Taimemorfoloogia

Allikas: Vikipeedia
Miks on taimed sellised, nagu nad on? Vastust sellele küsimusele otsibki taimemorfoloogia.

Taimemorfoloogia ehk fütomorfoloogia on õpetus taimede kujust ja välisstruktuuridest, nende paiknemisest ja nende muutumistest ontogeneesis ja fülogeneesis. [1] Taimemorfoloogia erineb taimeanatoomiast selle poolest, et taimeanatoomia uurib taime sisestruktuure, seda eriti rakutasandil. [2] Taimemorfoloogia on oluline taimede määramisel.

Eesmärgid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Taimemorfoloogia on teadus, mis käsitleb taimede arengut, kuju ning struktuure, mille abil saaks võrrelda ning selgitada taimede omavahelisi sarnasusi. [3] Taimemorfoloogial on nelja tüüpi käsitlusi ning iga käsitlus on seotud teiste bioloogia alaste teadustega. Alad, millega taimemorfoloogia tegeleb, on järgnevad:

  • Võrdlev morfoloogia, milles vaadeldakse erinevate taimede, mis võivad olla nii samast kui eri liikidest, struktuure ja luuakse nende vahel võrdlusi ning vormistatakse ideid nende sarnasuste põhjal. Kui arvatakse, et taimestruktuurid on pärinenud samast geneetilisest suguliinist, nimetatakse taimestruktuure homoloogilisteks. Näiteks on männi-, tamme- ning kapsalehed väga erineva kujuga, ent neil kõigil on sarnane ülesehitus. Samal ajal ei piirduta vaid sellega, vaid võib kerge vaevaga leida, et kaktuse asteldel on samasugune ülesehitus nagu tavalistel lehtedel ning väita, et kaktuseastlad on homoloogilised laiade lehtedega. Võrdlev morfoloogia kattub taimeevolutsiooni ning paleobotaanika teadustega.
  • Taimemorfoloogia uurimine erinevates suurusjärkudes. Kõige väiksemal tasandil uuritakse taimede organelle, mida on võimalik näha vaid elektronmikroskoobi abiga ning veidi suuremalt tegeleb tsütoloogia teadus, mida on võimalik teostada valgusmikroskoobi abiga. Siinkohas kattub morfoloogiateadus taimeanatoomiaga. Kõige suuremalt võidakse uurida taime üleüldist kasvamist ning tema sise- ja välisarhitektuuri, näiteks võib uurida, et miks puu oksad kasvavad nõnda, nagu nad kasvavad.
  • Taimearengu uurimine terve tema eluea jooksul. Loomad kasvatavad kõik oma kehaosad varajastel eluetappidel ning neid ei teki peale sündi juurde, ent taimed kasvavad ning taastavad oma struktuure terve oma elu. Elustaimel on alati olemas embrüonaalseid kudesid ehk totipotentseid rakke. Taimestruktuuride lõplik kuju on mõjutatud nii taime arenguhetkest kui ka keskkonnas valitsevatest oludest. Vaadeldakse ja võrreldakse kasvutoimiguid, -põhjuseid ja lõplikku tulemust ning siinkohas teadus kattub taimefüsioloogia ja ökoloogia valdkondadega.

Taimemorfoloogia kui võrdlev teadus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Selleks, et oleks võimalik luua võrdlusi taimestruktuuride sarnasuste vahel samade või eriliikide vahel, on vajalik leida nende sarnasuste põhjusi. Üleüldiselt mõjutavad ning piiravad taimekuju geneetiline materjal, füsioloogia ja/või ümbritsevast keskkonnast tulenevad prioriteetide muutused. Seetõttu ongi võimalik leida kaht bioloogilist põhimõtet:

  1. Homoloogia – Erinevate liikide taimestruktuurid on sarnased, sest neil on olemas ühine eellane.
  2. Konvergents – Erinevate liikide taimestruktuurid on sarnased, sest nad omastasid keskkonnas ellujäämiseks sarnaseid kohastumusi.

Taimeevolutsioonis on vajalik mõista, et millised tunnused on arenenud homoloogia või konvergentsi tõttu. Ainult nõnda on võimalik luua fülogeneetilisi sugupuid, mille abiga on võimalik luua taimede arengust uusi seoseid ning teadmisi.

