Information

14: Mångfald av växter - Biologi

14: Mångfald av växter - Biologi



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

14: Mångfald av växter

Växts mångfald

Växtmångfald hänvisar till förekomsten av många olika växtarter i deras naturliga miljöer. Det finns omkring 300 000-500 000 arter av kärlväxter som finns på jorden (Figur 1).

  • Förstå växter och grunden för deras klassificering.
  • Förklara egenskaper och livscykler för Bryophytes, Pteridophytes, Gymnosperms och Angiosperms.
  • Förstå struktur och funktion hos stjälkar och blad.
  • Förklara processen för träbildning och transportmekanismer i växter.
  • Identifiera faktorer som påverkar växternas tillväxt och dess anpassning.

Landväxter inkluderar mossor (mossor), lykofyter (ormbunkar), gymnospermer (vedartade växter utan blommor men frö och kottar finns) och angiospermer (blommande växter).

Vattenväxter inkluderar sorter av alger. Mångfald av växtliv är viktigt eftersom det stöder olika livsformer (nedbrytare och växtätare).


MÅNGFALD AV VÄXTER

Närvaron av olika växter i form av olika solbrännor (art, släkten) kallas mångfald av växter. Olika växter har olika morfologi, fysiologi, cytologi och anatomi. Det skapar mångfald bland växter. Mångfald inkluderar klassificering och nomenklatur av växter.

OMFATTNING OCH KLASSIFICERING AV VÄXTRIKEN

Studiet av arter och mångfald av organismer och de evolutionära förhållandena mellan dem kallas systematik eller taxonomi. Studiet av systematik ger ordningen och relationerna mellan organismerna. Denna ordning och relation uppstår från evolutionära processer. Dessa studier ger också en beskrivning av den nya arten. Den organiserar djuren i grupper (taxa). Denna gruppering är baserad på graden av evolutionär släktskap.

A. TAXONOMISK HIERARKI

(a) Taxonomisk hierarki baserad på morfologi

Den moderna klassificeringssystem har getts av Carolus Linnaeus. Detta klassificeringssystem används fortfarande idag. Carolus Linnaeus trodde att olika arter kunde grupperas i samma

– Mångfald av växter: Introduktion

kategorier på grundval av likheter mellan dem. Gruppen av djur med liknande egenskaper bildar en taxon. Till exempel Amaltas (cassia fistel) visar likheter med andra kassiaarter (cassia senna). Båda har sammansatta blad och producerar bönor. Därför placeras alla sådana växter i samma taxon. Dessutom. Cassia delar också karaktärer med Bauhinia verigata (Kachnar). Så de är i samma familj.

Carolus Linnaeus kände igen fem taxa. Moderna taxonomer använder åtta taxa inklusive tidigare fem taxa. Taxorna är ordnade hierarkiskt. Det betyder arrangemang av klassificering från bred till specifik. Dessa taxa är: Kingdom, Phylum, Class, Order, Family, Genus och Art.

(b) Taxonomisk hierarki baserad på evolution

Carolus Linné accepterade inte evolutionen. Men fortfarande visar många av hans grupperingar evolutionära samband. Morfologiska likheter mellan två växter har en genetisk grund. Det ger upphov till gemensam evolutionär historia. Sålunda grupperas växterna enligt liknande egenskaper. Carolus Linnaeus grupperade dem efter deras evolutionära relationer. Medlemmarna i samma taxonomiska grupp är närmare besläktade med varandra än medlemmarna i olika taxa.

LIVETS RIKEN

a) Konungarikets klassificeringssystem

1969, Robert H. Whittaker beskrev ett klassificeringssystem. Denna klassificering bildar fem kungadömen. Denna grund för klassificering av Whittaker är:

Det finns följande fem kungadömen:

  1. Monera: Medlemmarna i detta rike är prokaryoter. Riket Monera innehåller bakterier och cyanobakterier.
  2. Protista Medlemmar av kungariket Protista är eukanjotiska. De består av enstaka celler eller kolonier av celler. Detta rike inkluderar Amoeba. Paramecium, etc.
  3. Plantae: Medlemmar av kungariket Plantae är eukaryota, flercelliga och fotosyntetiska. Växter har väggväggiga celler. De är vanligtvis icke-rörliga.
  4. Svampar: Medlemmar av rike Svampar är också eukaryota och flercelliga. De har också väggar och är vanligtvis icke-10Master Success Text Book of Botany A

rörlig. Näringssätt skiljer svampar från växter. Svampar är nedbrytare. Svampar smälter organiskt material utanför kroppen och absorberar de trasiga produkterna.

5. Animalia: Medlemmar av kungariket Animalia är eukaryota och flercelliga. De äter genom att få i sig andra organismer eller delar av andra organismer. Deras celler saknar väggar och de är vanligtvis rörliga.

Systematiker har på grundval av studier av ribosomalt RNA dragit slutsatsen att allt liv delar en gemensam förfader. De finner att det finns tre stora evolutionära linjer. Var och en av dessa linjer kallas a domän. Domänen finns ovanför kungariket. Det finns tre domäner:

miljö som högtemperatursprickdalar på havsbotten, eller högsaltade eller sura miljöer. Alla medlemmar av Archaea bor i anaeroba miljöer. Dessa miljöer visar förhållandena på jorden vid tidpunkten för ursprunget. Archaea är den mest primitiva livsformen. Forntida Achaier gav upphov till två andra domäner av organismer.

