Informacja

10.10: Beznasienne rośliny naczyniowe – biologia


Rośliny naczyniowe, czyli tracheofity, są dominującą i najbardziej widoczną grupą roślin lądowych. Kilka innowacji ewolucyjnych wyjaśnia ich sukces i zdolność rozprzestrzeniania się na wszystkie siedliska.

Mszaki mogły z powodzeniem przejść z siedliska wodnego do lądu, ale nadal są zależne od wody do rozmnażania i pochłaniają wilgoć i składniki odżywcze przez powierzchnię gametofitu. Brak korzeni do wchłaniania wody i minerałów z gleby, a także brak wzmocnionych komórek przewodzących ogranicza mszaki do niewielkich rozmiarów. Chociaż mogą przetrwać w dość suchych warunkach, nie mogą się rozmnażać i rozszerzać swojego siedliska bez wody. Z drugiej strony rośliny naczyniowe mogą osiągać ogromne wysokości, dzięki czemu z powodzeniem konkurują o światło. Organy fotosyntezy stają się liśćmi, a komórki rurkowate lub tkanki naczyniowe transportują wodę, minerały i związany węgiel w całym organizmie.

W beznasiennych roślinach naczyniowych, diploidalny sporofit jest dominującą fazą cyklu życiowego. Gametofit jest teraz niepozornym, ale nadal niezależnym organizmem. W trakcie ewolucji roślin następuje ewidentne odwrócenie ról w dominującej fazie cyklu życia. Beznasienne rośliny naczyniowe nadal są uzależnione od wody podczas zapłodnienia, ponieważ plemniki muszą pływać w warstwie wilgoci, aby dotrzeć do komórki jajowej. Ten etap reprodukcji wyjaśnia, dlaczego paprocie i ich krewni częściej występują w wilgotnym środowisku.

Tkanka naczyniowa: ksylem i łyko

Pierwsze skamieniałości wykazujące obecność tkanki naczyniowej pochodzą z okresu syluru, około 430 milionów lat temu. Najprostszy układ komórek przewodzących pokazuje układ ksylemu w środku otoczony łykiem. Ksylem jest tkanką odpowiedzialną za magazynowanie i transport wody i składników odżywczych na duże odległości, a także za transfer rozpuszczalnych w wodzie czynników wzrostu z narządów syntezy do narządów docelowych. Tkanka składa się z komórek przewodzących, zwanych tchawicami, oraz wspierającej tkanki wypełniającej, zwanej miąższem. Ogniwa przewodzące Xylem zawierają związek lignina w ich ściany, a zatem są określane jako zdrewniałe. Sama lignina jest złożonym polimerem, który nie przepuszcza wody i nadaje wytrzymałość mechaniczną tkance naczyniowej. Dzięki sztywnym ścianom komórkowym komórki ksylemu zapewniają wsparcie roślinie i pozwalają jej osiągnąć imponujące wysokości. Wysokie rośliny mają selektywną przewagę, ponieważ są w stanie dotrzeć do niefiltrowanego światła słonecznego i rozproszyć swoje zarodniki lub nasiona dalej, rozszerzając w ten sposób ich zasięg. Rosnąc wyżej niż inne rośliny, wysokie drzewa rzucają cień na niższe rośliny i ograniczają konkurencję o wodę i cenne składniki odżywcze w glebie.

Łyko jest drugim rodzajem tkanki naczyniowej; transportuje cukry, białka i inne substancje rozpuszczone w całej roślinie. Ogniwa łykowe dzielą się na elementy sitowe (ogniwa przewodzące) i komórki podtrzymujące elementy sitowe. Tkanki ksylemu i łyka razem tworzą układ naczyniowy roślin.

Korzenie: Wsparcie dla Rośliny

Korzenie nie są dobrze zachowane w zapisie kopalnym. Niemniej jednak wydaje się, że korzenie pojawiły się później w ewolucji niż tkanka naczyniowa. Rozwój rozległej sieci korzeni stanowił istotną nową cechę roślin naczyniowych. Cienkie ryzoidy przyczepiały mszaki do podłoża, ale te raczej cienkie włókna nie zapewniały roślinie silnej kotwicy; nie wchłaniały też znacznych ilości wody i składników odżywczych. W przeciwieństwie do tego, korzenie, ze swoim wyraźnym układem naczyniowym, przenoszą wodę i minerały z gleby do reszty rośliny. Rozległa sieć korzeni, która wnika głęboko w glebę, aby dotrzeć do źródeł wody, również stabilizuje drzewa, działając jako balast lub kotwica. Większość korzeni nawiązuje symbiotyczną relację z grzybami, tworząc mikoryzy, które korzystnie wpływają na roślinę, znacznie zwiększając powierzchnię wchłaniania wody i gleby, minerałów i składników odżywczych.

Liście, Sporofile i Strobili

Trzecia innowacja oznacza beznasienne rośliny naczyniowe. Wraz z wyeksponowaniem sporofitu i rozwojem tkanki naczyniowej pojawienie się prawdziwych liści poprawiło ich wydajność fotosyntezy. Liście przechwytują więcej światła słonecznego dzięki zwiększonej powierzchni, wykorzystując więcej chloroplastów do wychwytywania energii świetlnej i przekształcania jej w energię chemiczną, która jest następnie wykorzystywana do wiązania atmosferycznego dwutlenku węgla w węglowodany. Węglowodany są eksportowane do reszty rośliny przez komórki przewodzące tkanki łyka.

Istnienie dwóch typów morfologii sugeruje, że liście wyewoluowały niezależnie w kilku grupach roślin. Pierwszy rodzaj liścia to mikrofillub „mały listek”, który można datować na 350 milionów lat temu w późnym sylurze. Mikrofil jest mały i ma prosty układ naczyniowy. Pojedynczy nierozgałęziony żyła—pęczek tkanki naczyniowej zbudowanej z ksylemu i łyka — przebiega przez środek liścia. Mikrofile mogą pochodzić ze spłaszczenia bocznych gałęzi lub z zarodni, które utraciły swoje zdolności reprodukcyjne. Mikrofile są obecne w mchach maczugowych i prawdopodobnie poprzedziły rozwój megafilelub „duże liście”, które są większymi liśćmi z wzorem rozgałęzionych żył. Megafile najprawdopodobniej pojawiły się niezależnie kilka razy w trakcie ewolucji. Ich złożone sieci żył sugerują, że kilka gałęzi mogło połączyć się w spłaszczony narząd, z przerwami między gałęziami wypełnionymi tkanką fotosyntetyczną.

Oprócz fotosyntezy liście odgrywają inną rolę w życiu roślin. Szyszki, dojrzałe liście paproci i kwiaty to wszystko sporofile—liście, które zostały zmodyfikowane strukturalnie tak, aby rodziły zarodnie. Strobili są strukturami podobnymi do stożka, które zawierają zarodnie. Występują w drzewach iglastych i są powszechnie znane jako szyszki sosnowe.

Paprocie i inne beznasienne rośliny naczyniowe

W późnym okresie dewonu rośliny wykształciły tkankę naczyniową, wyraźnie zarysowane liście i systemy korzeniowe. Dzięki tym zaletom rośliny zwiększyły swoją wysokość i wielkość. W okresie karbońskim większość powierzchni pokrywały lasy bagienne z mchami widłowymi i skrzypami – niektóre okazy osiągające wysokość ponad 30 m (100 stóp). Lasy te dały początek rozległym pokładom węgla, które dały nazwę karbonowi. W beznasiennych roślinach naczyniowych sporofit stał się dominującą fazą cyklu życiowego.

Woda jest nadal potrzebna do nawożenia bezpestkowych roślin naczyniowych, a większość sprzyja wilgotnemu środowisku. Współczesne tracheofity bez pestek to mchy widłaki, skrzypy, paprocie i paprocie trzepaczkowe.

Phylum Lycopodiophyta: Club Mosses

ten mchy klubowe, lub gromada Likopodiofita, to najwcześniejsza grupa beznasiennych roślin naczyniowych. Dominowały w krajobrazie karbonu, wyrastając na wysokie drzewa i tworząc rozległe lasy bagienne. Dzisiejsze mchy widły to drobne, wiecznie zielone rośliny składające się z łodygi (która może być rozgałęziona) i mikrofili (ryc. 2). Typ Lycopodiophyta składa się z blisko 1200 gatunków, w tym quillworts (Izoetale), mchy maczugowe (Likopodiały) i mchy kolczaste (Selaginellales), z których żaden nie jest prawdziwym mchem ani mszakiem.

