء المستخدمة لبعض الرتب لها نهايات قياسية (مسطرة).

النظام الثنائي:

• قواعد الاسم العام: هو الكلمة الأولى.
• الحرف الأول كبير. إنه اسم مفرد.
• الأسماء العامة مستمدة من مصادر مختلفة.

1. يمكن تسمية الجنس تكريما لعالم نبات: مثل Linnea لـ Linnaeus. Adansonia - ميشيل أدانسون (علماء نبات فرنسيون) ،
2. في كثير من الحالات ، تعبر الأسماء العامة عن بعض سمات النبات. على سبيل المثال Pterospermum (بذور مجنحة) ،
3. بعد مكان منطقة جغرافية (دولة ، جبل ، نهر) على سبيل المثال أروكاريا - إقليم أراوكو في تشيلي ، كاسيا - جبل كاسيا من شمال سوريا ،

قواعد النعت المحدد:

• في الكلمة الثانية ، الحرف الأول صغير ، إنه صفة.
• صياغة النعت المحدد مستمدة من مصادر مختلفة.

1. قد يكون وصفًا للنبات. أ - لون النبات أو جزء النبات. على سبيل المثال ألبا (أبيض) ، نيجرا (أسود).

• ب - موطن النبات على سبيل المثال مائي (في الماء) ، أرفينسيس (في الحقول).

2. تكريما لبعض علماء النبات - roxburghii (Vanda roxburghii).
3. قد يكون صفة وصفية بدمج كلمتين: على سبيل المثال cordifolia (أوراق على شكل قلب).

• تشمل Kingdom Plantae جميع النباتات.
• إنها كائنات حقيقية النواة ومتعددة الخلايا وذاتية التغذية.
• تحتوي الخلية النباتية على جدار خلوي صلب.
• تحتوي النباتات على بلاستيدات خضراء وصبغة الكلوروفيل ، وهي ضرورية لعملية التمثيل الضوئي.
• تحتوي النباتات2 (مملكة النبات) على أكثر من 300000 نوع وتنقسم إلى مجموعات فرعية متعددة.

تصنيف مملكة النبات

• يتم تصنيف مملكة النبات أيضًا إلى مجموعات فرعية.
• يعتمد التصنيف على المعايير التالية:

1. جسم النبات: وجود أو عدم وجود جسم نبات متميز جيدًا. مثل الجذر والساق والأوراق.
2. نظام الأوعية الدموية: وجود أو عدم وجود نظام الأوعية الدموية لنقل المياه والمواد الأخرى. على سبيل المثال اللحاء والخشب.
3. تكوين البذور: وجود أو عدم وجود الأزهار والبذور وما إذا كانت البذور عارية أو مغلقة في فاكهة.

• في عام 1883 ، قدم A.W. Eichler نظامًا تطوريًا لتصنيف مملكة النبات بأكملها.
• في هذا النظام التطوري للتصنيف ، تنقسم مملكة النبات إلى مملكتين فرعيتين: Cryptogams و Phanerogams.
• Cryptogams هي نباتات عديمة البذور أقل تطوراً تتكاثر عن طريق إنتاج الجراثيم.
• Phanerogams هي نباتات متطورة للغاية تحمل الزهور والبذور للتكاثر.
• تم تصنيف مملكة النبات إلى خمس مجموعات فرعية وفقًا للمعايير المذكورة أعلاه:
• Cryptogams (نبات منتج للجراثيم):

1. Thallophyta: نباتات بدائية حيث لا يتم تمايز الجسم إلى ساق وجذور وأوراق.
2. Bryophyta: نباتات صغيرة غير وعائية تفضل البيئات الرطبة.
3. Pteridophyta: نباتات وعائية منتشرة للجراثيم.

