EVOLUCIJA RASTLIN: IZVORNO MODERNE RASTLINE - BIOLOGIJA - 2025

Razvoj rastlin lahko začela z sladkovodne skupine spominja na današnji zelenih alg in iz tega vse trenutne skupine izvira: mahovi, klub mahovi, horsetails, praproti, golosemenke in kritosemenke.

Za rastline je značilno, da so zelo raznolika skupina in z izjemno plastičnostjo. Z vidika evolucijske biologije omogočajo preučevanje pomembne vrste mehanizmov in edinstvenih dogodkov, na primer specifikacije s poliploidijo v angiospermih.

Vir: Avtor Maulucioni iz Wikimedia Commons

Med tem evolucijskim procesom, ki je povzročil to monofiletno skupino, so se pojavile novosti, kot je celična stena, sestavljena večinoma iz celuloze - polimera, sestavljenega iz ponavljajočih se enot glukoze.

Monofletno upoštevanje rastlin pomeni prvotno vključitev cianobakterij, kar je povzročilo raznolikost plastidov (vključno s kloroplasti, povezanimi s fotosintetskim procesom) z endosimbiotičnimi dogodki. Do tega dogodka je prišlo pri skupnem predniku te rodovine.

Pojavile so se tudi večceličnost (organizmi z več kot eno celico) in širjenje apikalnega meristema, vrsta asimetrične delitve celic in zadrževanje zigotov. Vendar je bila najbolj presenetljiva inovacija rastlin kolonizacija kopenskega okolja.

Spodaj bomo opisali nekaj splošnih vidikov evolucije rastlin, nato pa se bomo poglobili v izvor vsake skupine.

Evolucijski mehanizmi

Evolucijski mehanizmi, ki sodelujejo pri izvoru rastlin, so enaki, ki so povzročili spremembe v drugih živih skupinah: naravna selekcija in genetski ali genetski premik.

Darvinska naravna selekcija je mehanizem evolucije, ki je sestavljen iz diferencialnega reproduktivnega uspeha posameznikov. Ko so rastline imele določeno dedno lastnost (to je preneslo od staršev na otroke) in jim je ta značilnost omogočila, da so pustili več potomcev, se je ta morf v populaciji povečal.

Drugi mehanizem je gensko odnašanje, ki je sestavljeno iz naključne ali stohastične variacije frekvenc alelov.

Na enak način so kovolucijski procesi z živalmi igrali temeljno vlogo. Tako kot opraševanje in razprševanje semen v angiospermih.

Razvoj načrtov telesa rastlin

Sprememba telesnih načrtov rastlin je povezana s temeljnimi spremembami, ki so se pojavile v fazi sporofitov in gametofitov. Izvedene študije kažejo, da je bila haploidna faza prej kompleksnejša.

Vendar je ta trend doživel preobrat: gametofit se je začel kot najbolj opazna faza. Ta pojav je dravonsko povečal morfološko raznolikost od devonskega.

Geološka obdobja nastopa vsake skupine

Zapis o fosilih nam nudi neverjeten vir informacij o evoluciji vseh živih organizmov, čeprav ni popoln in ni popoln.

Briofiti, zelo preprosti organizmi, ki jim manjkajo žilna tkiva, so znani že od ordovicija.

Najstarejše plasti so sestavljene iz zelo preprostih struktur vaskularnih rastlin. Pozneje se je v devonskih in karbonskih vrstah pojavilo ogromno širjenje praproti, klubskega mahu, lovja in progymnosperms.

V девоnu so se pojavile prve semenske rastline. Tako so mezozojsko floro sestavljali predvsem posamezniki, ki spominjajo na gymnosperms. Nazadnje se v krede pojavijo angiospermi.

Evolucija alg

Alge so najbolj primitivna skupina. Njim ustreza izvor prve fotosintetske celice zaradi dogodka endosimbioze: celica je zaužila bakterijo s fotosintetskimi sposobnostmi.

To je dokaj sprejeta razlaga evolucije kloroplastov in velja tudi za mitohondrije.

Evolucija bryofitov

Verjamemo, da so briofiti prvi organizmi, ki se odvajajo od alg. Ustrezajo prvi skupini kopenskih rastlin. Njene glavne značilnosti so pomanjkanje koreninskega sistema in ožilja, sestavljenih iz ksilema in floema.

Briofiti so prvih 100 milijonov let od nastanka rastlin prevladovali v prazgodovinskih okoljih.

Evolucija vaskularnih rastlin brez semen

Vaskularne rastline brez semen

Vaskularne rastline so se začele diverzificirati v obdobju ogljika, zlasti v žilne rastline brez semen.

Tako kot bryofiti plavajoče gamete rastlin brez semen potrebujejo vodo, da se obe spolni celici srečata. Zaradi tega se domneva, da so bile prve oblike žilnih rastlin omejene na vlažno okolje, ki je dajalo prednost razmnoževanju.

Fosili in predniki vaskularnih rastlin segajo 420 milijonov let. Za organizme je bil značilen razvejan sporofit, neodvisen od gametofitske faze za njihovo rast in razvoj. Te posledice so nadomeščale njihovo majhnost - le redko so presegale petdeset centimetrov.