  1. Eubakterier: Dessa inkluderar riktiga bakterier. Dessa är inkluderade prokaryota mikroorganismer.
  2. Eukarya: Eukarya inkluderar alla eulkaryota organismer. Eukarya divergerade mer nyligen än Eubacteria från Archaea. Således är Eukarya närmare Archaea än Eubacteria. Det inkluderar de andra fyra riken av eukaryoter: Protista (Protoctista), svampar, Plantae och Animalia.

Klassificering av växter

Växtbiologer använder termen division för de stora växtgrupperna inom växtriket. Division är lika med filum. Divisioner är vidare indelade i klasser, ordnar, familjer och släkten.

Klassificeringsschemat som används i denna text känner igen tolv divisioner inom kungariket Plantae. Dessa divisioner är: Icke-vaskulära nlanter

Division Bryopsida Mossar
Division Hepaticopsida Levermos
Division Anthocero ,sida Hornört

Kärlfrö mindre växter

1. Division Psilopsida Jag Whiskfems

Division Lycopsida Klubbmossar
Division Sphenopsida Åkerfränder
Division Pteropsida Ormbunkar

Gymnosperm: Nakna fröade växter

Division Coniferopsida

Division Cycadopsida

Division Ginkgopsida

Division Gnetopsida

Angiospermer: Blommande växter

GRUNDKONCEPT FÖR EVOLUTION I VÄXTMÅNGFALD

Nästan alla växter förökar sig sexuellt. De flesta växter är också kapabla till asexuell förökning. Växter producerar sina könsceller inom gametangia. Gamentaniga har skyddsjackor av sterila (icke-reproduktiva) celler. Det förhindrar att de känsliga könscellerna torkar under utvecklingen. Ägget befruktas i det kvinnliga organet. Zygoten utvecklas till ett embryo. Embryot hålls kvar en tid i skyddscellernas mantel.

Generationsväxling sker i växter. Fenomenet där generering av haploida gametofyter och generering av diploida sporofyter alternerar med varandra kallas generationsväxling. Det förekommer i alla växter. Sporofyt- och gametofytgenerationerna skiljer sig åt i morfologi. Så de är heteromorfa. Diploid sporofyt är den mer märkbara individen i alla grupper. Det finns två huvudtrender i växternas utveckling.

  1. Det finns en trend mot minskning av haploidgenerering och dominans av diploidgenerering.
  2. Det sker ersättning av flagellerade spermier med pollen. Det är en anpassning för markmiljö.

Stora perioder av växtutveckling

Fossilprotokollet visar att det finns fyra stora perioder vid evolution:

1. Första perioden: Växtens ursprung från vattenlevande förfäder: Den första perioden av evolution var förknippad med ursprunget av växter från vattenlevande förfäder. Växter utvecklas från alger under mitten av silurtiden för cirka 425 miljoner år sedan. Den första jordiska

12 Master Success Text Book of Botany A

anpassning var formation nagelband och jacket gametangia. Det skyddar könsceller och embryon. Sedan sker utveckling av vaskulär vävnad. Vaskulär vävnad består av celler sammanfogade till rör. Vaskulär vävnad transporterar näringsämnen genom hela växten. Vaskulär vävnad utvecklades relativt tidigt i växthistorien. De flesta mossor saknar kärlvävnad. Därför kallas de icke-kärlväxter. Däremot finns vattenledande rör i vissa mossor. Men det är inte klart om rör av mossor är analoga eller homologa med andra växters vattenledande vävnad.

Andra perioden: Diversifiering av kärlväxter: Den andra stora perioden av växtutveckling var diversifiering av kärlväxter under tidigt Devon period, för cirka 400 miljoner år sedan. De tidigare kärlväxterna saknade frön. Detta tillstånd är

Mångfald av växter. Introduktion

förekommer i ormbunkar och några andra grupper av kärlväxter.

  1. Tredje perioden: Evolution of Seed: Den tredje stora perioden av växtutvecklingen började med fröets ursprung. Vissa frön skyddar embryot från uttorkning och andra faror. A fröet består av en embryo packad ägglossning tillsammans med förråd av mat inom a skyddsöverdrag. De första fröproducerande kärlväxter uppstod för cirka 360 miljoner år sedan, nära slutet av Devon period. Dessa växter har nakna frön. De är inte skyddade av täckning. Dessa växter är gymnosperm (barrträd). De inkluderar tallar och andra kottar. Gymnospermer samexisterade med ormbunkar och frölösa växter i mer än 200 miljoner år.

Fjärde perioden: Evolution av blommande växter: Blommande växt utvecklades omkring 130 miljoner års ålder under den tidiga kritaperioden. Blomman är en komplex reproduktiv struktur. Deras frön är skyddade inom frukt. De blommande växterna kallas angiospermer.


