הפרח הוא איבר הרביה של הצמח. יש בו בדרך כלל איברים זכריים (אבקנים ובהם אבקה המכילה את תאי הזרע) ואיברים נקביים (שחלה המכילה ביציות, ממנה עולה עמוד עלי וצלקת בראשו). לאחר ההפרייה, השחלה עם הביציות מתפתחת לפרי ובו זרעים.
כתבו: מיכאל אבישי ואורי פרגמן-ספיר
תהליך זה, המוכר לנו מצמחי נוי רבים, משתייך לקבוצת הצמחים הנפוצה והגדולה של הצמחים העילאיים הנקראת "מכוסי הזרע". אלה הם צמחים בעלי פרחים, אשר זרעיהם ארוזים וסגורים ברקמות פרי, כמו תפוז ותפוח. זוהי קבוצה צעירה מבחינה אבולוציונית. נציגיה המובהקים הופיעו רק לפני כ-123 מיליון שנה (עידן הקרטיקון), והפכו לקבוצה הנפוצה והמגוונת ביותר כבר לפני כ–85 מיליון שנה. הצלחתם נובעת מאופי מערכת הרבייה שלהם הכוללת כאמור את הפרח והפרי.
התפתחות הפרחים השונים אפשרה לראשונה באבולוציה העברה יעילה ומדויקת של אבקה (תאי זרע) על ידי חרקים ובעלי חיים אחרים מצמח אחד למשנהו. זהו תהליך בעל חשיבות גדולה בצמחים, אשר ברובם מושרשים, חסרי ניידות וחסרי התנהגות. העברת האבקה בין הצמחים מאפשרת הכלאה הדדית (outcrossing) ובעצם טריפת "הקלפים הגנטיים" ויצירת רבגוניות גנטית. רבגוניות זו יצרה טיפוסים גנטיים חדשים בעלי התאמות למגוון בתי גידול אשר התפשטו למקומות חדשים.
הפרח בנוי באופן בסיסי מאיברים דמויי עלים. ניצן הפרח נבדל מנצר העלים בצימוח מסוים (determinate) ופעילות ניצן אמירי במשך פרק זמן מסוים וחד-פעמי. נצר העלים מאופיין בצימוח בלתי מסוים (indeterminate) העשוי להימשך פרק זמן ארוך. בפרחים הפרימיטיביים, אברי הפרח סדורים לאורך ציר הפרח בתברוגת יחידה כמו במגנוליה לעומת זאת בפרחים משוכללים יותר אברי הפרח מסודרים בדורים כמו בצבעוני. עם זאת אין בחיק עלי הפרח ניצן כמו בחיק עלים שלאורך הגבעול. כיוון התמיינות הניצן להתפתח לעלים או לפרח, נתון לבקרה גנטית, כימית וסביבתית. על פי תגובת הצמח לתנאי סביבה שונים (כלומר לאיזה גירוי הם זקוקים כדי לשנות את כיוון ההתמיינות) מבחינים בין צמחי לילה ארוך (צמחי יום קצר) וצמחי לילה קצר (צמחי יום ארוך) וצמחים אדישים לאורך הלילה. התגובה כולה מוכרת בשם פוטופריודיזם.
במגנוליה הנחשבת לקדומה, מצעית הפרח מאורכת - דמויית קונוס וחלקי הפרח גדולים ומרובים. רוב הפרחים נחשבים למפותחים יותר ובהם ציר הפרח מתקצר, פרקיו צפופים ומספר אברי הפרח (עלי גביע, כותרת, מאבקים ועלי שחלה) מוקטן בצורה משמעותית. בפרח טיפוסי יש 4 סוגים של איברים שתפקודם השתנה. אמנם לא תמיד מוצאים את כולם בפרח אולם הסדר שלהם מבחוץ פנימה קבוע. דוגמא קיצונית לפרח בו חסרים חלק מהאיברים הוא פרח עץ החרוב בו חסרים עלי גביע וכותרת ורק אברי המין נשמרו.
