EVOLUCE ROSTLIN: PŮVODNĚ MODERNÍ ROSTLINY - BIOLOGIE - 2025

Evoluce rostlin možná začal sladkovodní skupinou připomínající dnešní zelených řas a z toho všechny aktuální skupiny pocházeli: mechy, klub mechy, přesličky, kapradiny, nahosemenné a krytosemenné rostliny.

Rostliny se vyznačují velmi rozmanitou skupinou a pozoruhodnou plasticitou. Z hlediska evoluční biologie umožňují studovat důležitou řadu mechanismů a jedinečných událostí, například speciaci polyploidií v angiospermech

Zdroj: Maulucioni, z Wikimedia Commons

Během tohoto evolučního procesu, který dal vznik této monofylické skupině, se objevily inovace, jako je buněčná stěna tvořená hlavně celulózou - polymer tvořený opakujícími se glukózovými jednotkami.

Monofyletické uvažování o rostlinách znamená počáteční inkorporaci cyanobakterií, které vyvolaly různé plastidy (včetně chloroplastů souvisejících s fotosyntetickým procesem) endosymbiotickými událostmi. Tato událost nastala u společného předka této linie.

Objevila se také mnohobuněčnost (organismy s více než jednou buňkou) a proliferace apikálního meristému, druh asymetrického buněčného dělení a zygotické retence. Nejvýraznější novinkou rostlin však bylo kolonizovat pozemské prostředí.

Níže popíšeme některé obecné aspekty vývoje rostlin a poté se ponoříme do původu každé skupiny.

Evoluční mechanismy

Evoluční mechanismy podílející se na původu rostlin jsou stejné jako ty, které vyvolaly změny v jiných živých skupinách: přirozený výběr a genetický nebo genetický drift.

Darwinovský přirozený výběr je mechanismem evoluce, který se skládá z rozdílného reprodukčního úspěchu jednotlivců. Když rostliny měly určitou dědičnou charakteristiku (tj. Přecházely z rodičů na děti) a tato vlastnost jim umožnila opustit více potomků, tato morfologie se v populaci zvýšila.

Druhým mechanismem je genový drift, který se skládá z náhodné nebo stochastické variace frekvencí alel.

Stejně tak hrály zásadní roli koevoluční procesy se zvířaty. Jako opylení a rozptyl semen v angiospermech.

Vývoj plánů těla rostlin

Změna tělesných plánů rostlin souvisí se základními změnami, ke kterým došlo ve fázi sporofytů a gametofytů. Provedené studie naznačují, že haploidní fáze byla dříve složitější.

Tento trend však prošel obrácením: gametofyt začal být nejviditelnější fází. Tento jev drasticky zvýšil morfologickou rozmanitost od devonu.

Geologická období výskytu každé skupiny

Fosilní záznam nám poskytuje neuvěřitelný zdroj informací o vývoji všech živých organismů, i když není dokonalý a není úplný.

Bryophytes, velmi jednoduché organismy postrádající vaskulární tkáně, jsou známy od ordoviku.

Nejstarší vrstvy se skládají z velmi jednoduchých struktur cévnatých rostlin. Pozdnější, v devonském a karbonském, došlo k obrovskému množení kapradin, klubových mechů, přesliček a progymnospermů.

V devonu se objevily první semenové rostliny. Mezozoická flóra tedy sestávala hlavně z jedinců připomínajících gymnospermy. Nakonec se v křídle objeví angiospermy.

Evoluce řas

Řasy jsou nejprimitivnější skupinou. Tomu odpovídá původ první fotosyntetické buňky v důsledku endosymbiózy: buňka přijala bakterii s fotosyntetickou kapacitou.

Toto bylo docela přijatelné vysvětlení pro vývoj chloroplastů, a to platí také pro mitochondrie.

Evoluce mechorostů

Předpokládá se, že mechorosty jsou prvními organismy, které se liší od řas. Odpovídají první skupině rostlinných rostlin. Její hlavní charakteristika je nedostatek kořenového systému a cévního systému složeného z xylemu a phloemu.

Prvních 100 miliónů let od vzniku rostlin dominovaly pravěké prostředí Bryophytes.

Vývoj vaskulárních bezsemenných rostlin

Vaskulární bezsemenné rostliny

Vaskulární rostliny se začaly diverzifikovat v období karbonů, konkrétně na bezsemenné vaskulární rostliny.

Stejně jako mechorosty potřebují plavající gamety rostlin bez semen vodu, aby se obě pohlavní buňky setkaly. Z tohoto důvodu se předpokládá, že první formy cévnatých rostlin byly omezeny na vlhká prostředí, která podporovala reprodukci.

Fosílie a předci cévnatých rostlin sahají do 420 milionů let. Organismy byly charakterizovány rozvětveným sporofytem, ​​nezávislým na gametofytické fázi pro svůj růst a vývoj. Tyto důsledky byly vynaloženy na jejich malou velikost - zřídka překročily padesát centimetrů.