Taimerakud[muuda | redigeeri lähteteksti]

Taimemorfoloogia uurib nii taimede vegetatiivsed osi kui ka paljunemisorganeid. Vegetatiivsed osad jagunevad kahte gruppi: varrestikusüsteem, mis sisaldab varsi ning lehti, ning juurestikku. Need kaks süsteemi on olemas peaaegu kõikidel soontaimedel ning need loovad ühtse tausta tervele taimemorfoloogia teadusele. Paljunemiselundid on see-eest palju rohkem varieeruvad ja mõnda tüüpi elundeid on olemas vaid teatud taimegruppidel. Näiteks lilled ning viljad on olemas vaid katteseemnetaimedel, eoskuhjad vaid sõnajalgtaimedel ja käbid ainult paljasseemnetaimedel. Sellepärast aitab paljunemisorganite omaduste tundmine palju enam taime määramisel kui vegetatiivsete omaduste mõistmine.

Taimemorfoloogia abi taimede määramisel[muuda | redigeeri lähteteksti]

Botaanikud kasutavad taimeliikide eristamiseks nende morfoloogilisi tunnuseid. Kui taimeliigi tunnuseid kasutatakse liigi kirjeldamiseks või määramiseks, siis nimetatakse neid tunnuseid diagnostilisteks või võtmetunnusteks. Need tunnused jagunevad kvalitatiivseteks ning kvantitatiivseteks tunnusteks.

1. Kvantitatiivsed tunnused on arvulised tunnused: nt. mingil taimeliigil on oksa tipus alati kolm lehte ning iga leht on 10–12 mm lai. 2. Kvalitatiivsed tunnused on suhtelised tunnused: lehe kuju, õite värv, karvasus jne.

Taimeliikide määramiseks on mõlemad tüüpi tunnused väga tähtsad, kuid kvalitatiivsed tunnused võivad mõnikord määrajates tekitada arusaamatusi. Näiteks võib tekkida probleeme, kui on palutud määrajas valida, et kas määrataval taimel on süstjasneerjad või peenmunajassüdamjad lehed. Seda muret lahendab vaid haridus taimevaldkonnas.

Taimeareng[muuda | redigeeri lähteteksti]

Taimeareng on protsess, millest tulenevad ning võtavad oma lõpliku kuju kõik taimeorganid, ning seda toimingut uuritakse nii taimeanatoomias, -füsioloogias kui ka -morfoloogias. Taimeareng erineb täielikult selgroogsete loomade arengust. Kui loomaembrüo alustab arenemist, siis kõik kehaosad, millega ta hakkab elama, arenevad välja juba enne sündi. Kui loom sünnib või koorub munast, siis tal on kõik kehaosad olemas ning need kasvavad ainult suuremaks. Taimed see-eest tekitavad koguaeg juurde uusi kudesi ning struktuure meristeemrakkude abil [4] , mis asetsevad taime tippudel või täiskasvanud kudede vahel. Järelikult on elusal taimel alati olemas embrüonaalsed koed, mis võivad areneda uuteks taimeosadeks.

Taimekoed omavad emergentseid võimeid - kui koed arenevad hakkavad teineteisega koostööd tegema, siis nad saavad uusi omadusi, mida kudet eraldi vaadeldes ei oleks võimalik avastada. [5] Teisisõnu ei ole võimalik ette ennustada rakkude omadusi teades igat taimes leiduvat molekuli, samamoodi kui pole võimalik ennustada taimestruktuuride omadusi teades iga raku omadust.

Taimekasv[muuda | redigeeri lähteteksti]

Soontaim alustab oma arengut üksikrakulisest sügoodist, mis areneb kui taime spermarakk viljastab taime munaraku. Sellest momendist areneb sügoodist embrüogeneesi teel embrüo. Esialgselt tekkivad rakud jaotavad ennast nõnda, et ühest otsast saab esmajuur, ning otsast areneks välja esimene võrse. Seemestaimedel areneb embrüo välja ühest või enamast idulehest. Embrüogeneesi lõpuks on taimel kõik eluvajalikud organid olemas.

Niipea kui embrüo idaneb seemnest või areneb välja vanemtaimest, alustab ta organogeneesiga lisaorganite (nt. lehtede, varte ning juurte) loomist. Uued juured arenevad välja juurte otstes asetsevast meristeemkihist, ning võrse tipus olevad meristeemrakud arenevad varteks ning lehtedeks. Taimel tekivad oksad siis, kui väike hulk diferentseerumata meristeemrakke jääb alles kuhugi varre keskele ning need rakud hakkavad kasvama samamoodi, kui tavalised juure- või varretipus olevad meristeemrakud.[6] Meristeemrakkudest tekkivat kasvu nimetatakse primaarkasvuks ja kambiumis tekkivat rakkude jagunemist, mille tõttu laieneb juur või võrse paksus, nimetatakse sekundaarkasvuks. [7]

Rakujagunemisele lisaks võib taim kasvada rakupikenemisega: taimerakk ei jagune, vaid pikeneb oma kasvult. Kõik taimerakud ei kasva sama pikaks. Kui rakud ühelt varrepoolelt kasvavad kiiremini ning pikemini kui teiselt poolt, siis vars paindub ja kasvab sinnapoole, kus asetsevad aeglasemad ning lühemad rakud. Selline suunaline kasv võib ilmneda teatud keskkonnamõjuri olemasolu tõttu, näiteks valguse, gravitatsiooni, vee või füüsilise kontakti tõttu.