ארבעת האברים של הפרח:
(1) עלי הגביע (sepals) יוצרים את הגביע (calyx) מהווים את הדור החיצוני ביותר של מעטפת הפרח. עלי הגביע בדרך כלל ירוקים ודומים לעלים רגילים, הם מגינים על חלקי הפרח הפנימיים יותר.
(2) עלי הכותרת (petals) בונים יחד את הכותרת (Corolla). אלה הם בדרך כלל עלים צבעוניים המפרסמים את הפרח ומושכים אליו חרקים או בעלי חיים נוספים. בפרחים רבים התפתחו בכותרת צופנים המפרישים צוף המשמש גמול מזון לחרקים ובעלי חיים אחרים מבקרים. עלי כותרת רבים הם בעלי דגמים (ניקוד, פספוס או כתמים) המכוונים את החרקים אל מקום הצופנים או אזור האבקנים (אשר לעיתים גם מהווים מקור מזון). מבחינים בין כותרת מאוחה הנוצרת על ידי איחוי עלי הכותרת הבודדים בשוליהם (לדוגמא חבלבל) וכותרת מפורדת (לדוגמא ורד). הכותרת נכונה (regular) היא כאשר עלי הכותרת זהים ויש לפרח סימטריה מעגלית (לדוגמא אדניון). כותרת בלתי נכונה (irregular) היא כאשר קיימים הבדלים בין עלי הכותרת השונים בצורה, גודל ובעמדה ויש לפרח רק מישור סימטריה אחד (לדוגמא טופח ריחני). ההבדלים בכותרת בין מיני הצמחים השונים התפתחו באבולוציה מקבילה להתפתחות בעלי חיים מאביקים (בעיקר חרקים) שונים. באופן כללי מספר עלי הכותרת לרוב זהה למספר עלי הגביע ומקומם-עמדתם – לסירוגין עם עלי הגביע.
(3) אבקנים (Stamens) – המהווים את האיבר בו נוצרים תאי המין הזכריים וממנו הם מתפזרים בשעת ההאבקה.
(4) עלי שחלה (Carpels) – המהווים את האיבר בו נוצרים תאי המין הנקביים ומתפתחים לאחר מכן לכל הפרי או לחלקו.
כל ארבעת אברי הפרח מחוברים בסדר קבוע על ציר הפרח, המכונה מצעית (receptacle). חלק הגבעול המחבר את מצעית הפרח לצמח מכונה עוקץ הפרח (pedicel).
תפרחות
יחד עם המגמה האבולוציונית להקטנת והפשטת מבנה הפרח מופיעה במכוסי הזרע מגמה לקיבוץ הפרחים לצורות שונות של תפרחות (inflorescence) – למשל "קרקפת" במשפחת המורכבים, "סוכך" במשפחת הסוככיים או שיבולת בדגניים – בכל הדוגמאות הללו הפרחים הבודדים קטנים ומספרם רב. בחלק מהתפרחות יש חלוקת עבודה בין קבוצות פרחים במיקומים שונים, למשל פרחים עקרים בשולי התפרחת עגולה הממלאים תפקיד במשיכת המאביקים, כמו במורן שסוע-עלים או בהידרנגיאה. וכמו הפרחים עקרים בראש תפרחת מצילות מצוייצות.
האבקה (Pollination)
גרגרי האבקה אינם מגיעים במישרין אל הביציות, אלא נלכדים על ידי צלקת – איבר מיוחד שנוצר ומתפתח מעלי השחלה. העברת גרגרי האבקה מהמאבק אל הצלקת מכונה "האבקה". רוב מכוסי הזרע הם בעלי האבקה הדדית, אולם האבקה עצמית (self pollination) איננה נדירה. היא מהווה מסלול, בטוח יחסית, לעומת האבקת חרקים או בעלי חיים אחרים. האבקה או הפרייה עצמית שכיחה בבתי גידול מסוימים, בחד-שנתיים או בסוגי עצים מסוימים כגון ערמונית (Aesculus). כמו כן מוצאים דגם רביה זה בצמחים פולשניים או צמחי חלוץ. במקרה זה די בצמח יחיד כדי ליצור אוכלוסיה שלמה.
