Name: plant adaptations for land life
Uploaded: 2019-01-29T11:04:46.000Z
Duration: 6 min 40 s
Channel: JoVE

K12 Standards

Louisiana Student Standards for Science

High School

Life Sciences

ecosystems-interactions-energy-and-dynamics

Ecosystems: Interactions, Energy And Dynamics

HS-LS2-7

Plant Diversity

Antes de que las plantas colonizaran la tierra desde el mar, los continentes eran estériles. Ahora millones de especies de microbios, plantas y animales viven en la tierra, y fue la evolución de las plantas terrestres lo que hizo todo esto posible. Para entender esta asombrosa transformación, necesitamos entender qué son exactamente las plantas y cómo evolucionaron para enfrentar los desafíos de la vida en la tierra. 
Hay ciertas características que comparten todas las plantas, desde los árboles más altos hasta el musgo más pequeño. En primer lugar, todas las plantas son eucariotas multicelulares. En segundo lugar, las plantas producen el pigmento fotosintético clorofila en orgánulos llamados cloroplastos, lo que les permite producir sus propios alimentos utilizando la energía del sol. En tercer lugar, todas las plantas tienen células que están rodeadas por paredes hechas de celulosa. Por último, todas las plantas tienen un ciclo de vida caracterizado por la alternancia de generaciones, definida como la transición entre las etapas ploides y ploides pluricelulares a lo largo del ciclo de vida. Aquí, las generaciones se refieren a dos fases multicelulares diferentes en el ciclo de vida. Una fase es el gametofito haploide. El gametofito produce gametos por mitosis, que se fusionan durante la fertilización para formar una célula diploide, que luego se somete a mitosis para convertirse en un esporofito. El esporofito, a su vez, produce esporas haploides por miosis, completando el ciclo dando lugar a nuevos gametofitos. 
Aunque todas las plantas comparten estas características, existen marcadas diferencias entre los diversos linajes de plantas en la forma en que se expresan algunas de estas características. Examinemos esta diversidad. Las plantas terrestres se dividen en tres grupos principales, las plantas no vasculares, las plantas vasculares sin semillas y las plantas con semillas. Cada uno de estos grupos contiene muchos miles de especies. 
Los musgos pertenecen a la división Bryophyta. Estas plantas relativamente simples tienen tres características principales, la falta de tejido vascular, el gametofito es la etapa dominante de vida libre de su ciclo de vida y el esporofito es pequeño, no ramificado y depende del gametofito para su nutrición. 
El siguiente grupo importante de plantas terrestres en evolucionar fueron las plantas vasculares sin semillas, representadas aquí por la división Monilophyta. Este grupo incluye los helechos y las colas de caballo. Estas plantas tienen tejido vascular verdadero, pero no producen semillas como las otras plantas vasculares. El esporofito es dominante y ramificado con una cutícula cerosa y poros en las hojas llamados estomas que regulan el intercambio de gases. El gametofito es mucho más pequeño, pero es de vida libre en la mayoría de los miembros de este grupo. Tanto las esporas de helecho como el esperma requieren agua líquida para dispersarse. Los extensos sistemas radiculares y los tejidos vasculares son innovaciones clave en las plantas vasculares sin semillas que proporcionan soporte estructural y permiten una recolección eficiente de agua del suelo. 
Las plantas de semillas fueron el siguiente grupo importante en evolucionar. Hay dos linajes principales en este grupo, las gimnospermas y las angiospermas. Aunque difieren en muchos detalles, todas las semillas de gimnospermas y angiospermas constan de un embrión y una reserva de alimento que está rodeada por una cáscara protectora llamada cubierta de la semilla. El almacén de alimentos proporciona recursos a la plántula hasta que sea capaz de alimentarse por sí misma. Las gimnospermas incluyen árboles familiares como pinos, abetos y ginkgos. El esporofito es la etapa dominante del ciclo de vida en las gimnospermas. Los gametofitos son muy pequeños y crecen en conos masculinos o femeninos. El viento transporta el gametofito masculino, llamado granos de polen, a los gametofitos femeninos. Después de la fertilización, una estructura femenina llamada óvulo, se convierte en una semilla. Las angiospermas, o plantas con flores, fueron el siguiente grupo de plantas con semillas en evolucionar. Este grupo es el grupo de plantas más extendido y rico en especies, que incluye muchas plantas y árboles familiares como lirios, robles y manzanas. Al igual que las gimnospermas, las angiospermas esporofitos son grandes y de vida libre y los gametofitos son muy pequeños y están separados en formas masculinas y femeninas. Pero a diferencia de las gimnospermas, diversos animales pueden polinizar las flores además del viento, recolectando polen a medida que visitan las flores y distribuyéndolo a medida que se van a visitar a otras. Después de la polinización y la fertilización, el ovario se convierte en un fruto que contiene las semillas. 
Ahora hemos completado nuestro recorrido simplificado por la diversidad de plantas que destacó algunos rasgos clave de las plantas, desde el tejido vascular hasta la evolución de las frutas. Juntas, estas adaptaciones permitieron a las plantas dominar la mayoría de los biomas terrestres. En este laboratorio, investigará la diversidad de plantas examinando especímenes de los diferentes linajes principales de plantas y observando sus estructuras tanto en el laboratorio como en el campo.