Ta ureditev je olajšala proizvodnjo spor in tako povečala verjetnost preživetja in razmnoževanja.

Najbolj primitivna skupina vaskularnih rastlin je sodobna vrsta likofitov (klubski mah, selaginela ter praproti ali izoette). Likofiti so se razvijali v močvirjih in na podobnih terenih, dokler orjaške oblike niso izumrle in majhne, ​​ki jih opazujemo danes.

Paprati sevajo odkar izvirajo iz devona, skupaj s svojci pa lasne repove in krtače praproti.

Pomen vaskularnega tkiva in korenin

Vaskularne rastline - kot pove že njihovo ime - imajo vaskularno tkivo, ki je razdeljeno na phloem in ksilem. Te strukture so odgovorne za prevod soli in hranil po telesu rastline.

Pridobitev lignificiranega tkiva je omogočila rastlinam, da se povečajo v velikosti v primerjavi z bryofiti. Ta stebla so preprečevala prekucanje in opuščanje ter bi lahko prevažala hranila in vodo do znatne višine.

Korenine po drugi strani omogočajo rastlinam, da se zasidrajo na površino tal, kar jim omogoča, da absorbirajo vodo in hranila. Korenine igrajo tudi temeljno vlogo pri tem, da rastlini omogočijo večje velikosti. Koreninski sistem, opažen v fosilih, je precej podoben trenutnemu.

Izvor korenin je v evolucijski zgodovini še vedno nejasen. Ni znano, ali so se pojavile v enem samem dogodku prednika vseh žilnih rastlin ali v več dogodkih - kar je znano kot konvergentna evolucija.

Evolucija vaskularnih semenskih rastlin

V ogljiku so rastline razvejane v dve veliki skupini semenskih rastlin: gymnosperms in angiosperms.

Evolucija gymnosperms

Sprva so sadike spominjale na praprot. Gimnospermi so rastline brez cvetov, ki so vse sevale v zelo podobnem vzorcu. Danes so najpogostejši bori in ciprese. Nekateri najstarejši primerki vključujejo ginke, cikade in gnetale.

Evolucija cvetočih rastlin: angiosperm

Cvetoče rastline ali angiospermi so rastlinska skupina, ki sestavlja večino rastlin, ki obstajajo na planetu Zemlja. Danes so razporejene povsod in vključujejo raznolike oblike kot drevesa, grmičevje, trate, polja pšenice in koruze ter vse običajne rastline, ki jih opazujemo s cvetjem.

Za očeta evolucijske biologije, Charlesa Darwina, je nenadni pojav te skupine predstavljal enigmatičen dogodek, ki je obsegal ogromno porazdelitev.

Danes skupina, ki je povzročila angiosperme, velja za neko skupino primitivnih gimnospermov - grmičasti organizem. Čeprav ni specifičnega kandidata, obstaja sum nekaterih vrst življenja z vmesnimi značilnostmi med obema skupinama, iz mezozojskega in paleozojskega obdobja.

Zgodovinsko gledano je bila ta transformacija sprejeta, saj si je enostavno predstavljati preoblikovanje struktur, ki lahko nosijo ovule (značilne za gymnosperme), v preproge. V zadnjem času ni več običajno aktivno iskati teh oblik prehoda.

Prvi fosili dreves (in drugi sledovi, kot so cvetni prah) segajo več kot 125 milijonov let.

Roža

Najpomembnejša novost dreves je cvetna struktura. Ugiba se, da so imeli primitivni cvetovi morfologijo trenutne magnolije, sestavljeno iz številnih preprog, prašnikov in koščkov perianth.

V smislu vizualnih in vonjalnih dražljajev cvet predstavlja privlačen organ za opraševanje. To so lahko vretenčarji (kot ptice in netopirji) ali nevretenčarji (kot čebele, osi ali muhe). Opraševanje predstavlja očitno prednost za rastlino: cvetni prah razprši veliko bolje kot veter.

Opraševanje je bilo izbran dogodek, ker več živali je obiskalo rastline, tudi pridelava semena. Tako je vsaka sprememba, ki je v trenutku povečala obisk, posamezniku nudila veliko selektivno prednost.

Na primer, cvetoče rastline, ki so z določeno naključno mutacijo začele izločati hranilo, ki je pritegnilo opraševalca, so imele selektivno prednost pred svojimi vrstniki, ki jim ta lastnost primanjkuje.

Poleg tega sadje predstavlja tudi žival, ki ga porabi, nagrado, bogato z energijo. Po prebavi žival pokvari in s tem razprši semena. Na primer, veliko ptic in netopirjev igra nepogrešljivo vlogo kot razpršilci semen v gozdovih.

Reference

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologija: znanost in narava. Pearsonova vzgoja.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Vabilo na biologijo. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolucijska analiza Dvorana Prentice.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolucija Sinauer.
5. Raven, PH, Evert, RF, in Eichhorn, SE (1992). Biologija rastlin (letnik 2). Sem obrnil.
6. Rodríguez, EV (2001). Fiziologija pridelave tropskih pridelkov. Uredništvo Univerze v Kostariki.
7. Taiz, L., in Zeiger, E. (2007). Fiziologija rastlin. Univerza Jaume I.