14.1 Växtriket

I slutet av det här avsnittet kommer du att kunna:

  • Beskriv de viktigaste egenskaperna hos växtriket
  • Diskutera utmaningarna med att plantera liv på land
  • Beskriv de anpassningar som gjorde att växter kunde kolonisera mark

Växter är en stor och varierad grupp av organismer. Det finns nära 300 000 arter av katalogiserade växter. 1 Av dessa är cirka 260 000 växter som producerar frön. Mossor, ormbunkar, barrträd och blommande växter är alla medlemmar av växtriket. Växtriket innehåller mestadels fotosyntetiska organismer, några parasitiska former har förlorat förmågan att fotosyntetisera. Processen för fotosyntes använder klorofyll, som finns i organeller som kallas kloroplaster. Växter har cellväggar som innehåller cellulosa. De flesta växter förökar sig sexuellt, men de har också olika metoder för asexuell reproduktion. Växter uppvisar obestämd tillväxt, vilket innebär att de inte har en slutlig kroppsform, utan fortsätter att växa kroppsmassa tills de dör.

Växtanpassningar till livet på land

Eftersom organismer anpassar sig till livet på land måste de brottas med flera utmaningar i den terrestra miljön. Vatten har beskrivits som "livets grejer". Cellens inre - det medium i vilket de flesta små molekyler löses upp och diffunderar, och i vilket majoriteten av de kemiska reaktionerna av ämnesomsättningen äger rum - är en vattnig soppa. Uttorkning, eller uttorkning, är en konstant fara för en organism som utsätts för luft. Även när delar av en växt är nära en vattenkälla, kommer deras luftstrukturer sannolikt att torka ut. Vatten ger flytkraft till organismer som lever i akvatiska livsmiljöer. På land behöver växter utveckla strukturellt stöd i luften – ett medium som inte ger samma lyft. Dessutom måste de manliga könscellerna nå de kvinnliga könscellerna med hjälp av nya strategier eftersom simning inte längre är möjlig. Slutligen måste både gameter och zygoter skyddas från uttorkning. De framgångsrika landväxterna utvecklade strategier för att hantera alla dessa utmaningar, även om inte alla anpassningar dök upp på en gång. Vissa arter flyttade inte långt från en vattenmiljö, medan andra lämnade vattnet och fortsatte med att erövra de torraste miljöerna på jorden.

För att balansera dessa överlevnadsutmaningar erbjuder livet på land flera fördelar. För det första är solljus rikligt. På land filtreras inte den spektrala kvaliteten på ljus som absorberas av det fotosyntetiska pigmentet, klorofyll, bort av vatten eller konkurrerande fotosyntetiska arter i vattenpelaren ovan. För det andra är koldioxid mer lättillgänglig eftersom dess koncentration är högre i luft än i vatten. Dessutom utvecklades landväxter före landdjur, därför, tills torr mark koloniserades av djur, hotade inga rovdjur växternas välbefinnande. Denna situation förändrades när djuren kom upp ur vattnet och hittade rikliga källor till näringsämnen i den etablerade floran. I sin tur utvecklade växter strategier för att avskräcka predation: från ryggar och taggar till giftiga kemikalier.

De tidiga landväxterna, liksom de tidiga landdjuren, levde inte långt från en riklig vattenkälla och utvecklade överlevnadsstrategier för att bekämpa torrhet. En av dessa strategier är torktolerans. Mossor kan till exempel torka ut till en brun och spröd matta, men så fort regn gör vatten tillgängligt kommer mossor att suga upp det och återfå sitt friska, gröna utseende. En annan strategi är att kolonisera miljöer med hög luftfuktighet där torka är ovanligt. Ormbunkar, en tidig härstamning av växter, trivs på fuktiga och svala platser, till exempel i tempererade skogar. Senare flyttade växter bort från vattenmiljöer med hjälp av motstånd mot uttorkning, snarare än tolerans. Dessa växter, liksom kaktusen, minimerar vattenförlusten i en sådan utsträckning att de kan överleva i de torraste miljöerna på jorden.

Förutom anpassningar som är specifika för livet på land, uppvisar landväxter anpassningar som var ansvariga för deras mångfald och dominans i terrestra ekosystem. Fyra stora anpassningar finns i många landlevande växter: generationsväxlingen, ett sporangium där sporer bildas, ett gametangium som producerar haploida celler och i kärlväxter, apikala meristemvävnad i rötter och skott.

Generationsväxling

Generationsväxling beskriver en livscykel där en organism har både haploida och diploida flercelliga stadier (Figur 14.2).