Likofity podążają za wzorcem przemian pokoleń obserwowanym u mszaków, z tym wyjątkiem, że sporofit jest głównym etapem cyklu życiowego. Gametofity nie są zależne od sporofitów w zakresie składników odżywczych. Niektóre gametofity rozwijają się pod ziemią i tworzą skojarzenia mikoryzowe z grzybami. W mchach czubatych sporofit daje początek sporofilom ułożonym w strobili, stożkowate struktury, które nadają tej klasie nazwę. Likofity mogą być homosporami lub heterosporami.

Phylum Monilophyta: Equisetopsida klasowa (Skrzypy)

Skrzypy, paprocie trzepaczkowe i paprocie należą do typu Monilophyta, z skrzypy umieszczone w klasie Equisetopsida. Pojedynczy rodzaj Skrzyp jest ocalałym z dużej grupy roślin, znanych jako Arthrophyta, które wytworzyły duże drzewa i całe lasy bagienne w karbonie. Rośliny zwykle znajdują się w wilgotnych środowiskach i bagnach (ryc. 3).

Łodyga skrzypu charakteryzuje się obecnością stawów lub węzłów, stąd nazwa Arthrophyta (artro– = „wspólny”; –fita = „roślina”). Liście i gałęzie wychodzą jak spirale z równomiernie rozmieszczonych stawów. Liście w kształcie igieł nie przyczyniają się w znacznym stopniu do fotosyntezy, której większość ma miejsce w zielonej łodydze (ryc. 4).

Krzemionka gromadzi się w komórkach naskórka, przyczyniając się do sztywności roślin skrzypu. Podziemne łodygi zwane kłączami zakotwiczają rośliny w ziemi. Współczesne skrzypy są homosporami i wytwarzają biseksualne gametofity.

Phylum Monilophyta: Klasa Psilotopsida (paprocie trzepaczkowe)

Podczas gdy większość paproci tworzy duże liście i rozgałęzione korzenie, trzepaczka paproci, klasa Psilotopsida, pozbawiona korzeni i liści, prawdopodobnie utracona w wyniku redukcji. Fotosynteza zachodzi w ich zielonych łodygach, a na wierzchołku łodygi tworzą się małe żółte guzki zawierające zarodnie. Paprocie trzepaczki uważano za wczesne pterofity. Jednak niedawna analiza porównawcza DNA sugeruje, że ta grupa mogła utracić zarówno tkankę naczyniową, jak i korzenie w wyniku ewolucji i jest bardziej spokrewniona z paprociami.

Phylum Monilophyta: klasa Polypodiopsida (paprocie prawdziwe)

Z ich dużymi liśćmi, prawda paprocie są prawdopodobnie najbardziej rozpoznawalnymi beznasiennymi roślinami naczyniowymi. Są również uważane za najbardziej zaawansowane beznasienne rośliny naczyniowe i wykazują cechy powszechnie obserwowane u roślin nasiennych. Ponad 20 000 gatunków paproci żyje w środowiskach od tropików po lasy umiarkowane. Chociaż niektóre gatunki przeżywają w suchym środowisku, większość paproci ogranicza się do wilgotnych, zacienionych miejsc. Paprocie pojawiły się w zapisie kopalnym w okresie dewonu (420 milionów lat temu) i rozwinęły się w karbonie (od 360 do 300 milionów lat temu).

Dominującym etapem cyklu życiowego paproci jest sporofit, który składa się z dużych, złożonych liści zwanych liśćmi. Liście mogą być drobno podzielone lub szeroko klapowane. Liście pełnią podwójną rolę; są to narządy fotosyntetyczne, które przenoszą również narządy rozrodcze. Łodyga może być zakopana pod ziemią jako kłącze, z którego wyrastają korzenie przybyszowe, które wchłaniają wodę i składniki odżywcze z gleby; lub mogą rosnąć nad ziemią jako pień paproci (ryc. 25.21). Niezwykły narządy to te, które rosną w nietypowych miejscach, np. korzenie wyrastające z boku łodygi.

Końcówka rozwijającego się liścia paproci jest zwijana w pastorał lub główkę skrzypiec (ryc. 7a i ryc. 7b). Fiddleheads rozwijają się wraz z rozwojem liścia.

Cykl życia paproci przedstawiono na rysunku 8.

Ćwicz pytanie

Które z poniższych stwierdzeń na temat cyklu życia paproci jest fałszywe?

  1. Sporangia wytwarzają haploidalne zarodniki.
  2. Sporofit wyrasta z gametofitu.
  3. Sporofit jest diploidalny, a gametofit haploidalny.
  4. Na spodzie gametofitu tworzą się zarodnie.

[reveal-answer q=”184000″]Pokaż odpowiedź[/reveal-answer]
[ukryta-odpowiedź a=”184000″]Oświadczenie d jest fałszywe.[/ukryta-odpowiedź]

Aby zobaczyć animację cyklu życia paproci i sprawdzić swoją wiedzę wejdź na stronę.

Większość paproci wytwarza ten sam rodzaj zarodników i dlatego jest homosporami. Sporofit diploidalny jest najbardziej rzucającym się w oczy etapem cyklu życia. Na spodzie dojrzałych liści sori (liczba pojedyncza, sorus) tworzą małe skupiska, w których rozwijają się zarodnie (ryc. 9).

Wewnątrz sori zarodniki są wytwarzane przez mejozę i uwalniane do powietrza. Te, które wylądują na odpowiednim podłożu, kiełkują i tworzą gametofit w kształcie serca, który jest przymocowany do podłoża za pomocą cienkich nitkowatych ryzoidów (ryc. 10).

Niepozorny gametofit zawiera gametangię obu płci. Wiciowane plemniki uwalniane z antheridium przepływają na mokrej powierzchni do archegonium, gdzie zapłodniona zostaje komórka jajowa. Nowo utworzona zygota rośnie do sporofitu, który wyłania się z gametofitu i rośnie przez mitozę do sporofitu następnej generacji.

Spróbuj

Patrząc na pięknie zaaranżowane klomby z kwiatami i fontannami na terenach zamków królewskich i zabytkowych domów Europy, widać wyraźnie, że twórcy ogrodów wiedzieli o więcej niż sztuce i designie. Znali też biologię wybranych przez siebie roślin. Projektowanie krajobrazu ma również silne korzenie w tradycji Stanów Zjednoczonych. Doskonałym przykładem wczesnego amerykańskiego projektowania klasycznego jest Monticello: prywatna posiadłość Thomasa Jeffersona. Wśród jego wielu zainteresowań Jefferson utrzymywał silną pasję do botaniki. Układ krajobrazowy może obejmować niewielką przestrzeń prywatną, jak przydomowy ogród; publiczne miejsca spotkań, takie jak Central Park w Nowym Jorku; lub cały plan miasta, jak projekt Pierre'a L'Enfanta dla Waszyngtonu.

Projektant krajobrazu zaplanuje tradycyjne przestrzenie publiczne – takie jak ogrody botaniczne, parki, kampusy uniwersyteckie, ogrody i większe inwestycje – a także obszary naturalne i ogrody prywatne. Przywracanie naturalnych miejsc naruszonych przez interwencję człowieka, takich jak tereny podmokłe, wymaga również wiedzy projektanta krajobrazu.

Przy tak szerokim zakresie niezbędnych umiejętności wykształcenie projektanta krajobrazu obejmuje solidne podstawy botaniki, gleboznawstwa, patologii roślin, entomologii i ogrodnictwa. Zajęcia z architektury i oprogramowania do projektowania są również wymagane do ukończenia studiów. Pomyślne zaprojektowanie krajobrazu opiera się na rozległej wiedzy na temat wymagań dotyczących wzrostu roślin, takich jak światło i cień, poziom wilgotności, zgodność różnych gatunków oraz podatność na patogeny i szkodniki. Mchy i paprocie będą rosły w zacienionym miejscu, gdzie fontanny zapewniają wilgoć; Z drugiej strony kaktusy nie radziłyby sobie dobrze w tym środowisku. Należy wziąć pod uwagę przyszły wzrost poszczególnych roślin, aby uniknąć zatłoczenia i rywalizacji o światło i składniki odżywcze. Niepokojący jest również wygląd przestrzeni w czasie. Kształty, kolory i biologia muszą być zrównoważone, aby zapewnić dobrze utrzymaną i zrównoważoną zieloną przestrzeń. Sztuka, architektura i biologia łączą się w pięknie zaprojektowany i zrealizowany krajobraz.