diversidad vegetal

<h4>Del agua a la tierra</h4>
El Reino Plantae apareció por primera vez hace unos 410 millones de años, cuando las algas verdes pasaron del agua a la tierra. Aunque desafiante, esta transición benefició a los primeros colonizadores de varias maneras. Inicialmente, la mayoría de los organismos vivos (incluidas las plantas y los animales) vivían en el océano, lo que hacía que los entornos acuáticos estuvieran abarrotados y fueran altamente competitivos. Por el contrario, la tierra era un entorno relativamente no colonizado, con abundantes recursos y poco o ningún depredador o competidor. Los ambientes terrestres también ofrecían más luz y dióxido de carbono, necesarios para que las plantas crezcan y sobrevivan. En consecuencia, nuevos nichos terrestres estaban maduros con posibilidades para las primeras algas semiacuáticas que hicieron la transición a ambientes secos.
Sin embargo, las marcadas diferencias entre la tierra y el mar plantearon un desafío formidable para las primeras especies colonizadoras. Estos desafíos provocaron muchas nuevas adaptaciones que han dado lugar a la amplia variedad de formas de plantas que se observan hoy en día. La adaptación a la vida terrestre requirió cambios fundamentales en la estructura, las estrategias reproductivas y los mecanismos de alimentación y defensa de las especies vegetales. Por ejemplo, las plantas acuáticas generalmente dependen de un ambiente líquido para la absorción directa de agua y nutrientes, la flotabilidad para el apoyo físico y el transporte de gametos a través del agua para la fertilización. Para las plantas terrestres, estas estrategias se volvieron imposibles. Tales obstáculos para la vida en la tierra jugaron un papel crítico en la evolución temprana de las plantas terrestres y continúan dando forma a su evolución en la actualidad.
Una de las primeras adaptaciones fue el desarrollo de una capa cerosa exterior, llamada cutícula1. Las cutículas sirven para proteger las plantas de la desecación, o secado extremo, al atrapar la humedad en su interior. Sin embargo, esta adaptación impidió el intercambio directo de gases a través de la superficie de las plantas. Como resultado, se desarrollaron poros en las superficies exteriores de las plantas que permitieron la absorción de dióxido de carbono y la liberación de oxígeno. Estos poros, llamados estomas, pueden abrirse o cerrarse dependiendo de las condiciones ambientales. Al contraer las células protectoras que rodean los estomas, las plantas cierran estas aberturas durante los períodos secos para evitar la pérdida excesiva de humedad. Estas adaptaciones ayudaron a retener el agua para las plantas terrestres. Sin embargo, se necesitaban estructuras adicionales para facilitar el transporte de agua y nutrientes desde el suelo hasta las partes superiores de la planta. Como resultado, se desarrolló tejido vascular que no solo sirve para transportar agua y nutrientes a todas las áreas de la planta, sino que también puede proporcionar soporte estructural a medida que los tallos crecen más altos y fuertes.
Para acomodar la reproducción en tierra, ocurrieron varios cambios en las estructuras y mecanismos de fertilización y desarrollo de las plantas. En primer lugar, las plantas terrestres desarrollaron gametangios, que son estructuras reproductivas que protegen los gametos y los embriones del duro entorno exterior de la planta. En los machos, esta estructura se denomina anteridios, mientras que en las hembras se denomina arquegonio. Para facilitar el transporte de espermatozoides desde los anteridios hasta los óvulos dentro de los arquegonios, se desarrollaron diferentes estrategias. Estos incluyen espermatozoides nadando de una estructura a otra, siendo transportados por el viento o transportados por polinizadores como abejas y pájaros. El modo específico utilizado es único para cada clasificación de plantas. Después de la fertilización, los óvulos se retienen dentro de la arquegonia para proteger y nutrir al embrión en desarrollo, o esporofito.