Phanerogams

1. عاريات البذور
   • لها جسم نبات متميز جيدًا وأنسجة وعائية.
   • تحمل بذور عارية ، مثل البذور غير مغلقة داخل الفاكهة.
   • بعض الأمثلة الشائعة لعاريات البذور هي Cycas و Pinus و Ephedra وما إلى ذلك.
   • الصنوبريات هي نباتات تحمل مخاريط بدلاً من الزهور.
   • الصنوبريات (عاريات البذور) يتم تلقيحها عن طريق الرياح.
2. كاسيات البذور
   • النباتات المزهرة / كاسيات البذور هي نباتات وعائية حاملة للبذور مع جسم نبات متميز جيدًا.
   • يتم إغلاق بذور كاسيات البذور داخل الثمار.
   • تنتشر كاسيات البذور على نطاق واسع وتتنوع بشكل كبير في الحجم ، على سبيل المثال ، يبلغ حجم Wolffia صغيرًا حوالي 0.1 سم ويبلغ طول أشجار الأوكالبتوس حوالي 100 متر.
   • تنقسم كاسيات البذور أيضًا إلى أحاديات الفلقة (Magnoliopsida) و dicotyledons (Liliopsida) وفقًا لعدد الفلقات الموجودة في البذور.
   • بعض الأمثلة الشائعة هي المانجو والورد والطماطم والبصل والقمح والذرة وما إلى ذلك.

أنماط الحياة والكيمياء الأساسية

• يحصل الحياة على الطاقة بعدة طرق مختلفة:
  • (1) من ضوء الشمس
  • (2) من التفاعلات الكيميائية مع المادة غير العضوية
  • (3) من تكسير الجزيئات العضوية إلى جزيئات غير عضوية ، عادةً ثاني أكسيد الكربون والماء

طريقة التغذية

• يمكن تقسيم النباتات إلى مجموعتين على أساس طريقة التغذية الخاصة بها:

1. التغذية الذاتية
   • هو نوع التغذية الذي يتم فيه تصنيع المركبات العضوية من المواد الخام غير العضوية المتاحة المأخوذة من البيئة المحيطة.
   • طريقتا التغذية الذاتية: بناءً على مصدر الطاقة ، يتم تقسيمها الفرعية إلى الأنواع الفرعية التالية.
2. التغذية الضوئية - هو النوع الذي يتم فيه تصنيع الجزيئات العضوية من جزيئات غير عضوية بسيطة باستخدام طاقة الضوء كمصدر.‖. على سبيل المثال: (النباتات الخضراء) البكتيريا التمثيل الضوئي.
   • النباتات الخضراء تصنع الغذاء عن طريق عملية التمثيل الضوئي.
     • البكتيريا التمثيل الضوئي فريدة من نوعها لأنها الكائنات الحية الوحيدة القادرة على تخليق الغذاء الكربوهيدراتي بدون الكلوروفيل - أ.

• التغذية الكيميائية (التخليق الكيميائي).:
• طريقة التغذية الذاتية التي يتم فيها تصنيع الجزيئات العضوية من جزيئات غير عضوية بسيطة باستخدام الطاقة الناتجة عن أكسدة بعض المواد غير العضوية مثل الأمونيا والنترات والنتريت وأيونات الحديد.

الاختلافات بين البكتيريا التمثيل الضوئي والنباتات الخضراء:

• عادة ما تنمو البكتيريا التمثيل الضوئي في ينابيع الكبريت حيث يوجد H2S بشكل طبيعي.
• يتم توفير الهيدروجين بواسطة H2S بدلاً من H2O.
• لا يتم إطلاق الأكسجين الحر كمنتج.
• تحدث العملية بتكلفة منخفضة للطاقة.

2. التغذية المغايرة: النباتات غير القادرة على تصنيع جزيئاتها العضوية الخاصة تعتمد كليًا أو جزئيًا على هذه الجزيئات العضوية.

تصنيف النباتات المغايرة التغذية:

1. النباتات الطفيلية أو الطفيليات - تلك النباتات المغايرة التغذية التي تعتمد على النباتات والحيوانات الحية لمتطلباتها الغذائية.
2. النباتات الرمية أو النخرية - تلك النباتات التي تعتمد في تغذيتها على بقايا عضوية ميتة أو فاسدة من النباتات أو الحيوانات.
   • النباتات التي تحطم مادة غذائية ميتة معقدة إلى مركبات بسيطة وتستخدمها لنموها وتنموها.

طريقة خاصة في التغذية:

• النباتات الآكلة للحوم أو الآكلة للحشرات - النباتات التي تتغذى على الحشرات والطيور الصغيرة تسمى النباتات الآكلة للحوم. إنه أسلوب خاص من التغذية في ذاتية التغذية جزئيًا وتغاير التغذية جزئيًا.
• النباتات التي تمتلك الصبغات الخضراء ويمكنها تصنيع CHO ولكنها ليست قادرة على تخليق المركبات والبروتينات النيتروجينية ، لمتطلباتها من النيتروجين