Znaczenie beznasiennych roślin naczyniowych

Mchy i wątrobowce są często pierwszymi makroskopowymi organizmami, które skolonizowały dany obszar, zarówno w sukcesji pierwotnej – gdzie goła ziemia jest po raz pierwszy zasiedlana przez żywe organizmy – jak i w sukcesji wtórnej, gdzie gleba pozostaje nienaruszona po katastrofalnym zdarzeniu istniejące gatunki. Ich zarodniki są przenoszone przez wiatr, ptaki lub owady. Po osiedleniu się mchów i wątrobowców dostarczają pożywienia i schronienia innym gatunkom. W nieprzyjaznym środowisku, takim jak tundra, gdzie gleba jest zamarznięta, mszaki dobrze rosną, ponieważ nie mają korzeni i mogą szybko wysychać i nawadniać się, gdy woda jest ponownie dostępna. Mchy są podstawą łańcucha pokarmowego w biomie tundry. Wiele gatunków — od małych owadów po woły piżmowe i renifery — jest uzależnionych od mchów jako pokarmu. Z kolei drapieżniki żywią się roślinożercami, które są głównymi konsumentami. Niektóre doniesienia wskazują, że mszaki sprawiają, że gleba jest bardziej podatna na kolonizację przez inne rośliny. Ponieważ nawiązują symbiotyczne relacje z sinicami wiążącymi azot, mchy uzupełniają azot w glebie.

Pod koniec XIX wieku naukowcy zaobserwowali, że na obszarach miejskich i podmiejskich porosty i mchy stają się coraz rzadsze. Ponieważ mszaki nie mają ani systemu korzeniowego do wchłaniania wody i składników odżywczych, ani warstwy naskórka, która chroni je przed wysuszeniem, zanieczyszczenia zawarte w wodzie deszczowej łatwo przenikają do ich tkanek; pochłaniają wilgoć i składniki odżywcze przez całą swoją odsłoniętą powierzchnię. W związku z tym zanieczyszczenia rozpuszczone w wodzie opadowej łatwo przenikają do tkanek roślinnych i mają większy wpływ na mchy niż na inne rośliny. Zanikanie mchów można uznać za bioindykator poziomu zanieczyszczenia środowiska.

Paprocie przyczyniają się do ochrony środowiska, sprzyjając wietrzeniu skał, przyspieszając tworzenie wierzchniej warstwy gleby i spowalniając erozję poprzez rozprzestrzenianie kłączy w glebie. Paprocie wodne z rodzaju Azolla są siedliskiem sinic wiążących azot i przywracają ten ważny składnik odżywczy do siedlisk wodnych.

Rośliny bez pestek w przeszłości odgrywały ważną rolę w życiu człowieka poprzez zastosowanie jako narzędzia, paliwo i lekarstwa. Wysuszony torf, torfowiec, jest powszechnie stosowany jako paliwo w niektórych częściach Europy i jest uważany za zasób odnawialny. torfowiec torfowiska (ryc. 12) uprawiane są z krzewami żurawiny i borówki. Zdolność torfowiec zatrzymywanie wilgoci sprawia, że ​​mech jest powszechnym środkiem kondycjonującym glebę. Kwiaciarnie używają bloków torfowiec do utrzymania wilgoci w kompozycjach kwiatowych.

Atrakcyjne liście paproci czynią je ulubioną rośliną ozdobną. Ponieważ dobrze się rozwijają w słabym świetle, doskonale nadają się jako rośliny domowe. Co ważniejsze, fiddleheads są tradycyjnym wiosennym jedzeniem rdzennych Amerykanów na północno-zachodnim wybrzeżu Pacyfiku i są popularne jako przystawka w kuchni francuskiej. Paproć lukrecji, lukrecja polipodium, jest częścią diety plemion przybrzeżnych północno-zachodniego Pacyfiku, częściowo ze względu na słodycz jego kłączy. Ma delikatny smak lukrecji i służy jako słodzik. Kłącze figuruje również w farmakopei rdzennych Amerykanów ze względu na swoje właściwości lecznicze i jest stosowane jako lek na ból gardła.

Wejdź na tę stronę, aby dowiedzieć się, jak rozpoznać gatunki paproci na podstawie ich skrzypiec.

Zdecydowanie największy wpływ beznasiennych roślin naczyniowych na życie człowieka mają jednak ich wymarli przodkowie. Wysokie widłaki, skrzypy i drzewiaste paprocie, które kwitły w bagnistych lasach okresu karbońskiego, dały początek dużym złożom węgla na całym świecie. Węgiel stanowił obfite źródło energii podczas rewolucji przemysłowej, która miała ogromne konsekwencje dla społeczeństw ludzkich, w tym szybki postęp technologiczny i rozwój wielkich miast, a także degradację środowiska. Węgiel jest nadal głównym źródłem energii, a także głównym czynnikiem globalnego ocieplenia.

cele nauczania

Układy naczyniowe składają się z tkanki ksylemu, która transportuje wodę i minerały, oraz tkanki łyka, która transportuje cukry i białka. Wraz z rozwojem układu naczyniowego pojawiły się liście, które pełnią funkcję dużych organów fotosyntezy, a korzenie mają dostęp do wody z gruntu. Małe, nieskomplikowane liście to mikrofile. Duże liście z wzorami żył to megafile. Zmodyfikowane liście zawierające zarodnie to sporofile. Niektóre sporofile są ułożone w stożkowe struktury zwane strobili.

Do beznasiennych roślin naczyniowych należą mchy widłaki, które są najbardziej prymitywne; ubijaj paprocie, które straciły liście i korzenie w wyniku ewolucji redukcyjnej; oraz skrzypy i paprocie. Paprocie to najbardziej zaawansowana grupa beznasiennych roślin naczyniowych. Wyróżniają się dużymi liśćmi zwanymi liśćmi i małymi strukturami zawierającymi zarodnie zwane sori, które znajdują się na spodzie liści.

Mchy odgrywają zasadniczą rolę w równowadze ekosystemów; są pionierskimi gatunkami, które kolonizują nagie lub zdewastowane środowiska i umożliwiają następstwo sukcesji. Przyczyniają się do wzbogacenia gleby oraz zapewniają schronienie i składniki odżywcze zwierzętom w nieprzyjaznym środowisku. Mchy i paprocie mogą być wykorzystywane jako paliwo i służyć do celów kulinarnych, medycznych i dekoracyjnych.


BIOL 1010

32 Królestwo Plantae

-Viridiplantae = rośliny zielone, w tym zielone glony
-Wielokomórkowy
-Eukariotyczny
-Ściany komórkowe bogate w celulozę
-Rezerwa pokarmowa węglowodanów to skrobia
-Phyla na podstawie cykli życia
-Większość roślin jest naziemna

Ewolucyjne pochodzenie roślin lądowych

-Wyewoluował ze słodkowodnych, zielonych alg (Streptophyta)

Cechy, które widzimy w roślinach lądowych

-Ochronny naskórek
-chroni przed utratą wody
-utworzony z wcinać się
-Nieobecny u wielu mszaków
-Por (pory)
-znaleziono w liściach i części łodyg
-funkcja: umożliwienie wymiany gazu
-Mikoryza

Cykle życia roślin

-Zmiana pokoleń
-Wszystkie rośliny wykazują przemianę pokoleń

Uogólniony cykl życia

-Zacząć od syngamiaczyli zapłodnienie lub rozmnażanie płciowe
-Zygota (2N)
-Sporangia
-Zarodnikowa komórka macierzysta
-Mejoza, w której tetrada zarodników wytwarza gametangia które produkują gametofit (1N), który przechodzi przez mitozę, która wytwarza anterydia (1N plemników) i archegonia (1N jajko)
-Powrót do syngamii

Ewolucja w reprodukcji

-Redukcja gametofitu
- Utrata wielokomórkowej gametangii (narządów płciowych)
-Rosnąca specjalizacja do życia na lądzie
-Rośliny nienaczyniowe, do paproci - beznasienne, do nagonasiennych - nagie nasiona, do anthophyta - rośliny kwitnące z nasionami zamkniętymi

Różnice między naczyniami naczyniowymi a nienaczyniowymi

-Nienaczyniowy brak tkanki naczyniowej
-nienaczyniowy, mający mniejszy sporofit które są zależne od gametofit dla jedzenia
-Rośliny naczyniowe, to co widzisz to stadium sporofitu- drzewa, liście paproci itp. Dominuje.
-Rośliny nienaczyniowe, kiedy widzisz roślinę, widzisz stadium gametofitu - zielona część mchu. Jest to najbardziej widoczne lub rzucające się w oczy.
-Rośliny naczyniowe mają prawdziwe korzenie, łodygi i liście

Rośliny nienaczyniowe

-Powszechne wśród roślin nienaczyniowych
-Wszystko nazywane mszaki
-Nazwy zwyczajowe to mchy, wątrobowce i hornworts
-Najbardziej prymitywne z roślin lądowych
-Znalezione w wilgotnych miejscach
-Wymagaj wody na zewnątrz rośliny do rozmnażania płciowego
-Rhizoid - smukłe, zazwyczaj bezbarwne wypustki jedno- lub kilkukomorowe
-Funkcją jest zakotwiczenie mszaków do podłoża