עם זאת פיתחו מינים רבים מנגנון פיסיולוגי או מורפולוגי שעיקרו מניעה מוחלטת של האבקה עצמית באמצעות עקרות עצמית או אי-התאם עצמי תורשתי. בצמחים אחרים יש העדפה של אבקה זרה (מצמחים אחרים) אולם בהעדר אבקה זרה, יש קבלת אבקה עצמית (של אותו הצמח).
האבקה מתבצעת באמצעות חרקים, בעלי חיים אחרים (עטלפים, ציפורים, עכברים), רוח או מים. המאביקים הנפוצים ביותר הם חרקים בני משפחת הדבורניים.
האבקת רוח נפוצה בהרבה מינים של עצים ומלווה בייצור כמויות אבקה גדולות ויצירת צלקות בעלות שטח פנים גדול מאד כמו למשל צלקות מסועפות או מרובות ריסים. קבוצות אחרות עשבוניות של צמחים בעלי האבקת רוח הן משפחת הדגניים והסלקיים.
הפרייה
תחילת תהליך ההפריה בנביטת גרגיר האבקה על הצלקת. תנאי לנביטה הוא מציאות נוזל הצלקת הדביק – תמיסה מימית של סוכרים וחומרים אחרים – הגורמת לפריצה כמעט מיידית של הדופן הפנימי של גרגיר האבקה דרך פתח הנביטה בפני גרגיר האבקה. הפריצה שצורתה בתחילה רק בליטה – הופכת במהירות לנחשון החודר אל בין תאי הצלקת וצומח מטה אל תוך עמוד העלי. התוכן החי של גרגיר האבקה זורם אל תוך הנחשון לעבר הביציות ואילו דפנות גרגיר האבקה הריק נותרות דבוקות לפני הצלקת.
כאשר נחשון האבקה מגיע אל תא הביצית הוא חודר אליה. בהגיעו לשק העובר – קצה נחשון האבקה מתפרק בקצה ומשחרר שני גרעינים. אחד מהם מתמזג עם גרעין הביצית ומתפתח בהמשך לגוף העובר והשני מתמזג עם גרעיני שק העובר שהופך לאחר מכן לרקמת תשמורת (אנדוספרם). תהליך זה ייחודי למכוסי הזרע ומוגדר כהפריה כפולה.
רביית בתולים (Apomixis)
בחלק מהצמחים קיים גם תהליך אחר: רביית בתולין. זוהי רבייה אל-מינית בה נוצרים זרעים שאינם תוצרים של הפרייה מינית, אלא התהוות עובר מתא ביצית לא מופרה – כמו למשל בזני הדרים רבים. לתהליך זה יש חשיבות רבה בריבוי צמחי תרבות בהם רוצים לשמור על תכונות צמח האם. במקרים רבים תחילת התהליך תלויה בגירוי חיצוני כמו למשל האבקה – אולם זהו גירוי רק לתחילת התהליך.
הפרי
לאחר הפרייה מוצלחת קומל הפרח מייד, ניתן לראות זאת בהאבקה מלאכותית אותה נבצע בצמחי נוי. הכותרת נושרת וההשחלה תופחת ומתפתחת. הפרי נוצר מהשחלה ולעיתים גם מחלקי פרח נוספים. יצירת זרעים מוגנים ברקמות פרי מאפשרת בשלב הראשון הגנה עליהם ובשלב השני דרכי הפצה שונות. מפירות טעימים הנאכלים על ידי בעלי חיים ומופצים על ידיהם (לדוגמא שזיף ואגס) ועד לפירות קוצניים הנתפסים בפרוות בעלי חיים (ובגרביים שלנו) (לדוגמא גזר) ופירות מכונפים העפים ומופצים ברוח (לדוגמא מכנף ואדר).
אחת ממשפחות הצמחים עם מגוון הפירות הגדול ביותר היא משפחת הוורדיים הכוללת את הדובדבן, העוזרר, התפוח, המשמש, השקד, תות השדה, הוורד ועוד.
להמשך קריאה על צמחים ללא פרחים