science >> Wetenschap >  >> Biologie

Hoe stuifmeel werkt

Stuifmeelkorrels nemen een eindeloze reeks fascinerende vormen aan met allerlei texturen en functies. Dan Kitwood/Getty

Planten ontwikkelden stuifmeel als voortplantingsmiddel meer dan 375 miljoen jaar geleden, en sinds toen, ze hebben niet achterom gekeken [bron:Dunn]. Een groot deel van het plantenleven dat tegenwoordig wijd en zijd over de planeet is verspreid, vertoont deze evolutionaire vindingrijkheid. De belangrijkste reden waarom stuifmeel - en bij uitbreiding het bestuivingsproces - zo belangrijk is, is omdat het betekent dat planten niet afhankelijk zijn van water om de biologische componenten die nodig zijn voor bemesting te transporteren. Planten die stuifmeel dragen, hebben ook de neiging om hun nakomelingen na bevruchting bescherming te bieden in de vorm van harde zaden - en in sommige gevallen, die zaden zijn zelfs genesteld in vlezige vruchten.

Stuifmeelkorrels zijn, in essentie, plantaardig sperma. Of misschien meer technisch, sperma sedans. Binnenkant, ze bevatten het mannelijke deel van het DNA dat nodig is voor de reproductie van planten. Er is een grote variatie als het gaat om de grootte van stuifmeelkorrels, en er is geen correlatie tussen de grootte van de plant en de grootte van het stuifmeel dat het produceert. Grote planten kunnen enkele van de kleinste stuifmeelkorrels genereren, terwijl kleine planten stuifmeel kunnen opleveren dat hen te schande maakt. Stuifmeelkorrels zien er misschien niet zo uit; met het blote oog, ze zien er vaak uit als stoffige vlekjes, maar bij nader inzien ze nemen een eindeloze reeks fascinerende vormen aan met allerlei texturen en functies.

Of het nu conisch is, bolvormig, cilindrische of een andere fantastische vorm, veel stuifmeelkorrels lijken op iets anders, of het nu koraal is, sappig, zeeschelp of zeeanemoon. Sommige korrels zijn bezaaid met kleine spikes; anderen hebben webachtige oppervlakken. Nog meer lijken verankerd in touwachtige kluwens, terwijl anderen delicate kuiltjes hebben of ribben hebben die lijken op de strepen op een watermeloen.

Veel van deze unieke aanpassingen zijn bedoeld om het stuifmeel te helpen waar het heen moet, namelijk:vrouwelijke tegenhanger van zijn eigen soort. Oppervlaktekenmerken helpen korrels zich vast te klampen aan verschillende transportmiddelen, zoals vogelveren, bijenpoten of dierenbont. Of ze helpen stuifmeel door de lucht te vliegen op aanhangsels die lijken op vliegtuigvleugels of heteluchtballonnen. Sommige van deze kenmerken helpen een stuifmeelkorrel zelfs succesvol te presteren wanneer deze zijn bestemming bereikt. We zullen op de volgende pagina bespreken wat er gebeurt als die gelukkige gebeurtenis plaatsvindt.

Inhoud
  1. Het proces van bestuiving
  2. Flower Power en bestuiving
  3. De vervoerders van stuifmeel
  4. Pollen en mensen

Het proces van bestuiving

De oppervlaktestructuren op stuifmeelkorrels kunnen ze helpen hechten aan mobiele bestuivers. evenzo, planten zijn vaak plakkerig of gevederd aan hun respectievelijke ontvangende delen, om ervoor te zorgen dat ze stuifmeel dat op hun pad komt, kunnen verstrikken. iStockfoto/Thinkstock

In de meeste stuifmeelproducerende planten, een stuifmeelkorrel voltooit met succes zijn reis wanneer het van het mannelijke deel van een plantenspecimen naar het overeenkomstige vrouwelijke deel reist. Ideaal, het vindt zijn weg naar een geheel andere plant om de uitkruising door kruisbestuiving te vergroten. Dat is niet altijd een harde eis, echter, hoewel het belangrijk is op te merken dat veel plantensoorten manieren hebben om te voorkomen dat een bepaalde plant zichzelf bestuift. Sommige zijn zelfs genetisch onverenigbaar met zichzelf.

Zodra een stuifmeelkorrel het vrouwelijke deel van de plant bereikt, in de meeste gevallen een eicel , een van de gelukkige zaadcellen (meestal van de twee) die zich in het stuifmeel bevinden, zal de eicel binnenin bevruchten. Nadat de bevruchting heeft plaatsgevonden, de eicel zal zich geleidelijk ontwikkelen tot een zaadje, en dat zaad zal zijn embryonale plant naar een nieuw huis vervoeren.