Nienaczyniowe typy

Phylum Bryophyta
-Mchy
-Największa gromada roślin nienaczyniowych
-Gametofity są prawie zawsze liściaste z małymi, prostymi liśćmi, które są czubate lub pełzające
-Najliczniejsze rośliny w Arktyce i Antarktyce
-wrażliwy na zanieczyszczenia powietrza (tak samo jak porosty)
- Sporofit jest żółtawy lub brązowawy w dojrzałości
-Posiadanie zarodni lub kapsułki, która jest najpierw pokryta wieczko (pokrywka zakrywająca zarodniki), a następnie zakapturzony kaliptra na końcu jest to śledzone (tzw. szczecina)
-Protonema - Pierwsze nitkowate, kiełkujące zarodniki
-Przykłady:
- Torfowy Mech, używany jako paliwo i odżywka do gleby
-Sphagnum - mech stosowany w roślinach doniczkowych do retencji wody
-Mnium - przygotowane preparaty w laboratorium
-Niezwykłe mchy
-Mchy miedzi - rosną tylko w pobliżu miedzi i służą jako roślina wskaźnikowa dla złóż miedzi
-Świetlisty mech - świeci złotym zielonym światłem - można go znaleźć w jaskiniach wzdłuż lub pod korzeniami drzew
-Mech irlandzki - naprawdę jadalna alga, rośnie wzdłuż północnych wybrzeży mórz
-Mech reniferowy - to naprawdę porost
-Club mech - naprawdę roślina naczyniowa
-Hiszpański mech - naprawdę kwitnąca roślina z rodziny ananasów

gromada Hepaticophyta
-wątrobowce (wątrobowe zioła)
-Ciało (plecha) rośliny z jej płatami ma kształt wątroby
-Tylko 1/5 tej gromady jest ukształtowana jako taka
-Reszta wygląda jak mchy
-Gametofit wątrobowca jest bardzo zróżnicowany
-Sporofity są zwykle zawarte w gametoficie, dopóki nie uwolnią zarodników
-Przykład laboratorium: Marchantia - rozmnaża się również bezpłciowo przez kubki z klejnotami

Phylum Anthocertophyta
-Gorgowce
-Najmniejsza grupa roślin nienaczyniowych (100 gatunków)
-Gametofity są podobne do Marchantii - gwiaździste, przeważnie pełzające
-Sporofity to wydłużone kapsułki, które wystają z powierzchni pełzającego gametofitu
-Wygląda jak róg
-Mają aparaty szparkowe, są fotosyntetyczne
-Uważano, że może to być związek między roślinami nienaczyniowymi i naczyniowymi
-Wszystkie gametofity roślin nienaczyniowych są fotosyntetyczne
-Gronowce są jedyną rośliną nienaczyniową, której sporofity są fotosyntetyczne
- Są osadzone w tkance gametofitu
Przykład laboratoryjny: Anthoceros

Fila naczyniowa

-Wszystkie rośliny naczyniowe są homospora lub heterospory.

Wczesne rośliny naczyniowe

-Homospory - Produkuj tylko jeden rodzaj zarodników

Późniejsze rośliny naczyniowe

-Heterospory - Rośliny z dwoma różnymi morfologicznie zarodnikami

Ogólna charakterystyka -

-Sporofit jest duży, dominujący i niezależny od składników odżywczychnt
-Ma tkanki przewodzące (układ naczyniowy)
-Ma wyspecjalizowane liście, łodygi i korzenie
-Naskórek oraz Szpek zawsze obecny

Rodzaje wzrostu roślin naczyniowych

-Podstawowy wzrost - wynika z podziału komórek na czubkach pędów i korzeni, które wydłużają się
-Wzrost wtórny - wynika z podziału komórek, który ma miejsce w regionach wokół obwodu rośliny - wzrost średnicy

Dwa rodzaje elementów przewodzących-

-Rurka sitowa elementy - komórki o miękkich ściankach,
-Przeprowadzają węglowodany z obszarów, w których są produkowane w zakładzie
-Te składają się na Łyko
-Członkowie statku oraz Tracheidy - Ogniwa o twardych ścianach
-Transportuj wodę i minerały z korzenia
-Te składają się na Ksylem

Rośliny naczyniowe dzielą się na nasiona i bez nasion.

Beznasienne rośliny naczyniowe-
-Wszystkie te rośliny pochodzą ze starożytnych form

gromadka pterophyta
- Paprocie, Paprocie Trzepaczki, Skrzypy
- Paprocie:
-Najliczniejsza z roślin beznasiennych - ponad 12 000 gatunków
-Rozmiar waha się od ¼” do ponad 78’ wzrostu
-Większość to homospory
-Niektóre paprocie wodne są heterospory
-Ruchome plemniki
-Korzeń: jest Kłącze -- korzenie podobne do podziemnej łodygi, zwykle w pozycji poziomej, które wytwarzają korzenie (ryzoidalne) poniżej i wysyłają pędy na górną powierzchnię
-Liście: Liście
-Sori - Sporangia z tyłu liści
-śledzony
-Wyglądają jak małe kropki
-Niektóre mają osłonę ochronną - indusu (w kształcie tarczy)
-Przykłady laboratorium: Wspólna paproć z Sori
-Salvina (paproć wodna)
-Wartość paproci -
-Używany jako rośliny ozdobne
-Używany w bukietach kwiaciarni
-Materiał budowlany - paprocie tropikalne - drewno jest odporne na gnicie i termity
-Wartość lecznicza - stosowany jako środek ściągający podczas porodu, aby zatrzymać krwawienie
-Miłorząb jest źródłem środka wykrztuśnego
-Paprocie trzepaczki:
-Znaleziony w tropikach i subtropikach
-USA: Arizona, Teksas, Luizjana, Floryda
-Homosporowa
-Mają ruchliwe plemniki
-Brak liści
-Brak rozróżnienia między korzeniem a łodygą
-Kłącze rozgałęzione ma kłączy i grzyba mikoryzowego, które pomagają gromadzić składniki odżywcze
-Sporangia znajdują się na końcach krótkich gałęzi
-Przykład laboratorium: Psilotum
Skrzypy -
-Nazwa zwyczajowa: gorączka szorowania
-Żebrowane komórki naskórka mają złogi krzemionki
-Homospory i rośliny zielne (bez materiału drzewnego)
-Łodygi są żebrowane, łączone i fotosyntetyczne
-Ma podziemne kłącza z korzeniami i węzłami
-Sporofity nazywane są strobili - w kształcie stożka
-Znaleziony na plaży lub na skraju bagna
-Przykład laboratoryjny: Skrzypa

Phylum Lycophyta
-Club mchy lub quillworts
-W erze karbońskiej były to rośliny “drzewa”
-Teraz do 1 stopy wysokości
-Powszechne w wilgotnych lasach stref umiarkowanych - znane jako sosny ziemne
- Ciasno upakowane, przypominające łuski liście pokrywają łodygę i gałęzie
-Liście są mikrofile mieć tylko jedno pasmo tkanki naczyniowej
-Homospory lub heterospory
-Przykłady w laboratorium: Lycopodium (homospory) - niektóre gatunki z listy zagrożonych Selaginella (heterosporous) - roślina wskrzeszająca
Inni przedstawiciele selaginelli to drobnolistne rośliny okrywowe.

Nasiona Rośliny Naczyniowe

Funkcje Ziarna

-Do rozproszenia
- Chroni rozwijający się sporofit (zarodek)
-Zapewnia przechowywanie żywności

Nagonasienne i okrytozalążkowe -

-Większość późniejszych roślin naczyniowych jest heterospory

Nagonasienne-nagie nasiona
-Posiadać owule (owoce), które nie są całkowicie zamknięte
-Nasiono zawiera zarodek, przechowywaną żywność i częściową okrywę nasienną
-Cztery Phyla

Phylum Cycadophyta
Sagowce (Sago Palm)
-Heterospory
-Spermy są biczowane i ruchliwe
-Palmowe spodnie
-Zimozielone tropikalne i subtropikalne
-Po raz pierwszy pojawił się w okresie permu 270-280 milionów lat temu
-Najbardziej prymitywne z żywych roślin nasiennych
-Pod wieloma względami przypominają paprocie
-Pomylona z palmami
-Tylko 10 rodzajów, 100 gatunków
-Niektóre znajdują się w bardzo ograniczonych obszarach
-Wiele sagowców nosi trujące nasiona przypominające orzechy
-Przykład laboratoryjny: Kwiaciarnia’s Sago Palm, a nie prawdziwa palma Zamia
-Uprawiane jako rośliny ozdobne w ciepłych regionach i szklarniach


Phylum Lycopodiophyta: Club Mosses

Likofity podążają za wzorcem przemian pokoleń obserwowanym u mszaków, z tym wyjątkiem, że sporofit jest głównym etapem cyklu życiowego. Gametofity nie są zależne od sporofitów w zakresie składników odżywczych. Niektóre gametofity rozwijają się pod ziemią i tworzą skojarzenia mikoryzowe z grzybami. W mchach czubatych sporofit daje początek sporofilom ułożonym w strobili, stożkowate struktury, które nadają tej klasie nazwę. Likofity mogą być homosporami lub heterosporami.