Otra adaptación reproductiva importante fue la generación de semillas. Aunque no todas las plantas terrestres se siembran, el uso de semillas es ventajoso por muchas razones. Sin estas estructuras, las plantas requieren ambientes húmedos para transportar gametos de un lugar a otro. A menudo, en tales plantas, las esporas masculinas y femeninas son aproximadamente del mismo tamaño y ambas viajan. Sin embargo, las plantas con semillas generalmente contienen pequeñas esporas masculinas adaptadas a ser altamente móviles, llamadas granos de polen. El polen viaja a los gametofitos femeninos para depositar los espermatozoides directamente en el óvulo. Una vez que se produce la fertilización, se forma una semilla que contiene el embrión de la planta y un suministro de nutrientes. Muchas semillas también tienen una capa protectora y son capaces de sobrevivir en ambientes secos y dispersarse a largas distancias. Algunos incluso pueden existir en un estado latente durante intervalos prolongados de tiempo, "esperando" a que las condiciones ambientales adecuadas desencadenen la germinación. Estas adaptaciones han creado especies vegetales bien adaptadas a la vida en ambientes terrestres.
<h4>Principales linajes de plantas</h4>
Aunque ahora existen innumerables variedades de plantas, todas se pueden dividir en uno de tres grupos: no vasculares, vasculares sin semillas y vasculares con semillas. Las plantas no vasculares son las más ancestrales y menos complejas, incluidas los musgos, las hepáticas y las hornworts. Debido a que estas plantas carecen de estructuras vasculares y semillas y poseen solo una cutícula delgada o ninguna, dependen del agua para sobrevivir y reproducirse. Ciertas especies pueden entrar en latencia durante los períodos secos hasta que las lluvias adicionales faciliten el crecimiento o la reproducción. La falta de estructuras de soporte en estas plantas da como resultado formas que generalmente son bajas, que parecen abrazar la superficie en la que están creciendo. Para reproducirse, las plantas no vasculares liberan espermatozoides desnudos que deben nadar a través del agua circundante hasta la arquegonia. Aunque estas plantas poseen muy pocas de las adaptaciones que tienen otros grupos terrestres, las plantas no vasculares están especializadas para vivir en el ambiente húmedo en el que se encuentran.
A continuación, las plantas vasculares sin semillas incluyen helechos y colas de caballo. Estos se pueden encontrar en hábitats húmedos, comúnmente en el sotobosque de las selvas tropicales templadas. A diferencia de las especies no vasculares, estas plantas tienen una cutícula más gruesa, estomas funcionales y tejido vascular que les permite crecer más y transportar activamente agua y nutrientes. Los helechos no tienen semillas, sino que utilizan esporas para transportar gametos a través de la humedad de los anteridios a los arquegonios. Como resultado, estas especies representan un linaje evolutivo intermedio que puede vivir en ambientes secos, pero requiere condiciones húmedas para reproducirse.