Figur 14.2 Generationsväxling mellan haploid (1n) gametofyt och diploid (2n) sporofyt visas. (kredit: modifiering av arbete av Peter Coxhead)

Haplontisk hänvisar till en livscykel där det finns ett dominerande haploid stadium. Diplontisk hänvisar till en livscykel där det diploida stadiet är det dominerande stadiet och det haploida kromosomtalet endast ses under en kort tid i livscykeln under sexuell reproduktion. Människor är till exempel diplontiska. De flesta växter uppvisar generationsväxling, vilket beskrivs som haplodiplontisk: den haploida flercelliga formen känd som en gametofyt följs i utvecklingssekvensen av en flercellig diploid organism, sporofyt. De gametofyt ger upphov till gameter, eller reproduktionsceller, genom mitos. Det kan vara den mest uppenbara fasen av växtens livscykel, som hos mossorna, eller så kan det förekomma i en mikroskopisk struktur, som ett pollenkorn i de högre växterna (samlingsbeteckningen för kärlväxterna). Sporofytstadiet är knappt märkbart hos lägre växter (samlingsbeteckningen för växtgrupperna mossor, levermossar och hornörter). Höga träd är den diplontiska fasen i livscykeln för växter som sequoia och tallar.

Sporangia i de frölösa växterna

Sporofyten hos frölösa växter är diploid och härrör från syngami eller fusion av två gameter (Figur 14.2). Sporofyten bär sporangia (singular, sporangium), organ som först uppträdde i landväxterna. Termen "sporangia" betyder bokstavligen "spor i ett kärl", eftersom det är en reproduktiv säck som innehåller sporer. Inuti de flercelliga sporangierna producerar de diploida sporocyterna, eller modercellerna, haploida sporer genom meios, vilket minskar 2n-kromosomtalet till 1n. Sporerna frigörs senare av sporangierna och sprids i miljön. Två olika typer av sporer produceras i landväxter, vilket resulterar i att könen separeras vid olika punkter i livscykeln. Frölösa icke-kärlväxter (mer lämpligt kallade "frölösa icke-kärlväxter med en dominerande gametofytfas") producerar endast en sorts sporer, och kallas homosporös. Efter grodd från en spor producerar gametofyten både hane och hona gametangia, vanligtvis på samma individ. I kontrast, heterosporös växter producerar två morfologiskt olika typer av sporer. De manliga sporerna kallas mikrosporer på grund av sin mindre storlek kommer de jämförelsevis större megasporerna att utvecklas till den kvinnliga gametofyten. Heterospori observeras i ett fåtal frölösa kärlväxter och i alla fröväxter.

När den haploida sporen gror, genererar den en flercellig gametofyt genom mitos. Gametofyten stöder zygoten som bildas från sammansmältningen av könsceller och den resulterande unga sporofyten eller vegetativa formen, och cykeln börjar på nytt (Figur 14.3 och Figur 14.4).

Figur 14.3 Denna livscykel för en ormbunke visar växling av generationer med ett dominant sporofytstadium. (kredit "fern": modifiering av verk av Cory Zanker kredit "gametophyte": modifiering av verk av "Vlmastra"/Wikimedia Commons) Figur 14.4 Denna livscykel för en mossa visar generationsväxling med ett dominant gametofytstadium. (kredit: modifiering av arbete av Mariana Ruiz Villareal)

Sporerna från fröfria växter och pollen från fröväxter är omgivna av tjocka cellväggar som innehåller en seg polymer som kallas sporopollenin. Detta ämne kännetecknas av långa kedjor av organiska molekyler relaterade till fettsyror och karotenoider, och ger de flesta pollen sin gula färg. Sporopollenin är ovanligt resistent mot kemisk och biologisk nedbrytning. Dess seghet förklarar förekomsten av välbevarade fossiler av pollen. Sporopollenin ansågs en gång vara en innovation av landväxter, men grönalgerna Coleochaetes är nu känt för att bilda sporer som innehåller sporopollenin.

Skydd av embryot är ett stort krav för landväxter. Det känsliga embryot måste skyddas från uttorkning och andra miljöfaror. Hos både fröfria och fröväxter ger den kvinnliga gametofyten näring, och hos fröväxter skyddas även embryot när det utvecklas till den nya generationen sporofyter.

Gametangia i de frölösa växterna

Gametangia (singular, gametangium) är strukturer på gametofyterna hos frölösa växter där gameter produceras av mitos. Hanens gametangium, antheridium, frigör spermier. Många frölösa växter producerar spermier utrustade med flageller som gör det möjligt för dem att simma i en fuktig miljö till archegonia, den kvinnliga gametangiumen. Embryot utvecklas inuti arkegoniet som sporofyten.

Apikala meristem

Växternas skott och rötter ökar i längd genom snabb celldelning i en vävnad som kallas apikala meristem (Figur 14.5). Det apikala meristemet är ett cellhölje vid skottspetsen eller rotspetsen gjord av odifferentierade celler som fortsätter att föröka sig under hela växtens liv. Meristematiska celler ger upphov till växtens alla specialiserade vävnader. Förlängning av skott och rötter ger en växt tillgång till ytterligare utrymme och resurser: ljus när det gäller skottet och vatten och mineraler när det gäller rötter. En separat meristem, kallad lateral meristem, producerar celler som ökar diametern på stjälkar och trädstammar. Apikala meristem är en anpassning för att tillåta kärlväxter att växa i riktningar som är nödvändiga för deras överlevnad: uppåt till större tillgång på solljus och nedåt i jorden för att få vatten och viktiga mineraler.

/>Figur 14.5 Denna äppelplanta är ett exempel på en växt där det apikala meristemet ger upphov till nya skott och rottillväxt.