Planten die dit basale reproductieve pad volgen, staan ​​​​bekend als: gymnospermen . Bomen met dennenappels en soortgelijke reproductieve structuren, zoals het geval is met de meeste coniferen, zijn voorbeelden van gymnospermen. Laten we eens nader kijken naar coniferen , de meest talrijke en wijdverbreide naaktzadigen op aarde vandaag, en dennen in het bijzonder, omdat ze enkele van de meest bekende soorten zijn.

Dennenappels zijn er over het algemeen in mannelijke en vrouwelijke varianten, en ze kunnen allerlei vormen hebben, texturen en maten, afhankelijk van de soort. Men maakt het stuifmeel, en de ander ontvangt het. Zodra een stuifmeelkorrel bij een zaadknop arriveert - meestal hechtend met behulp van een kleverige substantie geproduceerd door de vrouwelijke dennenappel - absorbeert het water, ontkiemt en begint langzaam te groeien a stuifmeel buis om het nieuw gegenereerde sperma erin te plaatsen. Er vindt bevruchting plaats, en uiteindelijk vormt zich een zaadje. De tijd die het duurt voordat het totale proces zichzelf voltooit, varieert sterk; in veel dennensoorten, het bestuivingsproces duurt meer dan een jaar van begin tot eind. Als het klaar is, het zaad wordt bevrijd van de kegel, onderweg te reizen.

Maar hoewel de ontwikkeling van het bestuivingsproces revolutionair was, het had nog wat knikken die konden worden uitgewerkt. Op de volgende pagina, we zullen kijken naar de planten die het evolutionaire ijzer eruit hebben gehaald en de methode veel betrouwbaarder hebben gemaakt.

Allergie-waarschuwing

Veel mensen hebben last van allergische rhinitis , en stuifmeel levert een grote bijdrage. Verschillende plantensoorten produceren verschillende pollen, en die verschillende pollen zijn samengesteld uit verschillende buffetten van eiwitten. Sommige van die eiwitten zorgen ervoor dat het immuunsysteem van mensen met allergieën overdrive gaat.

Flower Power en bestuiving

In deze bloem, de meeldraden ring de carpel, waarvan de stigma- en stijlgedeelten beide zichtbaar zijn. iStockfoto/Thinkstock

Sommige planten -- de bedektzadigen -- geëvolueerd om het bestuivingsproces een stap verder te brengen. Dit zijn de bloeiende planten, en niet alleen produceren ze zaden, ze bloeien ook en produceren beschermende vruchten. Deze reproductieve vangnetten zijn ook beter in het verleiden van mobiele organismen om hen te helpen hun levenscyclus succesvol te voltooien; in feite, velen evolueerden samen met de wezens die het bestuivingsproces leiden. Wat betreft soorten, angiospermen zijn het meest productieve type; vele soorten bomen en struiken, samen met allerlei soorten fruit, groenten, granen, cactussen en wilde bloemen worden beschouwd als angiospermen [bron:Raven].

Laten we dus eens kijken hoe dit werkt in jouw typische bloem en wat dieper ingaan op de ontwikkeling van stuifmeel in het algemeen. Stuifmeelkorrels worden gemaakt door het proces van: meiosis , waarbij cellen zich delen en in aantal groeien. De stuifmeelkorrels bevinden zich vaak in stuifmeelzakjes aan de uiteinden van de meeldraad (de mannelijke delen van de bloem), die meestal de omringen carpel (de vrouwelijke delen van de bloem). De meeldraden komen over het algemeen in twee secties:de tweelobbige helmknop , waarin de stuifmeelzakken zijn ondergebracht, en de gloeidraad , de stengel waarop de helmknop zit. Elke korrel ontwikkelt geleidelijk een taaie buitenmuur om hem tijdens zijn reis te beschermen.

Zodra het op zijn bestemming is gedeponeerd, stuifmeelkorrels nestelen zich op een bloem stigma -- de ingang van de eierstok. Zoals bij de gymnospermen, kieming en vorming van pollenbuisjes volgen op bevruchting, maar deze keer worden beide spermacellen gebruikt. Terwijl men de eicel bevrucht, de andere is belast met het bevruchten van een andere cel die zich zal ontwikkelen tot de endosperm , dat is wat groeiende plantenembryo's consumeren voor en tijdens het kiemproces.