El último grupo, las plantas con semillas vasculares, incluye todas las especies restantes. Este grupo es el más diverso y el que ocupa la mayor variedad de hábitats2. Sin embargo, todas las especies se caracterizan por varias adaptaciones comunes, como el tejido vascular, el polen altamente móvil y las semillas. Este gran grupo se divide en dos subgrupos principales, angiospermas y gimnospermas. Las angiospermas incluyen todas las plantas con flores y frutos, con polen transportado por el viento o transportado por los polinizadores3-4. El desarrollo de flores y frutos es adaptable para la distribución de polen y semillas. Muchos animales, incluidas las abejas y los colibríes, ayudan en el transporte de polen de una flor a la siguiente. La fruta producida por este grupo es extremadamente importante para la dieta de muchos animales, incluidos los humanos. Por su definición biológica, la fruta incluye cualquier estructura que tenga semillas y se forme a partir del ovario, abarcando variedades comúnmente conocidas como manzanas y naranjas, además de productos como tomates, aguacates y pepinos. El consumo o transporte de frutas por parte de los seres humanos y otros animales puede ayudar a esparcir las semillas a grandes distancias. Por el contrario, las gimnospermas son plantas sin flores, como las coníferas, las cícadas y los árboles de ginkgo. Estas especies producen semillas desnudas no protegidas por el fruto y polen transportado por el viento. Tanto las angiospermas como las gimnospermas constituyen la gran mayoría de las plantas observadas en la actualidad.
Además de las especies que evolucionaron naturalmente durante largos períodos de tiempo, los humanos han participado en la selección artificial y la cría de muchas especies de plantas para uso o consumo humano. Por ejemplo, la planta de mostaza silvestre del grupo Brassica ha sido sometida a una amplia selección artificial para producir col rizada, brócoli, coles de Bruselas, repollo, nabos, colinabo y coliflor. Los humanos también han cambiado el paisaje de la vida vegetal al introducir especies invasoras en áreas no nativas. Tales especies a menudo superan a los organismos nativos, ya que a menudo carecen de competidores naturales o depredadores en el nuevo entorno. Un ejemplo es el kudzu, una planta de guisante enredadera que crece rápidamente y se propaga de manera eficiente. El kudzu se introdujo intencionalmente en el este de los Estados Unidos desde el sudeste asiático en un intento de estabilizar el suelo y evitar la erosión cerca de las carreteras y las granjas. Sin embargo, una vez introducido, el kudzu superó rápidamente a las especies nativas, bloqueando la luz y consumiendo recursos en exceso. Ahora se estima que el kudzu causa más de 500 millones de dólares en daños forestales y agrícolas cada año. Los impactos ecológicos de esta y otras especies invasoras son una gran preocupación tanto para biólogos como para economistas.
<h4>Referencias</h4>
<ol class="referencias">
	<li>Ziv, C., et al. (2018). «Funciones multifuncionales de la cutícula de las plantas durante las interacciones entre plantas y patógenos». Planta Frontal Sci 9: 1088.</li>
	<li>Gupta, R. y R. Deswal (2014). "Las proteínas anticongelantes permiten a las plantas sobrevivir en condiciones de congelación". J Biosci 39(5): 931-944.</li>
	<li>Jurgens, A., et al. (2012). 'Conflicto entre polinizadores y presas en plantas carnívoras'. Biol Rev Camb Philos Soc 87(3): 602-615.</li>
	<li>Thomann, M., et al. (2013). 'Las plantas con flores están bajo el declive global de los polinizadores'. Tendencias Plant Sci 18(7): 353-359.</li>
</ol>