Ytterligare markanläggningsanpassningar

När växter anpassade sig till torra land och blev oberoende av den ständiga närvaron av vatten i fuktiga livsmiljöer, dök nya organ och strukturer upp. Tidiga landväxter växte inte över några centimeter från marken, och på dessa låga mattor tävlade de om ljuset. Genom att utveckla ett skott och växa sig längre fångade enskilda plantor mer ljus. Eftersom luft ger betydligt mindre stöd än vatten, inkorporerade landväxter styvare molekyler i sina stjälkar (och senare trädstammar). Utvecklingen av vaskulär vävnad för distribution av vatten och lösta ämnen var en nödvändig förutsättning för att växter skulle kunna utveckla större kroppar. Det vaskulära systemet innehåller xylem- och floemvävnader. Xylem leder vatten och mineraler som tas från jorden upp till skottfloemet transporterar mat som härrör från fotosyntes genom hela växten. Rotsystemet som utvecklades för att ta upp vatten och mineraler förankrade också det allt högre skottet i jorden.

Hos landväxter täcker ett vaxartat, vattentätt skydd som kallas nagelband växtens luftdelar: löv och stjälkar. Nagelbandet förhindrar också intag av koldioxid som behövs för syntesen av kolhydrater genom fotosyntes. Stomata, eller porer, som öppnar och stänger för att reglera trafiken av gaser och vattenånga uppträdde därför i växter när de flyttade in i torrare livsmiljöer.

Växter kan inte undvika rovdjur. Istället syntetiserar de ett stort antal giftiga sekundära metaboliter: komplexa organiska molekyler som alkaloider, vars skadliga lukter och obehagliga smak avskräcker djur. Dessa giftiga föreningar kan orsaka allvarliga sjukdomar och till och med dödsfall.

Dessutom, när växter utvecklades tillsammans med djur, utvecklades söta och näringsrika metaboliter för att locka djur att ge värdefull hjälp med att sprida pollenkorn, frukt eller frön. Växter har utvecklats tillsammans med djurbekanta i hundratals miljoner år (Figur 14.6).

Figur 14.6 Växter har utvecklats olika anpassningar till livet på land. (a) Tidiga växter växte nära marken, som denna mossa, för att undvika uttorkning. (b) Senare växter utvecklade en vaxartad nagelband för att förhindra uttorkning. (c) För att växa längre, som dessa lönnträd, var växter tvungna att utveckla nya strukturkemikalier för att stärka sina stjälkar och kärlsystem för att transportera vatten och mineraler från jorden och näring från löven. (d) Växter utvecklade fysiska och kemiska försvar för att undvika att bli uppätna av djur. (kredit a, b: modifiering av arbete av Cory Zanker kredit c: modifiering av arbete av Christine Cimala kredit d: modifiering av arbete av Jo Naylor)

EVOLUTION I HANDLING

Hur organismer skaffat sig egenskaper som gör att de kan kolonisera nya miljöer, och hur det samtida ekosystemet formas, är grundläggande frågor om evolution. Paleobotanik tar upp dessa frågor genom att specialisera sig på studiet av utdöda växter. Paleobotanister analyserar exemplar som hämtats från fältstudier och rekonstituerar morfologin hos organismer som länge har försvunnit. De spårar växternas utveckling genom att följa modifieringarna i växtmorfologin och belyser sambandet mellan befintliga växter genom att identifiera gemensamma förfäder som uppvisar samma egenskaper. Detta fält försöker hitta övergångsarter som överbryggar klyftor i vägen till utvecklingen av moderna organismer. Fossiler bildas när organismer fångas i sediment eller miljöer där deras former bevaras (Figur 14.7). Paleobotanister bestämmer den geologiska åldern på exemplar och naturen på deras miljö med hjälp av de geologiska sedimenten och fossila organismer som omger dem. Verksamheten kräver stor omsorg för att bevara integriteten hos de ömtåliga fossilerna och de lager där de finns.

En av de mest spännande senaste utvecklingarna inom paleobotanik är användningen av analytisk kemi och molekylärbiologi för att studera fossiler. Bevarande av molekylära strukturer kräver en miljö fri från syre, eftersom oxidation och nedbrytning av material genom aktiviteten av mikroorganismer är beroende av närvaron av syre. Ett exempel på användningen av analytisk kemi och molekylärbiologi är identifieringen av oleanan, en förening som avskräcker skadedjur och som fram till denna punkt verkar vara unik för blommande växter. Oleanane återvanns från sediment från Perm, mycket tidigare än de nuvarande datumen som anges för utseendet av de första blommande växterna. Fossiliserade nukleinsyror – DNA och RNA – ger mest information. Deras sekvenser analyseras och jämförs med levande och besläktade organismer. Genom denna analys kan evolutionära relationer byggas för växtlinjer.

Vissa paleobotanister är skeptiska till slutsatserna från analysen av molekylära fossiler. För det första bryts de kemiska materialen av intresse snabbt ned under initial isolering när de utsätts för luft, såväl som vid ytterligare manipulationer. Det finns alltid en stor risk att kontaminera proverna med främmande material, främst från mikroorganismer. Ändå, när tekniken förfinas, kommer analysen av DNA från fossiliserade växter att ge ovärderlig information om växternas utveckling och deras anpassning till en ständigt föränderlig miljö.