Verschillende bloemen groeien in verschillende configuraties, en terwijl velen, in feite de meeste angiospermen, dragen zowel meeldraden als carpale componenten, sommigen niet. Voor die soorten is mannelijke en vrouwelijke reproductieve delen zijn te vinden op verschillende bloemen van dezelfde plant - vergelijkbaar met hoeveel dennenappels van gymnospermen gewoonlijk zijn geconfigureerd. Of, in sommige gevallen, elk specifiek plantenspecimen kan slechts het een of het ander bevatten, het proces enigszins afwisselen.

De vervoerders van stuifmeel

Stuifmeel kan door de wind worden meegevoerd, door het water geraft of door allerlei wezens heen en weer geslingerd, zij het bijen, kevers, vogels of vleermuizen, en afgezet op het vrouwelijke reproductieve deel van een andere bloem. Dat klinkt misschien nogal wisselvallig, en het is, daarom produceren planten - met name gymnospermen - veel stuifmeel.

Om ervoor te zorgen dat planten hun stuifmeel met succes kunnen verspreiden, velen evolueerden samen met andere wezens om de klus vaker en efficiënter te klaren. Dit gebeurde op een aantal manieren. Met bloeiende planten, bijvoorbeeld, degenen met het lekkerste stuifmeel hadden meer kans om bestuivers aan te trekken, dus zij waren degenen die de beste kans hadden om hun soort te vermeerderen. Bloeiende planten maken ook gebruik van vorm, kleur en geur om meer klanten binnen te halen, soms op manieren die misschien verrassend lijken. Veel keversoorten worden aangetrokken door bloemen die geuren produceren die we als zeer onaantrekkelijk zouden beschouwen. Sommige van deze planten, onder hen de gewone huishoudelijke philodendron, kevers aantrekken door door een chemische reactie op te warmen. Het zorgt ervoor dat ze een geur produceren die doet denken aan ontbindend organisch materiaal, waar de kevers zich van nature toe aangetrokken voelen. Een Sumatraanse plant, bekend als de tong van de duivel, ruikt zo vies dat mensen naar verluidt flauw zijn gevallen. Het is bestuiver? Een soort aaskever.

Heldere kleurrijke bloemen trekken het meest waarschijnlijk dagdieren aan, terwijl witte of lichtgele dieren het meest waarschijnlijk worden gezien door nachtdieren. Er is ook de productie van nectar. Veel bekwame bestuivers, zoals bijen, vleermuizen en kolibries gedijen op nectar, dus het hebben van nectarbekers die geschikt waren voor de monddelen van de bestuiver was een andere belangrijke specialisatie om te ontwikkelen. als laatste, de positionering van de geslachtsdelen van planten evolueerde, te. Die exemplaren waarvan de opstelling het best was afgestemd op de voedingsgewoonten van een potentiële bestuiver, waren het meest succesvol. Dus meeldraden die het meest waarschijnlijk door een bestuiver zouden worden geraakt - en daarom meer kans hadden om te worden weggevaagd en weggevoerd - waren het meest ideaal gepositioneerd voor evolutionair doorzettingsvermogen.

Het neusje van de zalm

Bijen zijn een geweldig voorbeeld van co-evolutie in actie en ze zijn ongelooflijk belangrijke bestuivers. Ze consumeren nectar en stuifmeel, beide verzamelen terwijl ze foerageren. Bloemen zijn geëvolueerd naar een specifieke kleur, geur- en vormcombinaties die ze aantrekkelijk en toegankelijk maken voor bijen (en vaak onaantrekkelijk of ontoegankelijk voor hun concurrenten). Bijen hebben dergelijke bloemen terugbetaald door specifieke lichaamsdelen te ontwikkelen waardoor ze efficiënter zijn in het verzamelen - en onbedoeld doorgeven van bepaalde delen van - stuifmeel terwijl ze hun ronde doen.

Pollen en mensen

bijen, samen met andere wezens, zijn belangrijke en zeer aangepaste bestuivers. iStockfoto/Thinkstock

Planten, pollen en bestuivers zijn uiteraard van groot belang voor de mens. Mensen hebben zeker kennis van planten doorgegeven tijdens de lange evolutie van onze soort, maar sommige 11, 000 jaar geleden, we hebben het spel drastisch veranderd [bron:Starr]. Dat is rond de tijd dat mensen begonnen met het domesticeren van gewassen -- het selecteren van favoriete exemplaren van wilde rassen en het kweken ervan voor bepaalde wenselijke eigenschappen zoals hoge opbrengst, ongedierteresistentie of hittetolerantie. Snel vooruit naar vandaag, en onze productiemethoden voor gewassen zijn vanaf dat vroege begin opnieuw dramatisch vooruitgegaan. Nu zijn veel gewassen genetisch gemodificeerde organismen, of GGO's, en onze kunstmatige manipulatie heeft ertoe geleid dat veel mensen zich afvragen welke impact het zal hebben op natuurlijk ontwikkelde organismen.

