ЕВОЛЮЦИЯ НА РАСТЕНИЯТА: МОДЕРНИ РАСТЕНИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

В еволюцията на растенията може би започна с сладководен група напомня на днешния зелени водорасли и от тази на всички настоящи групи са възникнали: мъхове, клуб мъхове, horsetails, папрати, голосеменни и покритосеменни.

Растенията се характеризират с това, че са много разнообразна група и със забележителна пластичност. От гледна точка на еволюционната биология те позволяват изучаването на важна серия от механизми и уникални събития, например, конкретизиране чрез полиплоидия в покритосеменните растения.

Източник: От Maulucioni, от Wikimedia Commons

По време на този еволюционен процес, породил тази монофилетична група, се появяват иновации като клетъчната стена, съставена главно от целулоза - полимер, съставен от повтарящи се глюкозни единици.

Монофилетичното разглеждане на растенията предполага първоначалното включване на цианобактерии, което породи разнообразието от пластиди (включително хлоропласти, свързани с фотосинтетичния процес) чрез ендосимбиотични събития. Това събитие се е случило в общия прародител на тази родословие.

Появиха се също многоклетъчност (организми с повече от една клетка) и пролиферация на апикалната меристема, вид асиметрично клетъчно деление и зиготично задържане. Най-яркото нововъведение на растенията обаче било колонизирането на земната среда.

По-долу ще опишем някои общи аспекти на еволюцията на растенията и след това ще се задълбочим в произхода на всяка група.

Еволюционни механизми

Еволюционните механизми, участващи в произхода на растенията, са същите, които генерираха промени в други живи групи: естествена селекция и генетичен или генетичен дрейф.

Дарвиновата естествена селекция е механизъм на еволюция, който се състои в диференциалния репродуктивен успех на индивидите. Когато растенията притежаваха определена наследствена характеристика (тоест предавана от родители на деца) и тази характеристика им позволяваше да оставят повече потомци, този морф нараства в популацията.

Другият механизъм е генният дрейф, който се състои в случайна или стохастична промяна на алелните честоти.

По същия начин фундаменталната роля изиграха коеволюционните процеси с животни. Както опрашването и разпръскването на семената в покритосеменните растения.

Еволюция на растителните планове на тялото

Промяната в телесните планове на растенията е свързана с фундаментални изменения, възникнали във фазата на спорофит и гаметофит. Проведените изследвания предполагат, че хаплоидната фаза преди е била по-сложна.

Тази тенденция обаче претърпя обрат: гаметофитът започна да бъде най-забележимата фаза. Това явление драстично увеличи морфологичното разнообразие от девона.

Геоложки периоди на появата на всяка група

Записът на изкопаемите ни предоставя невероятен източник на информация за еволюцията на всички живи организми, въпреки че не е съвършен и не е пълен.

Бриофитите, много прости организми, лишени от съдови тъкани, са известни още от ордовика.

Най-старите слоеве се състоят от много прости структури на съдови растения. По-късно, в девонския и карбоновия произход, се наблюдава огромно разпространение на папрати, клубни мъхове, хвощ и прогимносперми.

В девона се появяват първите семенни растения. По този начин мезозойската флора се състоеше главно от индивиди, напомнящи фитнес. Най-накрая покритосеменните се появяват в кредата.

Еволюция на водорасли

Водораслите са най-примитивната група. За тях съответства произходът на първата фотосинтетична клетка поради събитие на ендосимбиозата: клетка погълна бактерия с фотосинтетичен капацитет.

Това беше сравнително прието обяснение за еволюцията на хлоропластите и се отнася и за митохондриите.

Еволюция на бриофитите

Смята се, че бриофитите са първите организми, които се отклоняват от водораслите. Те съответстват на първата група наземни растения. Основните му характеристики са липсата на коренова система и съдова система, съставена от ксилем и флоема.

Бриофитите доминират в праисторическата среда за първите 100 милиона години от произхода на растенията.

Еволюция на съдовите безсеменни растения

Съдови растения без семена

Съдовите растения започват да се разнообразяват през въглеродния период, по-специално в съдови растения без семена.

Подобно на бриофитите, плувните гамети от безсеменни растения се нуждаят от вода, за да се срещнат и двете полови клетки. Поради тази причина се приема, че първите форми на съдови растения са били ограничени до влажна среда, която благоприятства размножаването.

Вкаменелостите и предците на съдовите растения датират 420 милиона години. Организмите се характеризирали с разклонен спорофит, независим от гаметофитната фаза за техния растеж и развитие. Тези последствия компенсираха малкия им размер - те рядко надвишаваха петдесет сантиметра.