Figur 14.7 Detta fossil av ett palmblad (Palmacites sp.) som upptäcktes i Wyoming dateras till cirka 40 miljoner år sedan

De stora divisionerna av landväxter

Landväxter klassificeras i två huvudgrupper beroende på frånvaron eller närvaron av kärlvävnad, enligt beskrivning i Figur 14.8. Växter som saknar kärlvävnad bildad av specialiserade celler för transport av vatten och näringsämnen kallas icke-kärlväxter. Mossor, levermossar, mossor och hornörter är fröfria och icke-vaskulära och uppträdde troligen tidigt i landväxternas evolution. Kärlväxter utvecklat ett nätverk av celler som leder vatten och lösta ämnen genom växtkroppen. De första kärlväxterna dök upp i det sena Ordovicium (461–444 miljoner år sedan) och liknade förmodligen lykofyter, som inkluderar klubbmossor (inte att förväxla med mossorna) och pterofyterna (ormbunkar, åkerfräken och vispormbunkar). Lykofyter och pterofyter kallas frölösa kärlväxter. De producerar inte frön, som är embryon med sina lagrade matreserver skyddade av ett hårt hölje. Fröväxterna utgör den största gruppen av alla befintliga växter och dominerar därmed landskapet. Fröväxter inkluderar gymnospermer, framför allt barrträd, som producerar "nakna frön", och de mest framgångsrika växterna, de blommande växterna eller angiospermer, som skyddar sina frön inuti kamrarna i mitten av en blomma. Väggarna i dessa kammare utvecklas senare till frukter.

Figur 14.8 Denna tabell visar huvudindelningarna av växter.

KONCEPT I HANDLING

För att lära dig mer om växternas utveckling och deras inverkan på utvecklingen av vår planet, se BBC-showen "How to Grow a Planet: Life from Light" som finns på denna webbplats (http://openstaxcollege.org/l/growing_planet2) .


FRÖVÄXTER

Nyckelinnovationen för de återstående plantorna är utvecklingen av frön. Detta kan låta enkelt, men utvecklingen av frön var en stor anpassning i växternas utveckling. Frön är rejäla, och viktigast av allt, de tål torra förhållanden. Anpassningen av fröet innebar att växter var fria från sitt beroende av vatten för reproduktion, och följaktligen kunde de kolonisera torrare miljöer.

Här är en liten inblick i "fröet". Det är en ganska anmärkningsvärd anpassning som inte skulle vara möjlig utan utvecklingen av en egenskap hos fröväxter som kallas heterospory. I grund och botten innebär detta produktionen av två distinkta typer av sporproducerande strukturer, och därför två distinkta typer av sporer: mikrosporer och megasporer. Mikrosporerna utvecklas till pollen, eller den manliga gametofyten. Megasporen utvecklas till ägget, eller den kvinnliga gametofyten. Ägget och spermierna smälter samman och bildar en zygot som utvecklas till ett embryo, som är skyddat inuti flera lager och insvept i en skyddande päls. Hela paketet är fröet!

Vi grupperar fröplantorna i två huvudgrupper: gymnospermer och angiospermer. Den spännande aspekten av dessa två grupper är att sporofyten är dominant och gametofyten är så reducerad att den är beroende av sporofyten för att överleva. Spermierna och ägget utvecklas inom sporofyten, och den kvinnliga gametofyten hålls kvar i sporofytens vävnader. Det finns tre huvudtyper av gymnospermer: cykader, ginko och barrträd. Gymnospermer är alla beroende av vind för pollinering. Vind kan vara en petig sak, och inte alltid den mest tillförlitliga, särskilt när något så viktigt som att säkerställa livskraftig avkomma (befruktning och produktion av frön) står på spel! Vår nästa grupp höjde verkligen sin pollineringsstrategi med ett par fantastiska innovationer.


Åtkomstalternativ

Få full journalåtkomst i 1 år

Alla priser är NETTOpriser.
Moms tillkommer senare i kassan.
Skatteberäkningen kommer att slutföras i kassan.

Få tidsbegränsad eller fullständig artikelåtkomst på ReadCube.

Alla priser är NETTOpriser.


Ytterligare markanläggningsanpassningar

När växter anpassade sig till torra land och blev oberoende av den ständiga närvaron av vatten i fuktiga livsmiljöer, dök nya organ och strukturer upp. Tidiga landväxter växte inte över några centimeter från marken, och på dessa låga mattor tävlade de om ljuset. Genom att utveckla ett skott och växa sig längre fångade enskilda plantor mer ljus. Eftersom luft ger betydligt mindre stöd än vatten, inkorporerade landväxter styvare molekyler i sina stjälkar (och senare trädstammar). Utvecklingen av vaskulär vävnad för distribution av vatten och lösta ämnen var en nödvändig förutsättning för att växter skulle kunna utveckla större kroppar. Det vaskulära systemet innehåller xylem- och floemvävnader. Xylem leder vatten och mineraler som tas från jorden upp till skottfloemet transporterar mat som härrör från fotosyntes genom hela växten. Rotsystemet som utvecklades för att ta upp vatten och mineraler förankrade också det allt högre skottet i jorden.