W klubie mchy takie jak Lycopodium clavatum, zarodnie są ułożone w skupiska zwane strobili. (kredyt: Cory Zanker)


14.2 Rośliny bez pestek

Krajobraz lądowy zamieszkuje niesamowita różnorodność roślin bez pestek. Na pniach drzew rosną mchy, a skrzypy (ryc. 14.9) prezentują swoje połączone łodygi i patykowate liście na dnie lasu. Jednak rośliny bez pestek stanowią tylko niewielką część roślin w naszym środowisku. Trzysta milionów lat temu rośliny beznasienne dominowały w krajobrazie i rosły w ogromnych bagiennych lasach okresu karbońskiego. Ich rozkładające się ciała stworzyły duże złoża węgla, które dziś wydobywamy.

Bryophytes

Bryophytes, nieformalna grupa roślin nienaczyniowych, są najbliższym zachowanym krewnym wczesnych roślin lądowych. Pierwsze mszaki pojawiły się najprawdopodobniej w okresie ordowiku, około 490 mln lat temu. Ze względu na brak ligniny – twardego polimeru w ścianach komórkowych w łodygach roślin naczyniowych – i innych odpornych struktur, prawdopodobieństwo tworzenia skamieniałości przez mszaki jest raczej niewielkie, chociaż odkryto pewne zarodniki składające się z sporopolleniny, które przypisuje się wczesne mszaki. Jednak w okresie syluru (440 milionów lat temu) rośliny naczyniowe rozprzestrzeniły się na kontynentach. Fakt ten jest wykorzystywany jako dowód, że rośliny nienaczyniowe musiały poprzedzać okres syluru.

Istnieje około 18 000 gatunków mszaków, które rozwijają się głównie w wilgotnych siedliskach, chociaż niektóre rosną na pustyniach. Stanowią główną florę niegościnnych środowisk, takich jak tundra, gdzie ich niewielkie rozmiary i tolerancja na wysuszenie dają wyraźne korzyści. Nie mają wyspecjalizowanych komórek przewodzących płyny, które można znaleźć w roślinach naczyniowych i generalnie nie mają ligniny. U mszaków woda i składniki odżywcze krążą w wyspecjalizowanych komórkach przewodzących. Chociaż nazwa nontracheophyte jest dokładniejsza, mszaki są powszechnie określane jako rośliny nienaczyniowe.

U mszaka wszystkie widoczne narządy wegetatywne należą do organizmu haploidalnego, czyli gametofitu. Diploidalny sporofit jest ledwo zauważalny. Gamety utworzone przez mszaki pływają za pomocą wici. Zarodnia, wielokomórkowa struktura rozmnażania płciowego, występuje u mszaków. Zarodek pozostaje również przyczepiony do rośliny rodzicielskiej, która go odżywia. Jest to cecha roślin lądowych.

Mszaki dzieli się na trzy grupy (w roślinach zamiast typu stosuje się taksonomiczny „podział”): wątrobowce lub rogatki Marchantiophyta lub Anthocerotophyta i mchy lub prawdziwe Bryophyta.

Wątrobowce

Wątrobowce (Marchantiophyta) można uważać za rośliny najbliżej spokrewnione z przodkiem, który przeniósł się na ląd. Wątrobowce skolonizowały wiele siedlisk na Ziemi i zróżnicowały się do ponad 6000 istniejących gatunków (ryc. 14.10).a). Niektóre gametofity tworzą zielone struktury płatków, jak widać na rycinie 14.10b. Kształt zbliżony do płatów wątroby, stąd pochodzi nazwa zwyczajowa nadana podziałowi.

Hornworts

Rogatki (Anthocerotophyta) skolonizowały różnorodne siedliska na lądzie, chociaż nigdy nie są daleko od źródła wilgoci. Istnieje około 100 opisanych gatunków rogatek. Dominującą fazą cyklu życiowego hornwortów jest krótki, niebieskozielony gametofit. Sporofit jest charakterystyczną cechą grupy. Jest to długa i wąska struktura przypominająca rurkę, która wyłania się z macierzystego gametofitu i utrzymuje wzrost przez całe życie rośliny (ryc. 14.11).

Mchy

Zinwentaryzowano ponad 12 000 gatunków mchów. Ich siedliska różnią się od tundry, gdzie są główną roślinnością, po podszycie lasów tropikalnych. W tundrze ich płytkie ryzoidy pozwalają im przymocować się do podłoża bez wbijania się w zamarzniętą glebę. Spowalniają erozję, magazynują wilgoć i składniki odżywcze gleby oraz zapewniają schronienie małym zwierzętom i pokarm większym roślinożercom, takim jak wół piżmowy. Mchy są bardzo wrażliwe na zanieczyszczenia powietrza i służą do monitorowania jakości powietrza. Wrażliwość mchów na sole miedzi sprawia, że ​​sole te są powszechnym składnikiem związków sprzedawanych w celu eliminacji mchów z trawników (Rysunek 14.12).

Rośliny naczyniowe

Rośliny naczyniowe są dominującą i najbardziej widoczną grupą roślin lądowych. Istnieje około 275 000 gatunków roślin naczyniowych, które stanowią ponad 90 procent roślinności Ziemi. Kilka innowacji ewolucyjnych wyjaśnia ich sukces i rozprzestrzenienie się w tak wielu siedliskach.

Tkanka naczyniowa: ksylem i łyko

Pierwsze skamieniałości wykazujące obecność tkanki naczyniowej datowane są na okres syluru, około 430 milionów lat temu. Najprostszy układ komórek przewodzących pokazuje układ ksylemu w środku otoczony łykiem. Ksylem to tkanka odpowiedzialna za transport wody i minerałów na duże odległości, transfer rozpuszczalnych w wodzie czynników wzrostu z narządów syntezy do narządów docelowych oraz magazynowanie wody i składników odżywczych.

Drugim rodzajem tkanki naczyniowej jest łyko, które transportuje cukry, białka i inne substancje rozpuszczone przez roślinę. Komórki łyka dzielą się na elementy sitowe, czyli komórki przewodzące, oraz tkankę podporową. Tkanki ksylemu i łyka razem tworzą układ naczyniowy roślin.

Korzenie: Wsparcie dla Rośliny

Korzenie nie są jednak dobrze zachowane w zapisie kopalnym, wydaje się jednak, że pojawiły się później w ewolucji niż tkanka naczyniowa. Rozwój rozległej sieci korzeni stanowił istotną nową cechę roślin naczyniowych. Cienkie ryzoidy przyczepiały mszaki do podłoża. Ich raczej cienkie włókna nie zapewniały roślinie silnej kotwicy ani nie wchłaniały wody i składników odżywczych. W przeciwieństwie do tego korzenie, ze swoim wyraźnym układem tkankowym, przenoszą wodę i minerały z gleby do reszty rośliny. Rozległa sieć korzeni, która wnika głęboko w ziemię, aby dotrzeć do źródeł wody, również stabilizuje drzewa, działając jako balast i kotwica. Większość korzeni nawiązuje symbiotyczny związek z grzybami, tworząc mikoryzy. W mikoryzie strzępki grzybów rosną wokół korzenia i wewnątrz korzenia wokół komórek, aw niektórych przypadkach wewnątrz komórek. Jest to korzystne dla rośliny, znacznie zwiększając powierzchnię wchłaniania.

Liście, Sporofile i Strobili

Trzecia adaptacja oznacza beznasienne rośliny naczyniowe. Wraz z wyeksponowaniem sporofitu i rozwojem tkanki naczyniowej pojawienie się prawdziwych liści poprawiło wydajność fotosyntezy. Dzięki zwiększonej powierzchni liście przechwytują więcej światła słonecznego.

Oprócz fotosyntezy liście odgrywają inną rolę w życiu roślin. Szyszki, dojrzałe liście paproci i kwiaty to wszystkie sporofile — liście, które zostały zmodyfikowane strukturalnie tak, aby rodziły zarodnie. Strobili to struktury zawierające zarodnie. Są one widoczne w drzewach iglastych i są powszechnie znane jako szyszki: na przykład szyszki sosny.