Wetenschappers onderzoeken of en onder welke omstandigheden GGO-gewassen de potentie hebben om te kruisen met conventionele gewassen, evenals verwante soorten. Een studie uitgevoerd in Afrika, een gebied waar GGO's een aanzienlijke impact kunnen hebben, vastberaden bijen wagen zich daar op bijna 3 kilometer afstand van het nest terwijl ze foerageren [bron:Science Daily]. Een dergelijk bereik zou de trangenen van geïntroduceerde GGO-gewassen in staat kunnen stellen om wilde soorten te infiltreren. Om gevallen van kruisbestuiving onder controle te houden, internationale instanties zoals het European Coëxistentie Bureau pleiten voor bepaalde isolatiemaatregelen. Deze omvatten ruimtelijke en temporele stappen; met andere woorden, het planten van gewassen op bepaalde afstanden van planten die kruisbestuiving kunnen veroorzaken, evenals de timing van dergelijke aanplant, zodat de soort op verschillende tijdstippen van het jaar bloeit.

Stuifmeel is ook om andere redenen nuttig materiaal om te bestuderen. Door kernmonsters te nemen, wetenschappers die gespecialiseerd zijn op het gebied van palynologie -- de studie van pollen, sporen en soortgelijk microscopisch plantenleven -- kunnen een goed idee krijgen van welke planten in de verschillende tijdperken van de geschiedenis van de aarde voorkwamen. Bijvoorbeeld, stuifmeel en andere palynomorfen kunnen helpen bepalen wanneer de landbouw in een bepaald gebied begint of stopt, wanneer een stuk land bebost of begraasd was, of wanneer veranderingen in het klimaat plaatsvonden.

Op de volgende pagina, leer veel meer over stuifmeel - en wat u moet doen als u begint te niezen.

Veel meer informatie

gerelateerde artikelen

  • 10 tips om blootstelling aan pollen te verminderen
  • Wat zijn enkele symptomen van pollenallergie?
  • Kunnen pollenallergieën je misselijk maken?
  • Wat betekent het pollengetal voor uw allergieën?
  • Is er een goed huismiddeltje voor pollenallergieën?
  • Zijn hoofdpijn en keelpijn veel voorkomende symptomen van een pollenallergie?
  • Kun je allergieën bestrijden met lokale honing?

bronnen

  • "Bijen kunnen de ontsnapping van genetisch gemanipuleerd materiaal over meerdere kilometers bemiddelen." Wetenschap Dagelijks. 27 september 2008. (12 juli, 2011) http://www.sciencedaily.com/releases/2008/09/080922100152.htm
  • Dunn, Beroven. "Stuifmeel." National Geographic. december 2009. (12 juli, 2011) http://ngm.nationalgeographic.com/2009/12/pollen/dunn-text
  • "Genetisch gemodificeerde gewassen:Europees rapport over concrete maatregelen om vermenging van genetisch gemodificeerde en conventionele maïs te voorkomen." Wetenschap Dagelijks. 27 september 2010. (12 juli, 2011) http://www.sciencedaily.com/releases/2010/09/100927084000.htm
  • "Als GGO-genen ontsnappen, Hoe zullen de hybriden het doen? Fitness en groei van Sorghum, verbrijzeld, en zijn hybride van wilde gewassen in Nebraska. "Science Daily. 2 november, 2010. (12 juli, 2011) http://www.sciencedaily.com/releases/2010/11/101101171246.htm
  • Jarzen, David. "Wat is Palynologie." Natuurhistorisch museum in Florida. (12 juli, 2011) http://www.flmnh.ufl.edu/pollen/whatispalynology.htm
  • Raaf, Pieter et al. "Biologie van planten." Uitgevers waard, Inc. 1992. (12 juli, 2011)
  • "Seksuele plantenreproductie:mannelijke en vrouwelijke delen 'praten' op dezelfde manier als cellen in je hersenen." Wetenschap Dagelijks. 17 maart, 2011. (12 juli, 2011) http://www.sciencedaily.com/releases/2011/03/110317141410.htm
  • ster, Cecie en Taggart, Ralf. "Biologie:de eenheid en diversiteit van het leven." Brooks/Cole. 2001. (12 juli, 2011)