Figur 5: Växter har utvecklat olika anpassningar till livet på land. (a) Tidiga växter växte nära marken, som denna mossa, för att undvika uttorkning. (b) Senare växter utvecklade en vaxartad nagelband för att förhindra uttorkning. (c) För att växa längre, som dessa lönnträd, var växter tvungna att utveckla nya strukturkemikalier för att stärka sina stjälkar och kärlsystem för att transportera vatten och mineraler från jorden och näring från löven. (d) Växter utvecklade fysiska och kemiska försvar för att undvika att bli uppätna av djur. (kredit a, b: modifiering av arbete av Cory Zanker kredit c: modifiering av arbete av Christine Cimala kredit d: modifiering av arbete av Jo Naylor)

Hos landväxter täcker ett vaxartat, vattentätt skydd som kallas nagelband växtens luftdelar: löv och stjälkar. Nagelbandet förhindrar också intag av koldioxid som behövs för syntesen av kolhydrater genom fotosyntes. Stomata, eller porer, som öppnar och stänger för att reglera trafiken av gaser och vattenånga uppträdde därför i växter när de flyttade in i torrare livsmiljöer.

Växter kan inte undvika rovdjur. Istället syntetiserar de ett stort antal giftiga sekundära metaboliter: komplexa organiska molekyler som alkaloider, vars skadliga lukter och obehagliga smak avskräcker djur. Dessa giftiga föreningar kan orsaka allvarliga sjukdomar och till och med dödsfall.

Dessutom, när växter utvecklades tillsammans med djur, utvecklades söta och näringsrika metaboliter för att locka djur att ge värdefull hjälp med att sprida pollenkorn, frukt eller frön. Växter har utvecklats tillsammans med djurbekanta i hundratals miljoner år ([Figur 5]).

Evolution in Action

Paleobotany Hur organismer förvärvade egenskaper som gör att de kan kolonisera nya miljöer, och hur det samtida ekosystemet utformas, är grundläggande frågor om evolution. Paleobotanik tar upp dessa frågor genom att specialisera sig på studiet av utdöda växter. Paleobotanister analyserar exemplar som hämtats från fältstudier och rekonstituerar morfologin hos organismer som länge har försvunnit. De spårar växternas utveckling genom att följa modifieringarna i växtmorfologin och belyser sambandet mellan befintliga växter genom att identifiera gemensamma förfäder som uppvisar samma egenskaper. Detta fält försöker hitta övergångsarter som överbryggar klyftor i vägen till utvecklingen av moderna organismer. Fossiler bildas när organismer fångas i sediment eller miljöer där deras former är bevarade ([Figur 6]). Paleobotanists determine the geological age of specimens and the nature of their environment using the geological sediments and fossil organisms surrounding them. The activity requires great care to preserve the integrity of the delicate fossils and the layers in which they are found.

One of the most exciting recent developments in paleobotany is the use of analytical chemistry and molecular biology to study fossils. Preservation of molecular structures requires an environment free of oxygen, since oxidation and degradation of material through the activity of microorganisms depend on the presence of oxygen. One example of the use of analytical chemistry and molecular biology is in the identification of oleanane, a compound that deters pests and which, up to this point, appears to be unique to flowering plants. Oleanane was recovered from sediments dating from the Permian, much earlier than the current dates given for the appearance of the first flowering plants. Fossilized nucleic acids—DNA and RNA—yield the most information. Their sequences are analyzed and compared to those of living and related organisms. Through this analysis, evolutionary relationships can be built for plant lineages.

Some paleobotanists are skeptical of the conclusions drawn from the analysis of molecular fossils. For one, the chemical materials of interest degrade rapidly during initial isolation when exposed to air, as well as in further manipulations. There is always a high risk of contaminating the specimens with extraneous material, mostly from microorganisms. Nevertheless, as technology is refined, the analysis of DNA from fossilized plants will provide invaluable information on the evolution of plants and their adaptation to an ever-changing environment.

Figure 6: This fossil of a palm leaf (Palmacites sp.) discovered in Wyoming dates to about 40 million years ago.


14: Diversity of Plants - Biology

As we learned at the beginning of this module, plants are essential to human life (as well as the lives of several other organisms): they act as food and release oxygen into the atmosphere. We’ve also learned that plants play a key role in the ecosystem by stabilizing soils, cycling carbon, and moderating the climate. With all these roles, it becomes clear that we must preserve plants and their diversity—or else we put ourselves and the biosphere at large at risk. As we continue on, we’ll learn about how plants function and reproduce. As you learn, think about ways you can take this new knowledge and work to preserve your local plant diversity.

If plants and their interactions with humans interest you, you may want to look into the field of ethnobotany.

EthnobotanisT

The relatively new field of ethnobotany studies the interaction between a particular culture and the plants native to the region. Seed plants have a large influence on day-to-day human life. Not only are plants the major source of food and medicine, they also influence many other aspects of society, from clothing to industry. The medicinal properties of plants were recognized early on in human cultures. From the mid-1900s, synthetic chemicals began to supplant plant-based remedies.

