Back to chapter

34.1:

מבוא לגיוון צמחים

JoVE Core
Biologia
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Biologia
Introduction to Plant Diversity

Idiomas

COMPARTILHAR

לפני שצמחים עברו ליבשה מהים היבשות היו צחיחים. עכשיו מיליוני מיני חיידקים, צמחים ובעלי חיים חיים ביבשה, וההתפתחות של צמחי היבשה היא זו שהפכה את כל זה לאפשרי. כדי להבין את המהפכה המדהימה זו, ראשית יש להבין מהם הצמחים בדיוק, וכיצד הם התפתחו כדי לעמוד באתגרי החיים על היבשה.ישנם מאפיינים מסוימים שכל הצמחים חולקים מהעצים הגבוהים ביותר ועד לטחב הקטן ביותר. ראשית, כל הצמחים הם איקריוטים רב-תאיים. שנית, צמחים מייצרים את הפיגמנט הפוטוסינתטי כלורופיל באברונים הנקראים כלורופלסטים, מה שמאפשר להם לייצר מזון משלהם באמצעות אנרגיה מהשמש.שלישית, לכל הצמחים יש תאים המוקפים בקירות עשויים תאית. לבסוף, לכל הצמחים יש מחזור חיים המאופיין חילופין של דורות, המוגדרים כמעבר בין שלבים רב-תאיים הפלוידים ודיפלואידים לאורך מחזור החיים. כאן, דורות מתייחסים לשני שלבים רב-תאיים שונים במחזור החיים שלב אחד הוא הגמטופיט הפלואיד הגמטופיט מייצר גמטות על ידי מיטוזה, המתמזגות במהלך ההפרייה ליצירת תא דיפלואידי שעובר לאחר מכן מיטוזה כדי להתפתחות לספורופיט הספורופיט, בתורו, מייצר נבגים הפלואידים על ידי מיוזה ומשלים את המחזור על ידי הולדת גמטופיטים חדשים.למרות שכל הצמחים חולקים מאפיינים אלה, ישנם הבדלים בולטים בין שושלות הצמחים המגוונות באופן שבא לידי ביטוי חלק מהתכונות הללו. צמחי אדמה מתחלקים לשלוש קבוצות עיקריות, הצמחים הלא-וסקולריים, צמחי וסקולריים ללא זרעים וצמחי הזרעים. כל אחת מהקבוצות הללו מכילה אלפי מינים רבים עם התקדמות הזמן האבולוציוני, שלוש הקבוצות פיתחו תכונות שונות המאפיינות אותן מרקמת וסקולרית, להתפתחות הפירות.יחד, התאמות אלה אפשרו לצמחים לשלוט ברוב הביומות היבשתיות.

34.1:

מבוא לגיוון צמחים

From Water to Land

Kingdom Plantae first appeared about 410 million years ago as green algae transitioned from water to land. This land was a relatively uncolonized environment with ample resources. Terrestrial environments also offered more light and carbon dioxide, required by plants to grow and survive.

However, the stark differences between land and sea posed a formidable challenge to early colonizing species prompting many new adaptations that have resulted in the wide variety of plant forms observed today.

One early adaptation was the development of an outer waxy coating, called a cuticle. Cuticles serve to protect plants from desiccation, by trapping moisture inside. However, this adaptation prevented the direct exchange of gases across the surface of plants. As a result, pores developed on the outer surfaces of plants that allowed the absorption of carbon dioxide and release of oxygen.

Additional structures were necessary to facilitate the transport of water and nutrients from soil to the superior portions of the plant. As a result, vascular tissue developed that not only serves to transport water and nutrients to all areas of the plant but also provided structural support as stems grow taller and stronger.

To accommodate reproduction on land, terrestrial plants developed gametangia – reproductive structures that protect gametes and embryos from the harsh environment outside the plant. In males, this structure is called the antheridia, while in females, it is called the archegonia.

Different strategies evolved to facilitate the transport of sperm from the antheridia to the eggs within the archegonia. These include sperm swimming from one structure to the next, being carried by the wind, or being transported by pollinators like bees and birds. The specific mode used is unique to each classification of plants. Following fertilization, eggs are retained within the archegonia to protect and nourish the developing embryo, or sporophyte.

Another major reproductive adaptation was the generation of seeds. Though not all terrestrial plants are seeded, seeds are advantageous for many reasons. Without these structures, plants require moist environments to transport gametes from one place to another. Often in seedless plants, male and female spores are approximately the same size and both travel. However, seeded plants generally contain small male spores adapted to be highly mobile, called pollen grains, which travel to female gametophytes to deposit sperm directly to the egg. Once fertilization occurs, a seed forms that contains the plant embryo and a supply of nutrients.

These adaptations have created plant species well adapted to life in terrestrial environments.

Major Lineages of Plants

Though countless varieties of plants now exist, all can be divided into one of three groups: non-vascular, vascular seedless, and vascular seeded. Non-vascular plants are the most ancestral and least complex, including mosses, liverworts, and hornworts. Next, the vascular seedless plants include ferns and horsetails, and were the first group to evolve a vascular transport system. The last group, vascular seeded plants, includes all remaining species. This group is the most diverse and occupies the broadest range of habitats, and is split into two major sub-groups, angiosperms, and gymnosperms. Angiosperms include all flowering and fruiting plants, with pollen carried by the wind or transported by pollinators. Gymnosperms are non-flowering plants, including conifers, cycads, and ginkgo trees. These species produce bare seeds not protected by fruit and pollen carried by wind.

Leitura Sugerida

Ziv, C., et al. (2018). "Multifunctional Roles of Plant Cuticle During Plant-Pathogen Interactions." Front Plant Sci 9: 1088. [Source]

Gupta, R. and R. Deswal (2014). "Antifreeze proteins enable plants to survive in freezing conditions." J Biosci 39(5): 931-944. [Source]