Beznasienne rośliny naczyniowe

W okresie późnego dewonu (385 milionów lat temu) rośliny wykształciły tkankę przewodzącą, wyraźnie zarysowane liście i systemy korzeniowe. Dzięki tym zaletom rośliny zwiększyły swoją wysokość i wielkość. W okresie karbońskim (359–299 mln lat temu) większość powierzchni pokrywały bagienne lasy widłaków i skrzypów, z niektórymi osobnikami osiągającymi ponad 30 metrów wysokości. Lasy te dały początek rozległym pokładom węgla, które dały nazwę karbonowi. W beznasiennych roślinach naczyniowych sporofit stał się dominującą fazą cyklu życiowego.

Woda jest nadal potrzebna do nawożenia bezpestkowych roślin naczyniowych, a większość sprzyja wilgotnemu środowisku. Współczesne beznasienne rośliny naczyniowe obejmują mchy widłakowate, skrzypy, paprocie i paprocie trzepaczkowe.

Klub Mchy

Mchy widłaki lub Lycophyta to najwcześniejsza grupa beznasiennych roślin naczyniowych. Dominowały w krajobrazie okresu karbońskiego, wyrastając na wysokie drzewa i tworząc duże bory bagienne. Dzisiejsze mchy widły to drobne, wiecznie zielone rośliny składające się z łodygi (która może być rozgałęziona) i małych liści zwanych mikrofilami (ryc. 14.13). Podział Lycophyta składa się z blisko 1000 gatunków, w tym quillworts (Izoetale), widłaki (Lycopodiales) i kolce (Selaginellales): żaden z nich nie jest prawdziwym mchem.

Skrzypy

Paprocie i paprocie trzepaczkowe należą do dywizji Pterophyta. Trzecia grupa roślin w Pterophyta, skrzypy, jest czasami klasyfikowana oddzielnie od paproci. Skrzypy mają jeden rodzaj, Skrzyp. Ocalały z dużej grupy roślin, znanej jako Arthrophyta, która wytworzyła duże drzewa i całe lasy bagienne w karbonie. Rośliny zwykle znajdują się w wilgotnych środowiskach i bagnach (ryc. 14.14).

Łodyga skrzypu charakteryzuje się obecnością stawów lub węzłów: stąd nazwa Arthrophyta, co oznacza „roślinę łączoną”. Liście i gałęzie wychodzą jako spirale z równomiernie rozmieszczonych pierścieni. Liście w kształcie igieł nie przyczyniają się znacząco do fotosyntezy, której większość ma miejsce w zielonej łodydze (ryc. 14.15).

Paprocie i Paprocie Trzepaczki

Paprocie uważane są za najbardziej zaawansowane beznasienne rośliny naczyniowe i wykazują cechy powszechnie obserwowane u roślin nasiennych. Paprocie tworzą duże liście i rozgałęzione korzenie. W przeciwieństwie do paproci miotełkowych, psilofitów, brakuje zarówno korzeni, jak i liści, które prawdopodobnie zostały utracone w wyniku redukcji ewolucyjnej. Redukcja ewolucyjna to proces, w którym dobór naturalny zmniejsza rozmiar struktury, która nie jest już korzystna w określonym środowisku. Fotosynteza zachodzi w zielonej łodydze paproci trzepaczki. Na końcu łodygi gałęzi tworzą się małe żółte gałązki, w których znajdują się zarodnie. Paprocie trzepaczkowe zostały sklasyfikowane poza prawdziwymi paprociami, jednak niedawna analiza porównawcza DNA sugeruje, że ta grupa mogła utracić zarówno tkankę naczyniową, jak i korzenie w wyniku ewolucji i jest w rzeczywistości blisko spokrewniona z paprociami.

With their large fronds, ferns are the most readily recognizable seedless vascular plants (Figure 14.16). About 12,000 species of ferns live in environments ranging from tropics to temperate forests. Although some species survive in dry environments, most ferns are restricted to moist and shaded places. They made their appearance in the fossil record during the Devonian period (416–359 million years ago) and expanded during the Carboniferous period, 359–299 million years ago (Figure 14.17).

Concepts in Action

Watch this video illustrating the life cycle of a fern and assess your knowledge.

Połączenie kariery

Projektant krajobrazu

Looking at the well-laid gardens of flowers and fountains seen in royal castles and historic houses of Europe, it is clear that the creators of those gardens knew more than art and design. Znali też biologię wybranych przez siebie roślin. Projektowanie krajobrazu ma również silne korzenie w tradycji Stanów Zjednoczonych. A prime example of early American classical design is Monticello, Thomas Jefferson’s private estate among his many other interests, Jefferson maintained a passion for botany. Układ krajobrazowy może obejmować małą przestrzeń prywatną, taką jak ogród przydomowy, miejsca publicznych spotkań, jak Central Park w Nowym Jorku lub cały plan miasta, jak projekt Pierre'a L'Enfanta dla Waszyngtonu.

A landscape designer will plan traditional public spaces—such as botanical gardens, parks, college campuses, gardens, and larger developments—as well as natural areas and private gardens (Figure 14.18). The restoration of natural places encroached upon by human intervention, such as wetlands, also requires the expertise of a landscape designer.

With such an array of required skills, a landscape designer’s education includes a solid background in botany, soil science, plant pathology, entomology, and horticulture. Zajęcia z architektury i oprogramowania do projektowania są również wymagane do ukończenia studiów. Pomyślne zaprojektowanie krajobrazu opiera się na rozległej wiedzy na temat wymagań dotyczących wzrostu roślin, takich jak światło i cień, poziom wilgotności, zgodność różnych gatunków oraz podatność na patogeny i szkodniki. For example, mosses and ferns will thrive in a shaded area where fountains provide moisture cacti, on the other hand, would not fare well in that environment. The future growth of the individual plants must be taken into account to avoid crowding and competition for light and nutrients. Niepokojący jest również wygląd przestrzeni w czasie. Kształty, kolory i biologia muszą być zrównoważone, aby zapewnić dobrze utrzymaną i zrównoważoną zieloną przestrzeń. Sztuka, architektura i biologia łączą się w pięknie zaprojektowany i zrealizowany krajobraz.

Jako Partner Amazon zarabiamy na kwalifikujących się zakupach.

Chcesz zacytować, udostępnić lub zmodyfikować tę książkę? Ta książka jest Creative Commons Attribution License 4.0 i musisz przypisać OpenStax.

    Jeśli redystrybuujesz całość lub część tej książki w formie drukowanej, musisz umieścić na każdej fizycznej stronie następujące informacje o autorze:

  • Skorzystaj z poniższych informacji, aby wygenerować cytat. Zalecamy korzystanie z narzędzia cytowania, takiego jak to.
    • Authors: Samantha Fowler, Rebecca Roush, James Wise
    • Wydawca/strona internetowa: OpenStax
    • Book title: Concepts of Biology
    • Data publikacji: 25.04.2013
    • Lokalizacja: Houston, Teksas
    • Book URL: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/1-introduction
    • Section URL: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/14-2-seedless-plants

    © Jan 12, 2021 OpenStax. Treści podręcznikowe produkowane przez OpenStax są objęte licencją Creative Commons Attribution License 4.0. Nazwa OpenStax, logo OpenStax, okładki książek OpenStax, nazwa OpenStax CNX i logo OpenStax CNX nie podlegają licencji Creative Commons i nie mogą być powielane bez uprzedniej i wyraźnej pisemnej zgody Rice University.


    Leaves, Sporophylls, and Strobili

    A third innovation marks the seedless vascular plants. Accompanying the prominence of the sporophyte and the development of vascular tissue, the appearance of true leaves improved their photosynthetic efficiency. Leaves capture more sunlight with their increased surface area by employing more chloroplasts to trap light energy and convert it to chemical energy, which is then used to fix atmospheric carbon dioxide into carbohydrates. The carbohydrates are exported to the rest of the plant by the conductive cells of phloem tissue.

    In addition to photosynthesis, leaves play another role in the life of the plants. Pine cones, mature fronds of ferns, and flowers are all sporophylls—leaves that were modified structurally to bear sporangia. Strobili are cone-like structures that contain sporangia. They are prominent in conifers, where they are commonly known as pine cones.


    Mosses

    More than 12,000 species of mosses have been catalogued. Their habitats vary from the tundra, where they are the main vegetation, to the understory of tropical forests. In the tundra, their shallow rhizoids allow them to fasten to a substrate without digging into the frozen soil. They slow down erosion, store moisture and soil nutrients, and provide shelter for small animals and food for larger herbivores, such as the musk ox. Mosses are very sensitive to air pollution and are used to monitor the quality of air. The sensitivity of mosses to copper salts makes these salts a common ingredient of compounds marketed to eliminate mosses in lawns ([Figure 4]).