Pharmacognosy is the branch of pharmacology that focuses on medicines derived from natural sources. With massive globalization and industrialization, there is a concern that much human knowledge of plants and their medicinal purposes will disappear with the cultures that fostered them. This is where ethnobotanists come in. To learn about and understand the use of plants in a particular culture, an ethnobotanist must bring in knowledge of plant life and an understanding and appreciation of diverse cultures and traditions. The Amazon forest is home to an incredible diversity of vegetation and is considered an untapped resource of medicinal plants yet, both the ecosystem and its indigenous cultures are threatened with extinction.

To become an ethnobotanist, a person must acquire a broad knowledge of plant biology, ecology and sociology. Not only are the plant specimens studied and collected, but also the stories, recipes, and traditions that are linked to them. For ethnobotanists, plants are not viewed solely as biological organisms to be studied in a laboratory, but as an integral part of human culture. The convergence of molecular biology, anthropology, and ecology make the field of ethnobotany a truly multidisciplinary science.


Diversity in Habit of the Plant | Botanik

These are small plants with soft stems. They may be annuals, e.g., mustard, pea, rice, etc., biennials, e.g., beet, carrot, turnip, etc., perennials, e.g., canna, ginger, banana, etc.

The annuals are those herbs that attain their full growth in one season, living for few months or at the most for one year only. The biennials are those herbs that live for two years and they produce flowers and seeds in the second year after which they die off.

The perennials are those herbs that persist for a number of years. The aerial parts of such plants die every year at the end of the season but new shoots develop again from the underground stem.

They are medium sized plants with hard and woody stems. They branch profusely from near the ground, and thus the plants become bushy in habit without a clear trunk. The examples are Hibiscus rosa-sinensis, night jasmine (Nyctanthes arbortristis), garden croton, etc.

They are tall plants with a clear trunk and possess hard and woody stem and branches, e.g., mango, sissoo, nim, teak, jack, etc.

The shrubs and trees are perennials.

Diversity in Habit of the Plant: Category # 2.

According to the Life-cycle:

They may be:

Complete their whole life, from seed to fruit in one year or less. In some cases even in a few weeks such as in Senecio vulgaris, so that several generations may be passed through in one summer while nothing but the seeds remain through the winter. Biennials and annuals are therefore, typically monocarpic, fruiting but once.

Last only for two years. In the first season they produce at soil level a very contracted stem bearing a rosette of leaves. During the second season the stem elongates and bears the flowers and fruit, after which the whole plant dies, e.g., carrot, radish, turnip, etc.

May be woody, either tree like with one main trunk, or else shrub-like with a cluster of stems. They may also be herbaceous lying down to the ground level each winter and persisting only by underground organs. The duration of perennials is very variable.

Some herbs live only five to six years. Large trees on the other hand may take twenty five to thirty years to attain flowering. The common factor in all perennials is that they are polycarpic, i.e., they flower and fruit again and again.

Certain monocotyledonous perennials, on the other hand, are naturally monocarpic. For example, bamboos flower every twenty to thirty years and then die. Agave americana flowers once but only after hundred years producing a 50 feet inflorescence and thereafter dies.


The co-occurrence within a single interbreeding population of morphologically distinct mating groups that are distinguished by differences in their sexual organs.

Differences in the timing of pollen dispersal from anthers and stigma receptivity of flowers. In protandry, pollen is dispersed before stigmas are receptive, and in protogyny, stigmas are receptive before pollen is dispersed from anthers.

The reduction in viability and fertility of inbred offspring compared with outbred offspring.

A cluster of tightly linked co-adapted genes that are inherited as a single unit and carry out related functions.

Mirror-image flowers in which the style bends either to the left side or the right side of the floral axis. The phenomenon can exist as a sexual polymorphism with left-styled and right-styled plants.

(Monocot). One of the two classes of flowering plants, monocots are characterized by one embryonic leaf (cotyledon). Maize, rice and other grasses are common monocots.

Sexual polymorphisms in which floral morphs differ reciprocally in the locations of female and male sex organs within flowers (for example, heterostyly and enantiostyly).

A sexual polymorphism in which populations contain two floral morphs that differ in the temporal patterns of style growth and orientation.

A sexual polymorphism in which populations contain female and male plants.

Natural selection against the mean value of a quantitative trait, therefore favouring individuals at the two tails of the phenotypic distribution.

When allocation of resources to one life-history trait reduces investment in another trait.

The loss of outcrossed siring success as a result of self-pollination.

Loci that code for different electrophoretic forms of the same enzyme as a result of allelic differences.

The formation of self-fertilized seeds from ovules that, if they had not been self-fertilized, would have been cross-fertilized.

A means of investigating the shared genealogical history of genes. A genealogy is constructed backwards in time starting with the present-day sample. Lineages coalesce when they have a common ancestor.

(QTL). Loci that control quantitative traits identified by showing a statistical association between genetic markers and phenotypes that can be measured.


Titta på videon: EKOLA! Biotska raznolikost (Augusti 2022).