כמו כל היצורים עלי אדמות, גם צמחים "שואפים" להתרבות ולהפיץ את עצמם בעולם. אך בניגוד לנו, בני האדם, וליצורים הדומים לנו, הצמחים נטועים במקום אחד מהרגע שבו נבטו ועד אחרית ימיהם. כדי למצוא בני זוג להפריה הם צריכים לשים את מבטחם בכוחות הטבע - בעיקר הרוח - או להיעזר במתווכים בעלי יכולת תנועה, כגון חרקים.
חוסר הניידות, כמו גם תכונות נוספות שלהם, חייבו במהלך האבולוציה את הצמחים לפתח אסטרטגיות רבייה והפצה שונות מאוד מאלה שאנו מכירים בעולם החי. ובכל זאת, בדומה לבעלי החיים, רוב הצמחים בעולמנו מתרבים ברבייה מינית: צורת רבייה שבה תא מין נקבי פוגש תא מין זכרי, הם מתאחדים לזיגוטה – תא ביצית מופרה – שממנה מתפתחים הזרע או צמח שמייצר נבגים. אבל בשונה מרוב בעלי החיים, צמחים יכולים להתרבות גם בדרך אל-מינית, כלומר לשכפל עותקים זהים מבחינה גנטית של עצמם. איך באים ילדי-צמחים לעולם?
6 צפייה בגלריה
רוב הצמחים בעולמנו מתרבים ברבייה מינית: צורת רבייה שבה תא מין נקבי פוגש תא מין זכרי, והם מתאחדים לזיגוטה שממנה מתפתח הזרע. פרח של עץ הדר
(צילום: Shutterstock, LifeCollectionPhotography)
הצמחים הראשונים
מאז האצות הראשונות שיצאו מהים ליבשה, התפתחו במהלך האבולוציה כמה קבוצות בממלכת הצומח, שהותאמו אט-אט לתנאים פחות ופחות לחים. במסגרת התהליך הזה, גם תהליך הרבייה המינית הותאם בהדרגה לחיים על היבשה.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
הפסיכולוג ששינה את החשיבה הכלכלית
הבעיה הכבדה של תרופות ההרזיה
להרגיש חום ביד תותבת
ראשוני הצמחים שהתפתחו על היבשה דמו לטחבים בני ימינו. הצמחים האלה עדיין לא גידלו פרחים, אלא נעזרו באיברי רבייה אחרים. רבים מהם היו דו-ביתיים, כלומר צמח אחד אכלס רק איברי רבייה המכילים תאי מין נקביים, ולאחר היו רק איברי רבייה זכריים. כמו אבותיהם הימיים, הטחבים הקדומים הסתמכו לצורך הפרייתם בעיקר על מים חופשיים. תאי המין (גמטות) שלהם מיעטו לפגוש תאי מין של צמח מהמין השני, ולכן הם התקשו לקיים רבייה מינית. על כן, גם בימינו אין כמעט רבייה מינית אצל טחבים דו-ביתיים, שהם חלק ניכר מכלל הטחבים, והיא קצת יותר נפוצה אצל טחבים חד-ביתיים.
כדי להתרבות בכל זאת הם אימצו צורת רבייה אל-מינית, שקרויה רבייה וגטטיבית. בצורת הרבייה הזאת, צמח חדש מתפתח מחלקים של צמח האם שאינם תאי המין או איברי הרבייה. הצמח החדש שנוצר זהה בתכונותיו לצמח המקור, וחולק איתו את החומר התורשתי שלו. בדרך כלל חלק כלשהו מצמח האם מתנתק ונוצר ממנו צמח שלם חדש. לפעמים זה פשוט ענף רגיל של הצמח, או אפילו עלה. במקרים אחרים מדובר באיבר מיוחד שנוצר למטרה הזאת, שנקרא ניצן רבייה. יש גם צמחים שבהם קצות עלים שנוגעים בקרקע מצמיחים מבנים דמויי שורשים, שנקראים ריזואידים, ועלעלים חדשים, שבתורם יצמיחו צמחים קטנים חדשים וכן הלאה. התהליך הזה הקנה לטחבים המתרבים באמצעותו את הכינוי "טחבים מהלכים".