    Figure 4: This green feathery moss has reddish-brown sporophytes growing upward. (credit: “Lordgrunt”/Wikimedia Commons)


    Characteristics

    These plants are some of the oldest land plants on Earth, first originating in the Silurian Period around 40 million years ago. During the Carboniferous Era, they were so abundant that their remains accumulated faster than they could decompose, resulting in the massive reserves of coal that we use today. At that time, they grew as large as 98 feet tall, though such large species became extinct later.

    Seedless vascular plants are characterized by the presence of true roots, stems, and leaves, though sometimes these parts cannot be clearly distinguished from each other. In a few cases, the leaves and roots arise from underground stems, called rhizomes, which also store food. The plants show prominent stomata which can’t close, and a vascular cuticle which covers the whole body, thus preventing water loss.

    They contain vascular tissues which transport substances from one part of the plant to the other. Oni są:

    Xylem: They transport water and minerals from the soil to the other parts of the plant. They consist of a network of lignified, tube-like, dead cells, that along with transport, provide structural support to the plant.

    Phloem: Phloem consists of a tubular chain of living cells that transports sugar, amino acids, and other food materials prepared in the leaves during photosynthesis to other plant parts.

    Chcesz dla nas napisać? Cóż, szukamy dobrych pisarzy, którzy chcą rozpowszechniać informacje. Skontaktuj się z nami, a porozmawiamy.

    These vascular tissues helped the plants grow much taller and wider, as compared to non-vascular plants, as they transport nutrients and food all through the plant’s body. Growing taller is an evolutionary advantage, as the plant could reach the canopy height to obtain sunlight, while blocking out the light from reaching its competitors. This larger size also triggered evolutionary changes in other organisms, like arthropods and vertebrates, by providing them with more diverse food sources.

    These plants propagate by releasing spores, which differ from seeds in several aspects. The multicellular seeds are a result of sexual reproduction, while spores are unicellular and a method of asexual reproduction. Seeds are hardier and carry more nutrients for the developing embryo, while spores, being smaller, carry less food. Seeds can be dispersed in various ways, like by animals, water, and wind, and germinate wherever they contact soil. Spores can only be dispersed by the wind, and require moist soils to germinate.

    The life cycle of seedless vascular plants shows an ‘Alternation of Generations’. First, the sporangium releases many spores, formed by meiosis, which germinate in moist soil to form a haploid gametophyte. This gametophyte contains the antheridia (male sex organ) and the archegonia (female sex organ) together on one plant. The antheridia releases sperms which travel to the archegonia to fertilize the egg. The sperm and egg unite during fertilization to form a diploid zygote. This zygote develops into an embryo, that finally grows into a mature diploid sporophyte which can again release spores. So, the life cycle of each plant alternates between the diploid sporophyte and the haploid gametophyte, which is called alternation of generations.

    The sporophyte is the dominant stage of the plant, which may be between a few millimeters to several meters in height. The mature sporophyte and the gametophyte are independent of each other, because they photosynthesize to survive. However, during the initial stage of development, the sporophyte absorbs nutrition from the gametophyte. Moreover, during the initial stage of development of the gametophyte, it forms associations with fungi for partial absorption of nutrients.

    Another major difference between seed-bearing and seedless vascular plants is, in the former, reproductive tissues like flowers are aerial in nature and grow high above the ground. On the other hand, in the latter, the gametophyte, which contains the sexual organs (antheridia and archegonia), grows close to the ground. The long-lived sporophyte grows on the gametophyte, which is between a few millimeters to a meter in size.

    Seedless vascular plants occur most commonly in the tropical rain forests and moist temperate forests, since the sperm produced in the gametophyte is flagellated and requires moisture to swim towards the egg. They are found along the banks of rivers, lakes, streams, and ponds.


    Phylum Monilophyta: Equisetopsida klasowa (Skrzypy)

    Horsetails, whisk ferns and ferns belong to the phylum Monilophyta, with horsetails placed in the Class Equisetopsida. Pojedynczy rodzaj Skrzyp jest ocalałym z dużej grupy roślin, znanych jako Arthrophyta, które wytworzyły duże drzewa i całe lasy bagienne w karbonie. The plants are usually found in damp environments and marshes ([link]).


    Łodyga skrzypu charakteryzuje się obecnością stawów lub węzłów, stąd nazwa Arthrophyta (arthro- = “joint” -phyta = “plant”). Liście i gałęzie wychodzą jak spirale z równomiernie rozmieszczonych stawów. The needle-shaped leaves do not contribute greatly to photosynthesis, the majority of which takes place in the green stem ([link]).


    Krzemionka gromadzi się w komórkach naskórka, przyczyniając się do sztywności roślin skrzypu. Podziemne łodygi zwane kłączami zakotwiczają rośliny w ziemi. Współczesne skrzypy są homosporami i wytwarzają biseksualne gametofity.


    Seedless Plants

    Krajobraz lądowy zamieszkuje niesamowita różnorodność roślin bez pestek. Mosses grow on tree trunks, and horsetails ([link]) display their jointed stems and spindly leaves on the forest floor. Yet, seedless plants represent only a small fraction of the plants in our environment. Three hundred million years ago, seedless plants dominated the landscape and grew in the enormous swampy forests of the Carboniferous period. Their decomposing bodies created large deposits of coal that we mine today.

    Bryophytes

    Bryophytes, an informal grouping of the nonvascular plants, are the closest extant relative of early terrestrial plants. The first bryophytes most probably appeared in the Ordovician period, about 490 million years ago. Because of the lack of lignin—the tough polymer in cell walls in the stems of vascular plants—and other resistant structures, the likelihood of bryophytes forming fossils is rather small, though some spores made up of sporopollenin have been discovered that have been attributed to early bryophytes. By the Silurian period (440 million years ago), however, vascular plants had spread throughout the continents. This fact is used as evidence that nonvascular plants must have preceded the Silurian period.

    There are about 18,000 species of bryophytes, which thrive mostly in damp habitats, although some grow in deserts. They constitute the major flora of inhospitable environments like the tundra, where their small size and tolerance to desiccation offer distinct advantages. They do not have the specialized cells that conduct fluids found in the vascular plants, and generally lack lignin. In bryophytes, water and nutrients circulate inside specialized conducting cells. Although the name nontracheophyte is more accurate, bryophytes are commonly referred to as nonvascular plants.

    In a bryophyte, all the conspicuous vegetative organs belong to the haploid organism, or gametophyte. The diploid sporophyte is barely noticeable. The gametes formed by bryophytes swim using flagella. The sporangium, the multicellular sexual reproductive structure, is present in bryophytes. The embryo also remains attached to the parent plant, which nourishes it. This is a characteristic of land plants.

    The bryophytes are divided into three divisions (in plants, the taxonomic level “division” is used instead of phylum): the liverworts, or Marchantiophyta the hornworts, or Anthocerotophyta and the mosses, or true Bryophyta.

    Liverworts

    Liverworts (Marchantiophyta) may be viewed as the plants most closely related to the ancestor that moved to land. Liverworts have colonized many habitats on Earth and diversified to more than 6,000 existing species ([link]a). Some gametophytes form lobate green structures, as seen in [link]b. The shape is similar to the lobes of the liver and, hence, provides the origin of the common name given to the division.

    Hornworts

    ten hornworts (Anthocerotophyta) have colonized a variety of habitats on land, although they are never far from a source of moisture. There are about 100 described species of hornworts. The dominant phase of the life cycle of hornworts is the short, blue-green gametophyte. The sporophyte is the defining characteristic of the group. It is a long and narrow pipe-like structure that emerges from the parent gametophyte and maintains growth throughout the life of the plant ([link]).

    Mosses

    More than 12,000 species of mosses have been catalogued. Their habitats vary from the tundra, where they are the main vegetation, to the understory of tropical forests. In the tundra, their shallow rhizoids allow them to fasten to a substrate without digging into the frozen soil. They slow down erosion, store moisture and soil nutrients, and provide shelter for small animals and food for larger herbivores, such as the musk ox. Mosses are very sensitive to air pollution and are used to monitor the quality of air. The sensitivity of mosses to copper salts makes these salts a common ingredient of compounds marketed to eliminate mosses in lawns ([link]).

    Vascular Plants

    The vascular plants are the dominant and most conspicuous group of land plants. There are about 275,000 species of vascular plants, which represent more than 90 percent of Earth’s vegetation. Several evolutionary innovations explain their success and their spread to so many habitats.

    Vascular Tissue: Xylem and Phloem

    The first fossils that show the presence of vascular tissue are dated to the Silurian period, about 430 million years ago. The simplest arrangement of conductive cells shows a pattern of xylem at the center surrounded by phloem. Xylem is the tissue responsible for long-distance transport of water and minerals, the transfer of water-soluble growth factors from the organs of synthesis to the target organs, and storage of water and nutrients.