Този режим улеснява производството на спори и по този начин увеличава вероятността за оцеляване и размножаване.

Най-примитивната група съдови растения са съвременните видове ликофити (клубни мъхове, селагинели и папрати или изоети). Ликофитите се развиха в блатата и подобни терени, докато гигантските форми изчезнаха и малките, които наблюдаваме днес.

Папратите се излъчват, откакто произхождат от девона, заедно със своите роднини космените опашки и четките на папратите.

Значение на съдовата тъкан и корените

Съдовите растения - както подсказва името им - имат съдова тъкан, която е разделена на флоема и ксилем. Тези структури са отговорни за провеждането на соли и хранителни вещества в цялото тяло на растението.

Придобиването на лигнифицирана тъкан позволи на растенията да се увеличат по размер в сравнение с бриофитите. Тези стъбла предотвратиха върховете и увисването и можеха да транспортират хранителни вещества и вода до значителни височини.

Корените, от друга страна, позволяват на растенията да се котва на почвената повърхност, като им позволява да абсорбират вода и хранителни вещества. Корените също играят основна роля, като позволяват на растението да достигне по-голям размер. Кореновата система, наблюдавана във фосилите, е доста подобна на настоящата.

Произходът на корените все още е неясен в еволюционната история. Не е известно дали те са се появили в едно събитие в прародителя на всички съдови растения или в множество събития - това, което е известно като конвергентна еволюция.

Еволюция на съдовите семенни растения

В въглеродните растения растенията се разклоняват на две големи групи от семенни растения: gymnosperms и покритосеменни растения.

Еволюция на фитнес

Отначало разсадът напомняше папрат. Gymnosperms са растения без цветя, които всички се излъчват по много подобен модел. Най-често срещаните днес са борове и кипариси. Някои от най-старите екземпляри включват гинки, цикади и гнетали.

Еволюция на цъфтящи растения: покритосеменни растения

Цъфтящите растения или покритосеменните растения са растителна група, която съставлява повечето от растенията, които съществуват на планетата земя. Днес те са разпространени навсякъде и включват разнообразни форми като дървета, храсти, тревни площи, житни и царевични полета и всички обичайни растения, които наблюдаваме с цветя.

За бащата на еволюционната биология Чарлз Дарвин внезапната поява на тази група представлява загадъчно събитие, което обхваща огромно разпространение.

Днес групата, която е породила покритосеменните растения, се счита за някаква група от примитивни фитосперми - организъм, подобен на храст. Въпреки че няма конкретен кандидат, подозират се някои форми на живот с междинни характеристики между двете групи от мезозойската и палеозойската епоха.

В исторически план тази трансформация беше приета, тъй като е лесно да си представим трансформацията на структури, способни да носят овули (типични за гимнастичните растения) в килими. Напоследък вече не е обичайно активно да се търсят тези форми на преход.

Първите вкаменелости на покритосеменните растения (и други следи като цветен прашец) датират от повече от 125 милиона години.

Цветето

Най-подходящото нововъведение на покритосеменните растения е флоралната структура. Спекулира се, че примитивните цветя са имали морфологията на актуална магнолия, съставена от много килими, тичинки и парчета от околоцветника.

По отношение на визуалните и обонятелните стимули, цветето представлява привлекателен орган за опрашителите. Това могат да бъдат гръбначни (като птици и прилепи) или безгръбначни (като пчели, оси или мухи). Опрашването представлява очевидно предимство за растението: то разпръсква прашеца много по-добре от вятъра.

Опрашването е избрано събитие, тъй като колкото повече животни посещават растенията, така и производството на семена. По този начин всяка промяна, която положително нарасна посещенията мигновено, предложи голямо селективно предимство на индивида.

Например, цъфтящите растения, които чрез определена случайна мутация започнаха да отделят хранително вещество, което привлича опрашител, имаха селективно предимство пред своите връстници, на които им липсваше тази черта.

Освен това плодът представлява и награда, богата на енергия за животното, което го консумира. След храносмилането животното дефектира и по този начин разпръсква семената. Например много птици и плодови прилепи играят незаменима роля като разпръсквачи на семена в горите.

Препратки

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Биология: наука и природа. Pearson Education.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Покана за биология. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Еволюционен анализ. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolution. Sinauer.
5. Raven, PH, Evert, RF, и Eichhorn, SE (1992). Растителна биология (том 2). Обърнах се.
6. Родригес, EV (2001). Физиология на производството на тропически култури. Редакционен университет в Коста Рика.
7. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Физиология на растенията. Университет Jaume I.