Toto uspořádání usnadnilo produkci spór a tím zvýšilo pravděpodobnost přežití a reprodukce.

Nejprimitivnější skupinou cévnatých rostlin jsou moderní druhy lykopytů (mechy klubové, selaginella, kapradiny nebo isoety). Lykofyty se vyvíjely v bažinách a podobných terénech, dokud obří formy nezanikly a ty malé, které dnes pozorujeme.

Kapradiny vyzařovaly od svého vzniku v devonštině spolu se svými příbuznými vlasové ocasy a kapradiny.

Význam cévní tkáně a kořenů

Cévní rostliny - jak napovídá jejich název - mají cévní tkáň, která je rozdělena na flom a xylem. Tyto struktury jsou zodpovědné za vedení solí a živin v těle rostliny.

Pořízení lignifikované tkáně umožnilo rostlinám zvětšit se ve srovnání s mechorosty. Tyto stonky zabraňovaly vyklápění a klesání a mohly transportovat živiny a vodu do značné výšky.

Kořeny na druhé straně umožňují rostlinám ukotvit se k povrchu půdy, což jim umožňuje absorbovat vodu a živiny. Kořeny také hrají zásadní roli v umožnění rostlinám dosáhnout větší velikosti. Kořenový systém pozorovaný ve fosiliích je docela podobný současnému systému.

Původ kořenů je v evoluční historii stále nejasný. Není známo, zda se objevily v jediné události v předku všech vaskulárních rostlin, nebo ve více událostech - což se nazývá konvergentní evoluce.

Vývoj rostlin cévních semen

V Uhlíku se rostliny rozvětvují do dvou velkých skupin semenných rostlin: gymnospermy a angiospermy.

Vývoj gymnospermů

Zpočátku sazenice připomínaly kapradiny. Gymnospermy jsou rostliny bez květů, které všechny vyzařovaly velmi podobným vzorem. Nejběžnější jsou dnes borovice a cypřiši. Mezi nejstarší exempláře patří ginkgos, cycads a gnetales.

Vývoj kvetoucích rostlin: angiosperm

Kvetoucí rostliny neboli angiospermy jsou skupinou rostlin, která tvoří většinu rostlin, které existují na planetě Zemi. Nyní jsou rozmístěny všude a zahrnují různé druhy stromů, keřů, trávníků, pole pšenice a kukuřice a všechny běžné rostliny, které pozorujeme s květinami.

Pro otce evoluční biologie, Charlese Darwina, náhlý výskyt této skupiny představoval enigmatickou událost, která překlenula obrovskou distribuci.

Dnes je skupina, která dala vznik angiospermům, považována za nějakou skupinu primitivních gymnospermů - keřovitý organismus. Přestože neexistuje žádný konkrétní kandidát, existuje podezření na některé formy života se středními charakteristikami mezi oběma skupinami, z období mezozoické a paleozoické.

Historicky byla tato transformace přijata, protože je snadné si představit transformaci struktur schopných nést vajíčka (typické pro gymnospermy) na kapry. V poslední době již není obvyklé aktivně hledat tyto formy přechodu.

První fosílie angiospermů (a dalších stop, jako jsou pylová zrna) se datují více než 125 milionů let.

Květina

Nejdůležitější novinkou angiospermů je květinová struktura. To je spekuloval, že primitivní květiny měly morfologii současné magnólie, tvořený mnoha carpels, tyčinek a kusů perianth.

Z hlediska vizuálních a čichových podnětů představuje květina pro opylovače atraktivní orgán. Mohou to být obratlovci (jako ptáci a netopýři) nebo bezobratlí (jako včely, vosy nebo mouchy). Být opylován představuje pro rostlinu jasnou výhodu: rozptyluje pyl mnohem lépe než vítr.

Vybraná událost byla opylování, protože čím více zvířat rostliny navštěvovala, také produkce semen. Jakákoli změna, která pozitivně zvýšila návštěvnost, okamžitě nabídla jednotlivci velkou selektivní výhodu.

Například kvetoucí rostliny, které určitou náhodnou mutací začaly vylučovat živinu, která přitahovala opylovače, měly selektivní výhodu oproti svým vrstevníkům, kteří postrádají tuto vlastnost.

Ovoce také představuje odměnu bohatou na energii pro zvíře, které je konzumuje. Po trávení se zvíře vyprázdní a tím rozptýlí semena. Například mnoho ptáků a netopýrů ovoce hraje nepostradatelnou roli jako rozptylovač osiva v lesích.

Reference

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologie: věda a příroda. Pearsonovo vzdělávání.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Pozvánka k biologii. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evoluční analýza. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Vývoj. Sinauer.
5. Raven, PH, Evert, RF, a Eichhorn, SE (1992). Plant Biology (Vol. 2). Obrátil jsem se.
6. Rodríguez, EV (2001). Fyziologie produkce tropických plodin. Redakční univerzita v Kostarice.
7. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Fyziologie rostlin. Univerzita Jaume I.