הרבייה הווגטטיבית, בכל דרך שהיא, מגבילה את יכולת ההתפשטות של הצמחים גם בזמן וגם במרחק, שכן היא מחייבת נוכחות של צמח-אם חי שממנו יתנתק החלק שמצמיח צמח חדש, והוא לרוב אינו יכול להתרחק ממנו יותר מדי. על כן צמחים שמתרבים בדרכים כאלה צומחים לרוב במושבות צפופות ששטחן מוגבל.
6 צפייה בגלריה
כמו אבותיהם הימיים, הטחבים הקדומים הסתמכו לצורך הפרייתם בעיקר על מים חופשיים. רבים מהם מתרבים בעיקר ברבייה אל-מינית. טחב מהמין Leucobryum glaucum
(צילום: Shutterstock, Jeff Holcombe)
לרבייה אל-מינית יש גם חיסרון אבולוציוני משמעותי. מכיוון שלכל צמח יש רק הורה אחד, לא מתרחש ערבוב של גֵנים לאורך הדורות. התוצאה היא שהמגוון הגנטי באוכלוסייה מוגבל, ולכן גם היכולת של האוכלוסייה להתמודד עם שינויים בתנאי הסביבה מוגבלת.
צמחי הזרע המוקדמים
מאוחר יותר באבולוציה של ממלכת הצומח הופיעו השרכים, ואחריהם התפתחו צמחי הזרע. כיום רוב הצמחים שאנו מכירים מייצרים זרעים.
זרע הוא מבנה עמיד במיוחד, שיכול לשרוד תקופה ארוכה ללא מזון ומים במצב רדום. חומרי התזונה שהוא מכיל מספיקים כדי לאפשר לצמח לנבוט, ואילו תכולת המים הנמוכה שלו, בצירוף חומרים משרי תרדמה, מאפשרים לו לשרוד זמן רב בלי להירקב, עד שיבשילו התנאים לנביטה.
יכולתו של הזרע לשרוד בנפרד מצמח האם מאפשרת לצמח המפיץ אותו לגבור על מכשולים כמו עונות יובש או שריפות ולהפיץ את צאצאיו למרחק רב. אגוזי קוקוס, למשל, מסוגלים לצוף על פני האוקיינוס במשך חודשים על גבי חודשים, עד שהם נתקלים ביבשה ונובטים.
צמחי הזרע הראשונים היו חשופי הזרע – צמחים חסרי פרחים. אולי המוכרים לנו ביותר מביניהם הם אורן ירושלים והברוש המצוי, הנפוצים באזור הים התיכון. בשונה מהטחבים, חשופי הזרע מתרבים בעיקר ברבייה מינית וכמעט ולא מקיימים רבייה וגטטיבית.
6 צפייה בגלריה
צמחי הזרע הראשונים היו חשופי הזרע – צמחים חסרי פרחים. עץ אורן
(צילום: Shutterstock, Vinicius Armelin)
רוב חשופי הזרע הם חד-ביתיים, כלומר נותנים משכן לתאי מין נקביים וזכריים באותו עץ, אך באצטרובלים אחרים. ההפרדה הזאת מעלה במידה ניכרת את האפשרות לרבייה מינית בין שני פרטים שונים של הצמח, אך עדיין יש סיכוי גבוה שצמח מסוים יפרה את עצמו, בלי לתרום להגדלת השונות הגנטית באוכלוסייה.
במהלך האבולוציה התפתחו מנגנונים שנועדו להסיע את גרגירי האבקה – המבנים שמכילים את תאי המין הזכריים – כמה שיותר רחוק מצמח האם שלהם, כך שיוכלו להפרות צמח אחר ולא את התאים הנקביים באותו צמח. כשגרגיר האבקה נוחת על המבנה הצמחי שבו נמצא תא מין נקבי, הוא משחרר את תא המין הזכרי, שמפרה אותה. כך נוצרת זיגוטה, שתתפתח בהמשך לזרע.