Diversidad vegetal

Del agua a la tierra
El Reino Plantae apareció por primera vez hace unos 410 millones de años, cuando las algas verdes pasaron del agua a la tierra. Aunque desafiante, este ...

Education

Educación

JoVE Lab Manual

Biology

Biología

Evolution

Evolución

plant adaptations for land life

Plant adaptations for land life explain how plants moved from water to land and diversified over time. Kingdom Plantae first appeared about 410 million years ago, when green algae began transitioning from aquatic environments to dry land. That shift was difficult, but land offered more light, more carbon dioxide, and far less competition than crowded oceans.

Life on land forced plants to solve new problems. Aquatic plants can absorb water and nutrients directly from the surrounding liquid, use buoyancy for support, and move gametes through water for fertilization. On land, those strategies no longer worked, so early plants evolved new structures and reproductive methods that shaped the plant forms we see today.

One early change was the cuticle, a waxy outer layer that helps prevent desiccation, or extreme drying. But the cuticle also blocked direct gas exchange. Plants responded by developing stomata, which are surface pores that let carbon dioxide in and oxygen out, and by using guard cells to close those pores during dry conditions and limit water loss.

Plants also needed a way to move water and nutrients upward. Vascular tissue evolved for this job. It transports water and nutrients through the plant and also gives stems support so plants can grow taller and stronger.

Reproduction on land required more protection for gametes and embryos. Terrestrial plants developed gametangia, which are reproductive structures that protect gametes and embryos from the outside environment. Male gametangia are called antheridia, and female gametangia are called archegonia. Sperm may swim, be carried by wind, or be moved by pollinators such as bees and birds, depending on the plant group.

Seeds became another major advantage for many land plants. Seeded plants use small male spores called pollen grains, which carry sperm directly to the egg. After fertilization, the seed forms with a plant embryo, nutrients, and often a protective coat. Many seeds can survive dry conditions, spread long distances, or remain dormant until the right conditions trigger germination.

Modern plants are grouped into three main lineages: non-vascular, vascular seedless, and vascular seeded plants. Non-vascular plants, such as mosses, liverworts, and hornworts, are the most ancestral and least complex. They lack vascular tissue and seeds, have a thin cuticle or none at all, stay low to the ground, and depend on water for survival and reproduction. Their bare sperm must swim through water to reach the archegonia, and some can enter dormancy during dry periods until rain returns.

Vascular seedless plants, such as ferns and horsetails, are found in wet habitats, including the understory of temperate rain forests. They have a thicker cuticle, functioning stomata, and vascular tissue, so they can grow taller and move water and nutrients more efficiently. However, they still do not make seeds, and they need moist conditions to move gametes through water during reproduction.

Vascular seeded plants include the most diverse and widespread plant species. They share vascular tissue, mobile pollen, and seeds, and they are divided into angiosperms and gymnosperms. Angiosperms are flowering and fruiting plants, and their flowers and fruits help move pollen and seeds. Bees and hummingbirds often carry pollen between flowers, and fruits such as apples, oranges, tomatoes, avocados, and cucumbers help spread seeds when animals eat or transport them.

Gymnosperms are non-flowering plants such as conifers, cycads, and ginkgo trees. They produce bare seeds that are not protected by fruit, and their pollen is carried by wind. Together, angiosperms and gymnosperms make up most of the plants seen today. Human activity has also changed plant diversity through artificial selection, as seen in the Brassica group, where wild mustard was bred into kale, broccoli, Brussels sprouts, cabbage, turnips, kohlrabi, and cauliflower. Humans have also introduced invasive species, such as kudzu, which was brought from Southeast Asia to the eastern United States but now outcompetes native plants and causes major damage each year.

Plant Adaptations for Land Life

natural selection

Fitness and Selection in Populations

Fitness and natural selection shape how traits spread through a population over time. Variation in inherited phenotypes gives evolution its raw material. When a trait is heritable and affects survival or reproduction, natural selection can change how common that trait becomes in later generations. Fitness means reproductive success compared with others in the same population. A heritable trait that improves fitness is called an adaptation. Individuals with higher lifetime reproductive success...

artificial selection

Selective Breeding in Dogs and Crops

Artificial selection, also called selective breeding, is the human choice of which plants or animals reproduce. It uses natural variation in a population to produce traits people want. Over many generations, this can create domesticated organisms that look very different from their wild ancestors. Natural selection is a different process, but it helps explain how change happens in nature. In adaptive evolution, differences in traits can lead to differences in survival and reproductive success.

hardy-weinberg and genetic drift

Hardy-Weinberg Tests for Population Change

Hardy-Weinberg tests help scientists check whether a population is changing over time. Because evolution happens slowly and over large areas, researchers often use mathematical models to study it. These models use measurable data and computer simulations to predict how allele frequencies may shift across many generations. The Hardy-Weinberg equilibrium equation is one common model. It was developed independently in 1908 by G. H. Hardy and Wilhelm Weinberg. The equation gives the expected...

evolutionary relationships

DNA Evidence in Evolutionary Trees

DNA evidence helps scientists map evolutionary relationships between living things. Early classification began with Aristotle in the 4th century BC and was later improved during the Renaissance and by Carolus Linnaeus in the mid-1700s. These systems grouped species by physical similarity, such as the presence or absence of a backbone in vertebrates and invertebrates. Traits like a backbone are called synapomorphies, which are shared traits that likely came from a common ancestor. Physical...

