Vzklijanje (kalitev): definicija, proces in razlike med semeni in sporami

Vzklijanje (kalitev): razumite proces, pogoje in ključne razlike med semeni in sporami — od mehanizmov do strategij preživetja rastlin in gliv.

Kalitev nastopi, ko začne spora ali seme rasti. To je izraz, ki se pogosto uporabljamo v botaniki za opis prvega obdobja življenjskega cikla rastlin, mahov, praproti, alg in gliv. Ko spora ali seme vzklije, se iz njega razvije poganjek, sadik ali (pri glivah) hifa. Biologija spor se bistveno razlikuje od biologije semen, kar vpliva na njihovo preživetje, razmnoževanje in širjenje v naravi.

Kaj je razlika med sporami in semeni?

Spore so enocelične ali enostavne razmnoževalne enote, ki jih tvorijo številne nižje rastline (npr. mahovi, praproti) in glive. Spore so običajno majhne, lahke in jih nastane zelo veliko – strategija je množično razširjanje, pri čemer vzklije le majhen delež zaradi omejene življenjske dobe in občutljivosti na okoljske pogoje.

Semena vsebujejo zarodek, zalogo hrane (endosperm) in zaščitni ovoj. Semena tvorijo višje rastline: tako gymnosperme (kot so iglavci) kot angiosperme (kot so cvetoče rastline). V primerjavi s sporami so semena navadno večja, bolje zaščitena in pogosto sposobna preživeti dlje časa – včasih več deset ali celo več sto let. Strategija semenskih rastlin je vlaganje energije v posamezno seme (zaloga hranil in zaščitni ovoj), kar omogoča boljšo začetno rast zarodka in kompleksnejše načine širjenja (živalski prenos, sadje, posebni ovoji), ne le veter. ^{str. 98}

Proces kalitve semen — glavne faze

Kalitev semena običajno poteka v več zaporednih fazah:

• Vpijanje vode (imbibicija): seme hitro vpije vodo, kar povzroči vnovičen začetek celičnih procesov in raztezanje ovojev.
• Aktivacija presnove: s presnovnimi encimi se prebijejo shranjene hranilne snovi (štiri kot endosperm ali kot škrob v kotiledonih) in preskrbijo zarodek z energijo.
• Rast korenine (radikula): prvi vidni znak vzklitja je izbočenje korenine skozi semensko ovojnico — to omogoči pridobivanje vode in hranil iz tal.
• Razvoj poganjka in listov: ko zarodek porabi zaloge, razvije fotosintetske liste in preide na avtotrofno življenje.

Pogoji, ki vplivajo na kalitev

Semena in spore potrebujejo različne okoljske pogoje za uspešno vzklitje. Glavni dejavniki so:

• Voda – nujna za aktivacijo encimov in celične procese.
• Temperatura – vsaka vrsta ima optimalno temperaturno območje; prehladno ali prevroče zavira kalitev.
• Kisik – potreben za celično dihanje; vodno zasičena tla brez zraka lahko preprečijo vzklitje.
• Svetloba ali tema – pri nekaterih vrstah svetloba spodbuja kalitev, pri drugih je potrebna tema.
• Fizični in kemični sprožilci – mehanska poškodba ovoja (scarifikacija), požar (pri nekaterih travnih rastlinah), dim, požgan substrat, ali določene kemikalije lahko sprožijo kalitev.

Dormanca (obdobje mirovanja) in hibernacija

Semena pogosto vstopijo v obdobje mirovanja ali dormanco, ki prepreči kalitev, tudi če so takrat prisotni osnovni pogoji (voda, temperatura). Obdobje mirovanja je odvisno od notranjih sprememb v semenu (npr. neprebavljene inhibitorne snovi, neprebujen zarodek) in je pogosto prilagoditev, ki zagotavlja, da seme vzklije ob ugodnih letnih obdobjih.

Po drugi strani se v besedilu omenja hibernacija kot okoljski sprožilec — z drugimi besedami, hibernacija se lahko konča, ko določeni dogodki v okolju (npr. sezonski premik temperature, dolgotrajna zmrzal, požar) odstranijo pogoje dormance ali aktivirajo biokemične poti, ki sprožijo kalitev. Včasih so to le temperatura in voda, včasih pa morajo semena prestati hladno obdobje (stratifikacijo) ali prejeti fizično poškodbo ovoja.

Hormoni in molekularni nadzor

Kalitev je regulirana z ravnovesjem rastlinskih hormonov: abscizna kislina (ABA) običajno vzdržuje dormanco, medtem ko gibberelini (GA) spodbujajo sproščanje hranil in rast. Povečanje GA ali zmanjšanje ABA pogosto vodi do aktivacije encimov, ki razgradijo rezervne snovi in omogočijo rast radikle.

Kalitev spor

Kalitev spor nima vedno istega poteka kot kalitev semen. Spore so pogosto bolj enostavne strukture in nimajo shranjenih velikih rezerv; pri prenašalcih spor, ki so nižje rastline in glive, se tvori veliko število spor, od katerih le majhen odstotek vzklije. Spore lahko zahtevajo specifične pogoje (vlažnost, svetloba, temperaturo) ali posebej primerno podlago (npr. razpadlo organsko snov za glive) za razvoj v gametofit ali hifo.

Ekološke strategije in prilagoditve

Različne rastline uporabljajo drugačne strategije za povečanje verjetnosti uspešne kalitve in preživetja mladih rastlin:

• Proizvodnja velikega števila spor ali semen (r strategija) – povečanje verjetnosti, da vsaj nekaj primerkov preživi.
• Vlaganje v posamezno seme z veliko rezervami in močnim ovojem (K strategija) – večja verjetnost uspešne začetne rasti.
• Časovno usklajevanje z letnimi časi (dormanca in stratifikacija) – vzklijejo ob ugodnih pogojih.
• Posebne metode širjenja – žuželke, ptice, sesalci, voda, veter ali celo ognjeni sprožilci.

Plodovi in semena

Zahteve za plodove so enake kot za semena. Plod je namreč seme z eno ali več dodatnimi plasti, pridobljenimi iz delov cveta (npr. mesnato ovoje pri sadežih), ki pogosto služi zaščiti in širjenju semena s pomočjo živali ali drugih mehanizmov.

Zaključek

Kalitev je kompleksen, vrstno-specifičen proces, ki ga sestavljajo fizikalni, kemični in biokemični dogodki. Razlike med sporami in semeni – predvsem v zgradbi, hranilnih zalogah, življenjski dobi in strategijah širjenja – določajo različne pogoje in mehanizme vzklitja. Razumevanje teh razlik je pomembno za botaniko, gozdarstvo, kmetijstvo in varstvo rastlinskih vrst.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je kalitev?

V: V čem se spore razlikujejo od semen?

V: Kaj se mora zgoditi, da semena vzklijejo?

V: Ali so plodovi podobni semenom, ko gre za kalitev?

Išči po črki