בחשופי זרע מסוימים יש לגרגירי האבקה מעין כנפיים, או שקים חלולים, שנועדו לסייע להם לרחף. יש אפילו ממצאים שמראים שחלק מחשופי הזרע משתמשים בצוף על מנת למשוך מאביקים, אם כי הם נדירים מאוד. הפצה באמצעות הרוח אומנם מאפשרת לגרגירי האבקה להגיע רחוק, אך היא לא מבטיחה שינחתו על הצמח הנכון. על כן, צמחים שמשתמשים בה חייבים לייצר הרבה מאוד אבקה לא מנוצלת, כדי להגדיל את הסיכוי שלפחות חלק מהגרגירים יגיעו ליעדם – לדאבון ליבם של כל אלה מאיתנו שסובלים מאלרגיה לאבקת צמחים.
6 צפייה בגלריה
רוב חשופי הזרע הם חד-ביתיים, כלומר נותנים משכן לתאי מין נקביים וזכריים באותו עץ, אך באצטרובלים אחרים. אצטרובלים נקביים וזכריים
(צילום: Shutterstock, HHelene)
צמחי הזרע בעלי הפרחים
האחרונים שהתפתחו היו הצמחים מכוסי הזרע, שסימן ההיכר שלהם הוא איבר הרבייה המתוחכם שלהם – הפרח, שבהמשך יוצר מבנה של פרי שבתוכו נמצאים הזרעים. חלק ממכוסי הזרע שכללו את שיטות ההפריה שלהם לרמה גבוהה ביותר. רבים מביניהם משתמשים בריחות כדי למשוך מאביקים – חרקים ויצורים אחרים שנושאים את האבקה מפרח לפרח ומצמח לצמח, ומביאים אותה עד למנגנון ההפריה הנקבי. חלק מהריחות הללו נעימים לנו, כמו פריחת ההדרים או הנרקיסים, וחלקם פחות, כמו חלק מפרחי הלוף, המפיצים ריחות על הטווח שבין זבל תוסס לבשר רקוב. יש לזכור שאנחנו לא קהל היעד, והלופיים בכלל מנסים למשוך אליהם זבובים.
הריח המושך נועד פעמים רבות לפרסם את נוכחותו של נקטר מתוק (צוף), שהחרקים, ובעלי חיים מאביקים אחרים, ניזונים ממנו. כך הפרחים נותנים להם תמורה בעד שירותי ההאבקה. מחקר ראשון מסוגו אף מצא כי פרחי נר הלילה החופי (Oenothera drummondii) מייצרים צוף מתוק יותר כשנשמעים בקרבתם צלילים שמשמיעים המאביקים שלהם. עם זאת, מדובר בקשר נסיבתי בלבד נכון לעכשיו, ויידרש מחקר נוסף כדי למצוא אם יש קשר סיבתי בין שתי ההתרחשויות.
צמחים אחרים נעזרים במראה מצודד כדי למשוך אליהם מאביקים, ומכאן נולדו כמה מהפריחות המרהיבות ביותר. חלקם, כמו הריח המתוק, נועדו לפרסם את נוכחותו של הצוף, אבל אם אין לך צוף "לשלם" למאביקים, יש גם דרכים אחרות למשוך אותם. מפורסמים במיוחד הם פרחי הדבורנית, שאפשר לראות גם בארץ. אלו הם סחלבים שמזכירים בצורתם נקבת דבורה ואף מפיצים ריחות המחקים את הפרומונים של הנקבות – הורמונים נדיפים בעלי ריח, וכך מושכים אליהם את זכרי הדבורים בלי לתת דבר בתמורה.
6 צפייה בגלריה
אם אין לך צוף "לשלם" למאביקים, יש גם דרכים אחרות למשוך אותם - כמו להתחזות לנקבת דבורה. פרח דבורנית
(צילום: Shutterstock, aytknysr)
כאמצעי נוסף למניעת הפריה עצמית, מכוסי הזרע פיתחו במהלך האבולוציה מגוון רחב במיוחד של מנגנונים שיפרידו עד כמה שאפשר בין תאי המין הנקביים והזכריים שלהם. יש צמחים דו-ביתיים וחד-ביתיים; הפרחים יכולים להיות חד-מיניים – כל פרט הוא או זכר או נקבה, או דו-מיניים – פרחים שמחזיקים תאי מין נקביים וזכריים גם יחד; וגם בתוך הצמחים הדו-מיניים תאי המין הנקביים והזכריים עשויים להימצא במקומות מרוחקים בפרח, או להבשיל במועד אחר.