plant diversity

Plant adaptations for land life explain how plants moved from water to land and diversified over time. Kingdom Plantae first appeared about 410 million years ago, when green algae began transitioning from aquatic environments to dry land. That shift was difficult, but land offered more light, more carbon dioxide, and far less competition than crowded oceans. Life on land forced plants to solve new problems. Aquatic plants can absorb water and nutrients directly from the surrounding liquid, use...

animal diversity

Animal Classification and Adaptation

Kingdom Animalia includes a wide range of organisms that share a few basic traits. Most animals are multicellular eukaryotes that move, consume organic matter, and reproduce sexually. Even with those shared features, animals are extremely diverse because each species adapts to a different niche. A niche is the place, role, and set of interactions a species has with living and nonliving parts of its environment. Specialization helps species survive, reproduce, and reduce competition with others...

microbial and fungal diversity

How Scientists Identify Bacteria and Fungi

Bacteria and fungi are highly diverse organisms, and scientists identify them by looking at their structure, growth, and role in health. Some species help people, while others can cause disease, so learning how to tell them apart matters in biology and medicine. Biological taxonomists group organisms by evolutionary relatedness. Life is divided into three domains: Bacteria, Archaea, and Eukaryota. Bacteria belong to the domain Bacteria, which includes single-celled prokaryotes. Prokaryotic...

evolution

Trace how plants adapted from water to land, from cuticle and stomata to vascular tissue, seeds, flowers, and the major plant groups.

Plant Adaptations for Land Life | JoVE K12

Tennessee Academic Standards

Biological Change: Unity and Diversity

BIO1.LS4.3

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

BIO.8

BIO.8.d

Life Science

LS.3

LS.3.c

new-jersey-student-learning-standards-for-science

New Jersey Student Learning Standards for Science

Ecosystems: Interactions, Energy, and Dynamics

HS-LS2-2

Arizona Science Standards

HS.L2

HS.L2U3.18

Alabama Course of Study Science

9-12

Ecosystems: Interactions Energy and Dynamics

9-12.B.2.9

Next Generation Science Standards

heredity-inheritance-and-variation-of-traits

Heredity: Inheritance and Variation of Traits

HS-LS4-6

Georgia Standards of Excellence

Botany

SBO2.

All Standards

south-carolina-college-and-career-ready-science-standards

South Carolina College and Career Ready Science Standards

Biological Evolution: Unity and Diversity

B-LS4-6.

Environmental Science

SEV2.

SEV2.a

SBO1.

coevolution-plant-morphological-anatomical-structures-with-animals-ie

Coevolution of plant morphological and anatomical structures with animals (i.e., pollination), Rhizobium (i.e., nitrogen fixation), and Mycorrhiza (i.e., fungi in rhizosphere).

Prepárese para enseñar Diversidad vegetal con esta guía para instructores de 1 minutos. Cubre los pasos clave de preparación para el laboratorio Biología en JoVE Lab Manual.

Diversidad vegetal | Preparación del instructor, materiales y configuración del laboratorio | JoVE Lab Manual

Siga los procedimientos paso a paso de Diversidad vegetal en este video de protocolo estudiantil de 6 minutos. Parte de la colección Biología en JoVE Lab Manual.

Diversidad vegetal | Protocolo estudiantil, procedimiento y resultados | JoVE Lab Manual

What is an Ecosystem?

Overview

An ecosystem is the interaction between all abiotic and biotic factors in an environment and can be classified as terrestrial or aquatic. ...

Trophic Levels

All organisms in an ecosystem occupy a trophic level in the food chain. The lowest level consists of primary producers, which synthesize their food from ...

Primary Production

The total amount of energy acquired by primary producers in an ecosystem is called gross primary production (GPP). However, of this energy, producers use ...

Production Efficiency

Net production efficiency (NPE) is the efficiency at which organisms assimilate energy into biomass for the next trophic level. Due to low metabolic rates ...

Trophic Efficiency

Trophic level transfer efficiency (TLTE) is a measure of the total energy transfer from one trophic level to the next. Due to extensive energy loss as ...

Life Histories

Constrained by limited energy and resources, organisms must compromise between offspring quantity and parental investment. This trade-off is represented ...