    A second type of vascular tissue is łyko, which transports sugars, proteins, and other solutes through the plant. Phloem cells are divided into sieve elements, or conducting cells, and supportive tissue. Together, xylem and phloem tissues form the vascular system of plants.

    Roots: Support for the Plant

    Roots are not well preserved in the fossil record nevertheless, it seems that they did appear later in evolution than vascular tissue. The development of an extensive network of roots represented a significant new feature of vascular plants. Thin rhizoids attached the bryophytes to the substrate. Their rather flimsy filaments did not provide a strong anchor for the plant neither did they absorb water and nutrients. In contrast, roots, with their prominent vascular tissue system, transfer water and minerals from the soil to the rest of the plant. The extensive network of roots that penetrates deep in the ground to reach sources of water also stabilizes trees by acting as ballast and an anchor. The majority of roots establish a symbiotic relationship with fungi, forming mycorrhizae. In the mycorrhizae, fungal hyphae grow around the root and within the root around the cells, and in some instances within the cells. This benefits the plant by greatly increasing the surface area for absorption.

    Leaves, Sporophylls, and Strobili

    A third adaptation marks seedless vascular plants. Accompanying the prominence of the sporophyte and the development of vascular tissue, the appearance of true leaves improved photosynthetic efficiency. Leaves capture more sunlight with their increased surface area.

    In addition to photosynthesis, leaves play another role in the life of the plants. Pinecones, mature fronds of ferns, and flowers are all sporophylls—leaves that were modified structurally to bear sporangia. Strobili are structures that contain the sporangia. They are prominent in conifers and are known commonly as cones: for example, the pine cones of pine trees.

    Seedless Vascular Plants

    By the Late Devonian period (385 million years ago), plants had evolved vascular tissue, well-defined leaves, and root systems. Dzięki tym zaletom rośliny zwiększyły swoją wysokość i wielkość. During the Carboniferous period (359–299 million years ago), swamp forests of club mosses and horsetails, with some specimens reaching more than 30 meters tall, covered most of the land. Lasy te dały początek rozległym pokładom węgla, które dały nazwę karbonowi. W beznasiennych roślinach naczyniowych sporofit stał się dominującą fazą cyklu życiowego.

    Woda jest nadal potrzebna do nawożenia bezpestkowych roślin naczyniowych, a większość sprzyja wilgotnemu środowisku. Modern-day seedless vascular plants include club mosses, horsetails, ferns, and whisk ferns.

    Club Mosses

    ten mchy klubowe, or Lycophyta, are the earliest group of seedless vascular plants. They dominated the landscape of the Carboniferous period, growing into tall trees and forming large swamp forests. Today’s club mosses are diminutive, evergreen plants consisting of a stem (which may be branched) and small leaves called microphylls ([link]). The division Lycophyta consists of close to 1,000 species, including quillworts (Izoetale), club mosses (Lycopodiales), and spike mosses (Selaginellales): none of which is a true moss.

    Horsetails

    Ferns and whisk ferns belong to the division Pterophyta. A third group of plants in the Pterophyta, the horsetails, is sometimes classified separately from ferns. Horsetails have a single genus, Skrzyp. They are the survivors of a large group of plants, known as Arthrophyta, which produced large trees and entire swamp forests in the Carboniferous. The plants are usually found in damp environments and marshes ([link]).

    The stem of a horsetail is characterized by the presence of joints, or nodes: hence the name Arthrophyta, which means “jointed plant”. Leaves and branches come out as whorls from the evenly spaced rings. The needle-shaped leaves do not contribute greatly to photosynthesis, the majority of which takes place in the green stem ([link]).

    Ferns and Whisk Ferns

    Ferns are considered the most advanced seedless vascular plants and display characteristics commonly observed in seed plants. Ferns form large leaves and branching roots. W przeciwieństwie, trzepaczka paproci, the psilophytes, lack both roots and leaves, which were probably lost by evolutionary reduction. Evolutionary reduction is a process by which natural selection reduces the size of a structure that is no longer favorable in a particular environment. Photosynthesis takes place in the green stem of a whisk fern. Small yellow knobs form at the tip of the branch stem and contain the sporangia. Whisk ferns have been classified outside the true ferns however, recent comparative analysis of DNA suggests that this group may have lost both vascular tissue and roots through evolution, and is actually closely related to ferns.

    Z ich dużymi liśćmi, paprocie are the most readily recognizable seedless vascular plants ([link]). About 12,000 species of ferns live in environments ranging from tropics to temperate forests. Although some species survive in dry environments, most ferns are restricted to moist and shaded places. They made their appearance in the fossil record during the Devonian period (416–359 million years ago) and expanded during the Carboniferous period, 359–299 million years ago ([link]).

    Watch this video illustrating the life cycle of a fern and assess your knowledge.

    Landscape Designer Looking at the well-laid gardens of flowers and fountains seen in royal castles and historic houses of Europe, it is clear that the creators of those gardens knew more than art and design. Znali też biologię wybranych przez siebie roślin. Projektowanie krajobrazu ma również silne korzenie w tradycji Stanów Zjednoczonych. A prime example of early American classical design is Monticello, Thomas Jefferson’s private estate among his many other interests, Jefferson maintained a passion for botany. Układ krajobrazowy może obejmować małą przestrzeń prywatną, taką jak ogród przydomowy, miejsca publicznych spotkań, jak Central Park w Nowym Jorku lub cały plan miasta, jak projekt Pierre'a L'Enfanta dla Waszyngtonu.

    A landscape designer will plan traditional public spaces—such as botanical gardens, parks, college campuses, gardens, and larger developments—as well as natural areas and private gardens ([link]). The restoration of natural places encroached upon by human intervention, such as wetlands, also requires the expertise of a landscape designer.

    With such an array of required skills, a landscape designer’s education includes a solid background in botany, soil science, plant pathology, entomology, and horticulture. Zajęcia z architektury i oprogramowania do projektowania są również wymagane do ukończenia studiów. Pomyślne zaprojektowanie krajobrazu opiera się na rozległej wiedzy na temat wymagań dotyczących wzrostu roślin, takich jak światło i cień, poziom wilgotności, zgodność różnych gatunków oraz podatność na patogeny i szkodniki. For example, mosses and ferns will thrive in a shaded area where fountains provide moisture cacti, on the other hand, would not fare well in that environment. The future growth of the individual plants must be taken into account to avoid crowding and competition for light and nutrients. Niepokojący jest również wygląd przestrzeni w czasie. Kształty, kolory i biologia muszą być zrównoważone, aby zapewnić dobrze utrzymaną i zrównoważoną zieloną przestrzeń. Sztuka, architektura i biologia łączą się w pięknie zaprojektowany i zrealizowany krajobraz.

    Podsumowanie sekcji

    Seedless nonvascular plants are small. The dominant stage of the life cycle is the gametophyte. Without a vascular system and roots, they absorb water and nutrients through all of their exposed surfaces. There are three main groups: the liverworts, the hornworts, and the mosses. They are collectively known as bryophytes.

    Vascular systems consist of xylem tissue, which transports water and minerals, and phloem tissue, which transports sugars and proteins. With the vascular system, there appeared leaves—large photosynthetic organs—and roots to absorb water from the ground. The seedless vascular plants include club mosses, which are the most primitive whisk ferns, which lost leaves and roots by reductive evolution horsetails, and ferns.


    Podsumowanie sekcji

    Vascular systems consist of xylem tissue, which transports water and minerals, and phloem tissue, which transports sugars and proteins. With the development of the vascular system, there appeared leaves to act as large photosynthetic organs, and roots to access water from the ground. Small uncomplicated leaves are microphylls. Large leaves with vein patterns are megaphylls. Modified leaves that bear sporangia are sporophylls. Some sporophylls are arranged in cone structures called strobili.

    The seedless vascular plants include club mosses, which are the most primitive whisk ferns, which lost leaves and roots by reductive evolution and horsetails and ferns. Ferns are the most advanced group of seedless vascular plants. They are distinguished by large leaves called fronds and small sporangia-containing structures called sori, which are found on the underside of the fronds.

    Mosses play an essential role in the balance of the ecosystems they are pioneering species that colonize bare or devastated environments and make it possible for a succession to occur. They contribute to the enrichment of the soil and provide shelter and nutrients for animals in hostile environments. Mosses and ferns can be used as fuels and serve culinary, medical, and decorative purposes.


    Obejrzyj wideo: Systematyka biologiczna 1 - rodzaje klasyfikacji, rangi systematyczne, definicja gatunku - biologia (Styczeń 2022).