דוגמה מעניינת להפרדה בזמן בין הבשלת הפרחים הזכריים והנקביים מציע עץ התאנה. מינים מסוימים של עצי פיקוס, ובהם גם התאנה שאנו אוכלים, יצרו קשר קרוב במיוחד עם המאביקה שלהם – צרעה זעירה ממשפחת האגאונידים (Agaonidae). הצרעה נכנסת לתוך תפרחת שהיא מעין כדור סגור כמעט כולו, פרט לפתח יחיד וצר. התפרחת מכילה בעיקר פרחים זכריים, עם כמה נקביים. בגלל מבנה התפרחת, הצרעה נכלאת בתוכה ונאלצת להטיל בה את ביציה.
הזחלים שבוקעים מהביצים ניזונים מהפרחים ומתפתחים בהם, הזכרים שביניהם מפרים את הנקבות, ולבסוף מגיחות מהפרח צרעות בוגרות בתזמון מושלם עם הבשלת הפרחים הזכריים. כשהצרעות הצעירות והמופרות מצליחות לצאת, הן נושאות עימן אל מחוץ לתפרחת את גרגירי האבקה ומתעופפות הלאה, למצוא תפרחת אחרת. לעיתים הן יחדרו לתפרחת זכרית, יטילו בה את ביציהן ובכך יתחילו מחדש את מחזור הרבייה. אך לעתים הן יחדרו לתפרחת של עץ תאנה נקבי, עם פרחים נקביים שהן לא יכולות להטיל בהם את ביציהן. במקום זאת הן מפרות את הפרחים ומתות.
דרך מתוחכמת נוספת שעוזרת למנוע הפריה עצמית היא אי-התאמה עצמית. זהו מצב שבו המבנה המכיל את תא המין הנקבי יודע לזהות חלבונים שנמצאים על דופן גרגירי האבקה, ואם הם זהים לחלבונים של עצמו הוא מונע את ההפריה של הביצית. כך מתפתחים רק זרעים בעלי שני הורים, ולא יכולה להתקיים הפריה עצמית שלא תתרום להגדלת המגוון הגנטי באוכלוסייה. אחד מהצמחים בעלי אי-התאמה עצמית הוא עץ פרי שמוכר לנו היטב: התפוח.
6 צפייה בגלריה
אחרי ההפריה מתפתח הזרע, ורקמות הפרח סביבו הופכות לפרי. התפתחות פרי הרימון
(צילום: Shutterstock, Protasov AN)
מן הפרח אל הפרי
אחרי ההפריה מתפתח הזרע, ורקמות הפרח סביבו הופכות לפרי. במשפחות צמחים שונות מתפתחים פירות אחרים, שמקורם ברקמות שונות של הפרח. לכל הצמחים מכוסי הזרע יש פירות, אף על פי שלחלקם אנו מעדיפים לקרוא ירקות, או לסווג אותם כעצי נוי משום שתוצרתם אינה מתאימה לחיכנו או שאינה אכילה כלל. הפירות מסייעים לא פעם בהפצת הזרעים, למשל דרך מערכת העיכול של בעלי חיים שאוכלים אותם, וכך מאפשרים לצמחים להתפשט למחוזות חדשים.
לאורך מיליוני שנות אבולוציה עברו הצמחים גלגולים רבים. אחד השינויים הקיצוניים היה היציאה מהים ליבשה: המעבר מחיים בסביבה מימית לחיים בסביבות יבשות יותר ויותר. צורות ההפריה וההפצה שלהם השתנו ועברו התאמות לסביבות החדשות, עד שהתקבל מגוון הצמחים הגדול שאנו מכירים היום.
יעל וגנר, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