Energy Budgets and Reproductive Strategies

Organisms must balance energy intake with the energy required for growth, maintenance, and reproduction. These trade-offs result in a variety of ...

Population Growth

Population size is dynamic, increasing with birth rates and immigration, and decreasing with death rates and emigration. In ideal conditions with ...

Ecological Niches

All organisms have a position within an ecosystem. The complete set of living and nonliving factors&#x2014;including food resources, climate, and ...

Ecological Succession

Ecological succession is influenced by the processes of facilitation, inhibition, and toleration. Facilitation occurs when early successional species ...

Keystone Species

Measures of species biodiversity, such as richness (i.e., the number of species present) and evenness (i.e., their relative abundance), describe an ...

Symbiosis

Symbiotic relationships are long-term, close interactions between individuals of different species that affect the distribution and abundance of those ...

Competition

When organisms require the same limited resources within an environment, they may have to compete for them. Competition is a net-negative interaction. ...

Predator-Prey Interactions

Predators consume prey for energy. Predators that acquire prey and prey that avoid predation both increase their chances of survival and reproduction ...

Ecological Disturbance

An ecological disturbance is a temporary disruption in the environment resulting from abiotic, biotic, or anthropogenic factors, causing a pronounced ...

What is Biodiversity?

Biodiversity describes the variety of living things at multiple organizational levels: genetic, species and ecosystem diversity. Species diversity ...

Threats to Biodiversity

There have been five major extinction events throughout geological history, resulting in the elimination of biodiversity, followed by a rebound of species ...

Biodiversity and Human Values

Human civilization relies on biodiversity in many ways. Sudden changes in species biodiversity result in environmental changes that can modify weather ...

What is Photosynthesis?

All living organisms on Earth are directly or indirectly dependent on photosynthesis. It is the only biological process that can capture energy from ...

What is Conservation Biology?

Conservation biology is a scientific field that focuses on the preservation of biodiversity in order to protect ecosystems while meeting the needs of the ...

The Anatomy of Chloroplasts

Green algae and plants, including green stems and unripe fruit, harbor specialized organelles called chloroplasts to carry out photosynthesis. They ...

Sustainable Development

As the human population continues to grow and use resources, we must be mindful of our planet&rsquo;s natural limits. Sustainable development provides a ...

Photosystems

Photosystems are multiprotein complexes that form the functional units of photosynthesis in plants, algae, and cyanobacteria. They are found embedded in ...

Conservation of Small Populations

Small population sizes put a species at extreme risk of extinction due to a lack of variation, and a consequent decrease in adaptability. This weakens ...

The Photochemical Reaction Center

Reaction centers are pigment-protein complexes that initiate energy conversion from photons to chemical entities. Therefore, photochemical reaction center ...

What is Weather?

Overview

Weather refers to the current state of atmospheric conditions at a specific time and place. Weather is temporary and is influenced by the ...

The Antenna Complex

Plants and other photosynthetic organisms comprise pigments capable of absorption of direct sunlight. These pigments are present in the reaction center - ...

What is Climate?

Climate refers to the prevailing weather conditions in a specific area over an extended period. As the saying goes, &#8220;Climate is what you expect. ...

the-z-scheme-of-electron-transport-in-photosynthesis

The Z-Scheme of Electron Transport in Photosynthesis

The light reactions of photosynthesis assume a linear flow of electrons from water to NADP+. During this process, light energy drives the splitting of ...

Global Climate Change

Throughout its ~4.5 billion year history, the Earth has experienced periods of warming and cooling. However, the current drastic increase in global ...

The Calvin Benson Cycle

Ribulose 1,5- bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCo) is a critical enzyme that catalyzes carbon dioxide assimilation during photosynthesis. However, ...

Conservation of Declining Populations

Conservation of declining population focuses on ways of detecting, diagnosing, and halting a population decline. The approach uses methods to prevent ...

Introduction to Cellular Respiration

Organisms harvest energy from food, but this energy cannot be directly used by cells. Cells convert the energy stored in nutrients into a more usable ...

Habitat Fragmentation

Habitat fragmentation describes the division of a more extensive, continuous habitat into smaller, discontinuous areas. Human activities such as land ...