Morfoloogiline varieeruvus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Näide lehtedevahelise varieeruvuse asukohalise mõjudest ühelt Ambrosia trifida taimelt. Jagunenud lehed on pärit maa lähedalt, aga jagunemata lehed on pärit taime tipust.

Taimedel esineb naturaalne verieeruvus nii vormilt ning struktuurilt. Samal ajal kui kõik organismid on üksteisest erinevad, esineb taimedel ainüksi ühel isendil samade organite kuju ning struktuuri muutusi. Näiteks on lehed oma kuju ning suuruse poolest erinevad vastavalt sellele, kas leht asetseb päikesel küljel või mitte. On määratud kolme tüüpi varieeruvuspõhjuseid: asukohalisi, keskkonnalisi ning ajalisi.

Asukohalised varieeruvused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kuigi taim kasvatab sama organit (nt. lehte) mitu korda, ei ole ükski taimeorgan samasugune. Näiteks võivad lehtede suurus taimeoksal teineteisest erineda vastavalt nende paiknemisele. Võib juhtuda, et tüvele lähedamal kasvavad lehed suuremaks kui oksa tipus olevad lehed ning see erinevus pole üldsegi tingitud sellest, et tüvele lähemal olevad lehed on vanemad, sest see nähtus kordub isendi igal oksal ning esineb igal sama liigi isendil.

Keskkonnalised põhjused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Siinkohas uued struktuurid võtavad valmimisel teistsuguse kuju kui tavaliselt, sest nad on mõjutatud keskkonnateguritest. Seda muutust võib täheldada veetaimede puhul. Veepinnale jõudes peab taim hakkama saama õhuga ehk hakkama elama uues keskkonnas. Seetõttu kasvad taimel veepinnale lehed ning õied.

Juveniilsus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Noore taime organid ning koed erinevad vastavalt taime vanusele. Seda fenomeni nimetatakse juveniliissuseks (ingl. juvenility). Näiteks kasvatavad noored puud pikemaid ja peenemaid tüvesid, et kasvada kõrgemaks kui ümbritsevad taimed. Samuti ei kuluta noor taim oma ressursse okste kasvatamiseks ning teeb seda alles hilisemal arenguperioodil. Samuti on varajasemad lehed suuremad ja peenemad ning võivad niivõrd palju erineda täiskasvanu taime lehtedest, et munevad putukad, kes muidu neid taimi sööks, ei tunne noore puu lehti ära.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Lingid huvilistele[muuda | redigeeri lähteteksti]

Eesti Maaülikooli teadusdoktori Marge Starandi e-kursuse "Taimefüsioloogia biokeemia alustega" materjal

Üleeuroopalise loodusteadusprojekti "Key to Nature" jaoks loodud eestikeelsed looma- ja taimemäärajad

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Raven, P. H., R. F. Evert, & S. E. Eichhorn. Biology of Plants, 7th ed., page 9. (New York: W. H. Freeman, 2005). ISBN 0-7167-1007-2.
  2. Evert, Ray Franklin and Esau, Katherine (2006) Esau's Plant anatomy: meristems, cells, and tissues of the plant body - their structure, function and development Wiley, Hoboken, New Jersey, page xv, ISBN 0-471-73843-3
  3. Harold C. Bold, C. J. Alexopoulos, and T. Delevoryas. Morphology of Plants and Fungi, 5th ed., page 3. (New York: Harper-Collins, 1987). ISBN 0-06-040839-1.
  4. Bäurle I, Laux T. Apical meristems: the plant's fountain of youth. Bioessays. 2003 Oct;25(10):961-70. Review.PMID 14505363
  5. Leopold, A. C. Plant Growth and Development, page 183. (New York: McGraw-Hill, 1964).
  6. Brand U, Hobe M, Simon R. Functional domains in plant shoot meristems. Bioessays. 2001 Feb;23(2):134-41. Review.PMID 11169586
  7. Barlow P. Patterned cell determination in a plant tissue: the secondary phloem of trees. Bioessays. 2005 May;27(5):533-41.PMID 15832381