What is Glycolysis?

Overview
Cells make energy by breaking down macromolecules. Cellular respiration is the biochemical process that converts &#34;food energy&#34; (from the ...

Energy-requiring Steps of Glycolysis

Glucose is the source of nearly all energy used by organisms. The first step of converting glucose into usable energy is called glycolysis. Glycolysis ...

Energy-releasing Steps of Glycolysis

Glycolysis is divided into two phases based on whether energy is utilized or released. While the first phase consumes ATP, the second phase produces ...

ATP Synthase: Mechanism

In animals, the mitochondrial F1F0 ATP synthase is the key protein that synthesizes ATP molecules through a complex catalytic mechanism. While the nuclear ...

Outcomes of Glycolysis

Nearly all the energy used by cells comes from the bonds that make up complex organic compounds. These organic compounds are broken down into simpler ...

The ADP/ATP Carrier Protein

ADP/ATP carrier or AAC protein is the most abundant carrier protein in the inner mitochondrial membrane. It transports large quantities of ADP and ATP, ...

Pyruvate Oxidation

After glycolysis, the charged pyruvate molecules enter the mitochondria via active transport and undergo three enzymatic reactions. These reactions ensure ...

The Citric Acid Cycle: Overview

In aerobic organisms, the citric acid cycle is the second stage of cellular respiration wherein molecules derived from the breakdown of carbohydrates, ...

The Citric Acid Cycle: Output

The citric acid cycle is termed an amphibolic pathway as it operates both anabolically and catabolically. The cyclic reactions balance the flux of the ...

electron-transport-chain-complex-i-and-ii

Electron Transport Chain: Complex I and II

The mitochondrial electron transport chain (ETC) is the main energy generation system in the eukaryotic cells. However, mitochondria also produce ...

electron-transport-chain-complex-iii-and-iv

Electron Transport Chain: Complex III and IV

During the electron transport chain, electrons from NADH and FADH2 are first transferred to complexes I and II, respectively. These two complexes then ...

The Electron Transport Chain

The electron transport chain or oxidative phosphorylation is an exothermic process in which free energy released during electron transfer reactions is ...

the-supercomplexes-in-the-crista-membrane

The Supercomplexes in the Crista Membrane

The mitochondrial cristae membrane is the primary site for the oxidative phosphorylation (OXPHOS) process of energy conversion mediated through ...

ATP Synthase: Structure

ATP synthase or ATPase is among the most conserved proteins found in bacteria, mammals, and plants. This enzyme can catalyze a forward reaction in ...

Use mathematical and/or computational representations to support explanations of factors that affect carrying capacity, biodiversity and populations of ecosystems at different scales. Emphasis is on quantitative analysis and comparison of the relationships among interdependent factors including boundaries, resources, climate and competition. Examples of mathematical comparisons could include graphs, charts, histograms, or population changes gathered from simulations or historical data sets.

HS-LS2-1

What are Biogeochemical Cycles?

The most common elements in organic molecules, carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur, and phosphorus, are only available in the ecosystem in limited ...

The Water Cycle

The Earth&rsquo;s hydrosphere includes all of the areas where the storage and movement of water occurs. Since water is the basis of all living processes, ...

The Carbon Cycle

Carbon is the basis of all organic matter on Earth, and is recycled through the ecosystem in two primary processes: one in which carbon is exchanged among ...

The Nitrogen Cycle

Nitrogen atoms, present in all proteins and DNA, are recycled between abiotic and biotic components of the ecosystem. However, the primary form of ...

The Phosphorus Cycle

Unlike carbon, water, and nitrogen, phosphorus is not present in the atmosphere as a gas. Instead, most phosphorus in the ecosystem exists as compounds, ...

Use mathematical representations to support claims for the cycling of matter and flow of energy among organisms in an ecosystem. Emphasis is on using a mathematical model of stored energy in biomass to describe the transfer of energy from one trophic level to another and that matter and energy are conserved as matter cycles and energy flows through ecosystems. Emphasis is on atoms and molecules such as carbon, oxygen, hydrogen and nitrogen being conserved as they move through an ecosystem.

HS-LS2-4

Plant Adaptations for Land Life

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards