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

Zanim rośliny skolonizowały ląd od strony morza, kontynenty były jałowe. Obecnie miliony gatunków mikrobów, roślin i zwierząt żyją na lądzie, a to właśnie ewolucja roślin lądowych umożliwiła to wszystko. Aby zrozumieć tę zdumiewającą transformację, musimy zrozumieć, czym dokładnie są rośliny i jak ewoluowały, aby sprostać wyzwaniom życia na lądzie. 
Istnieją pewne cechy wspólne dla wszystkich roślin, od najwyższych drzew po najmniejszy mech. Po pierwsze, wszystkie rośliny są wielokomórkowymi eukariontami. Po drugie, rośliny wytwarzają fotosyntetyczny pigment chlorofil w organellach zwanych chloroplastami, co umożliwia im produkcję własnego pożywienia przy użyciu energii słonecznej. Po trzecie, wszystkie rośliny mają komórki otoczone ścianami wykonanymi z celulozy. Wreszcie, wszystkie rośliny mają cykl życiowy charakteryzujący się naprzemiennością pokoleń, definiowaną jako przejście między haploidalnymi i diploidalnymi etapami wielokomórkowymi w cyklu życia. W tym przypadku pokolenia odnoszą się do dwóch różnych wielokomórkowych faz cyklu życia. Jedną z faz jest haploidalny gametofit. Gametofit wytwarza gamety w procesie mitozy, które łączą się podczas zapłodnienia, tworząc komórkę diploidalną, która następnie przechodzi mitozę, aby przekształcić się w sporofit. Sporofit z kolei wytwarza haploidalne zarodniki przez zwężenie, kończąc cykl, powodując powstawanie nowych gametofitów. 
Chociaż wszystkie rośliny mają te cechy wspólne, istnieją wyraźne różnice między różnymi liniami roślin w tym, jak niektóre z tych cech są wyrażane. Przyjrzyjmy się tej różnorodności. Rośliny lądowe dzielą się na trzy główne grupy: rośliny nienaczyniowe, rośliny naczyniowe bez pestek i rośliny nasienne. Każda z tych grup zawiera wiele tysięcy gatunków. 
Mchy należą do działu Bryophyta. Te stosunkowo proste rośliny mają trzy główne cechy: brak tkanki naczyniowej, gametofit jest dominującym wolno żyjącym etapem ich cyklu życiowego, a sporofit jest mały, nierozgałęziony i zależny od gametofitu w zakresie odżywiania. 
Następną główną grupą roślin lądowych, która wyewoluowała, były beznasienne rośliny naczyniowe, reprezentowane tutaj przez dział Monilophyta. Do tej grupy należą paprocie i skrzypy. Rośliny te mają prawdziwą tkankę naczyniową, ale nie wytwarzają nasion, jak inne rośliny naczyniowe. Sporofit jest dominujący i rozgałęziony woskowym naskórkiem i porami liści zwanymi aparatami szparkowymi, które regulują wymianę gazową. Gametofit jest znacznie mniejszy, ale u większości członków tej grupy żyje na wolności. Zarówno zarodniki paproci, jak i plemniki wymagają do dyspersji ciekłej wody. Rozległe systemy korzeniowe i tkanki naczyniowe są kluczowymi innowacjami w beznasiennych roślinach naczyniowych, które zapewniają wsparcie strukturalne i pozwalają na efektywne pobieranie wody z gleby. 
Rośliny nasienne były następną dużą grupą, która wyewoluowała. W tej grupie istnieją dwie główne linie, nagonasienne i okrytozalążkowe. Chociaż różnią się wieloma szczegółami, wszystkie nasiona nagonasiennych i okrytozalążkowych składają się z zarodka i zapasu pokarmu, który jest otoczony ochronną skorupą zwaną okrywą nasienną. Magazyn żywności zapewnia sadzonce zasoby, dopóki nie będzie w stanie sama się wyżywić. Nagonasienne obejmują znajome drzewa, takie jak sosny, świerki i ginkgos. Sporofit jest dominującym etapem cyklu życiowego roślin nagonasiennych. Gametofity są bardzo małe i rosną na szyszkach męskich lub żeńskich. Wiatr przenosi męski gametofit, zwany ziarnami pyłku, do żeńskich gametofitów. Po zapłodnieniu żeńska struktura zwana zalążkiem rozwija się w nasiono. Okrytozalążkowe, czyli rośliny kwitnące, były kolejną grupą roślin nasiennych, która wyewoluowała. Ta grupa jest najbardziej rozpowszechnioną i bogatą gatunkowo grupą roślin, w tym wieloma znanymi roślinami i drzewami, takimi jak lilie, dęby i jabłka. Podobnie jak rośliny nagonasienne, sporofity okrytozalążkowe są duże i wolno żyjące, a gametofity są bardzo małe i podzielone na formy męskie i żeńskie. Ale w przeciwieństwie do nagonasiennych, różne zwierzęta mogą zapylać kwiaty nie tylko przez wiatr, zbierając pyłek, gdy odwiedzają kwiaty i rozprowadzając go, gdy odchodzą, aby odwiedzić innych. Po zapyleniu i zapłodnieniu jajnik przekształca się w owoc zawierający nasiona. 
Zakończyliśmy naszą uproszczoną wycieczkę po różnorodności roślin, która podkreśliła niektóre kluczowe cechy roślin, od tkanki naczyniowej po ewolucję owoców. Łącznie te adaptacje umożliwiły roślinom zdominowanie większości biomów lądowych. W tym laboratorium będziesz badać różnorodność roślin, badając okazy z różnych głównych linii roślin i obserwując ich struktury zarówno w laboratorium, jak i w terenie.

różnorodność roślin

<h4>Z wody na ląd</h4>
Kingdom Plantae po raz pierwszy pojawiło się około 410 milionów lat temu, gdy zielone algi przeniosły się z wody na ląd. Choć było to trudne, transformacja ta przyniosła korzyści wczesnym kolonizatorom na kilka sposobów. Początkowo większość organizmów żywych (w tym rośliny i zwierzęta) zamieszkiwała oceany, co sprawiało, że środowiska wodne były zatłoczone i wysoce konkurencyjne. W przeciwieństwie do tego, ziemia była stosunkowo nieskolonizowanym środowiskiem z obfitymi zasobami i niewielką lub żadną liczbą drapieżników i konkurentów. Środowiska lądowe oferowały również więcej światła i dwutlenku węgla, potrzebnych roślinom do wzrostu i przetrwania. W związku z tym pojawiły się nowe nisze lądowe, w których pojawiły się możliwości dla pierwszych półwodnych glonów, które przeszły do suchego środowiska.
Jednak wyraźne różnice między lądem a morzem stanowiły ogromne wyzwanie dla wczesnych kolonizujących gatunków. Wyzwania te skłoniły do wielu nowych adaptacji, które zaowocowały szeroką różnorodnością form roślinnych obserwowanych dzisiaj. Przystosowanie się do życia na lądzie wymagało fundamentalnych zmian w strukturze, strategiach rozrodczych, mechanizmach żywieniowych i obronnych gatunków roślin. Na przykład rośliny wodne na ogół polegają na płynnym środowisku do bezpośredniego wchłaniania wody i składników odżywczych, wyporności do wsparcia fizycznego i transportu gamet przez wodę w celu zapłodnienia. W przypadku roślin lądowych strategie te stały się niemożliwe. Takie przeszkody dla życia na lądzie odegrały kluczową rolę we wczesnej ewolucji roślin lądowych i nadal kształtują ich ewolucję.
Jedną z wczesnych adaptacji było opracowanie zewnętrznej woskowej powłoki, zwanej naskórkiem1. Skórki służą do ochrony roślin przed wysuszeniem lub ekstremalnym wysuszeniem poprzez zatrzymywanie wilgoci w środku. Jednak ta adaptacja zapobiegła bezpośredniej wymianie gazów na powierzchni roślin. W rezultacie na zewnętrznych powierzchniach roślin rozwinęły się pory, które umożliwiały absorpcję dwutlenku węgla i uwalnianie tlenu. Pory te, zwane aparatami szparkowymi, mogą być otwierane lub zamykane w zależności od warunków środowiskowych. Kurcząc komórki ochronne otaczające aparaty szparkowe, rośliny zamykają te otwory w okresach suszy, aby zapobiec nadmiernej utracie wilgoci. Adaptacje te przyczyniły się do zatrzymania wody dla roślin lądowych. Potrzebne były jednak dodatkowe konstrukcje, aby ułatwić transport wody i składników odżywczych z gleby do wyższych części rośliny. W rezultacie rozwinęła się tkanka naczyniowa, która nie tylko służy do transportu wody i składników odżywczych do wszystkich obszarów rośliny, ale może również zapewnić wsparcie strukturalne, gdy łodygi rosną wyższe i silniejsze.
Aby dostosować się do rozmnażania na lądzie, zaszło kilka zmian w strukturach i mechanizmach nawożenia i rozwoju roślin. Po pierwsze, rośliny lądowe rozwinęły gametangie, które są strukturami rozrodczymi, które chronią gamety i zarodki przed surowym środowiskiem poza rośliną. U samców struktura ta nazywana jest anterydią, podczas gdy u samic nazywana jest archegonią. Aby ułatwić transport plemników z anterydii do komórek jajowych w obrębie archegonii, wyewoluowały różne strategie. Należą do nich plemniki przepływające z jednej struktury do drugiej, przenoszone przez wiatr lub przenoszone przez zapylacze, takie jak pszczoły i ptaki. Zastosowany konkretny tryb jest unikalny dla każdej klasyfikacji roślin. Po zapłodnieniu jaja są zatrzymywane w archegonii, aby chronić i odżywiać rozwijający się zarodek lub sporofit.
Inną ważną adaptacją reprodukcyjną było wytwarzanie nasion. Chociaż nie wszystkie rośliny lądowe są wysiewane, stosowanie nasion jest korzystne z wielu powodów. Bez tych struktur rośliny potrzebują wilgotnego środowiska, aby transportować gamety z jednego miejsca na drugie. Często w takich roślinach zarodniki męskie i żeńskie są mniej więcej tej samej wielkości i oba podróżują. Jednak wysiewane rośliny na ogół zawierają małe męskie zarodniki przystosowane do dużej mobilności, zwane ziarnami pyłku. Pyłek przemieszcza się do żeńskich gametofitów, aby zdeponować plemniki bezpośrednio w jaju. Gdy dojdzie do zapłodnienia, powstaje nasiono, które zawiera zarodek rośliny i zapas składników odżywczych. Wiele nasion ma również płaszcz ochronny i jest w stanie przetrwać w suchym środowisku i rozprzestrzeniać się na duże odległości. Niektóre mogą nawet istnieć w stanie uśpienia przez dłuższy czas, "czekając" na odpowiednie warunki środowiskowe, aby wywołać kiełkowanie. Adaptacje te stworzyły gatunki roślin dobrze przystosowane do życia w środowiskach lądowych.
<h4>Główne linie roślin</h4>
Chociaż obecnie istnieją niezliczone odmiany roślin, wszystkie można podzielić na jedną z trzech grup: nienaczyniowe, naczyniowe, beznasienne i naczyniowe. Rośliny nienaczyniowe są najbardziej pierwotne i najmniej złożone, w tym mchy, wątrobowce i rogatki. Ponieważ rośliny te nie mają struktur naczyniowych i nasion i mają tylko cienki naskórek lub nie mają go wcale, są zależne od wody, aby przetrwać i rozmnażać się. Niektóre gatunki mogą wchodzić w stan spoczynku w okresach suszy, dopóki dodatkowe opady deszczu nie ułatwią wzrostu lub rozmnażania. Brak struktur nośnych w tych roślinach powoduje, że formy są na ogół niskie, wydają się przytulać do powierzchni, na której rosną. Aby się rozmnażać, rośliny nienaczyniowe uwalniają nagie plemniki, które muszą przepłynąć przez otaczającą wodę do archegonii. Chociaż rośliny te mają bardzo niewiele adaptacji, które mają inne grupy lądowe, rośliny nienaczyniowe są wyspecjalizowane w życiu w wilgotnym środowisku, w którym się znajdują.
Następnie do naczyniowych roślin beznasiennych należą paprocie i skrzypy. Można je znaleźć w wilgotnych siedliskach, zwykle w podszycie lasów deszczowych strefy umiarkowanej. W przeciwieństwie do gatunków nienaczyniowych, rośliny te mają grubszy naskórek, funkcjonujące aparaty szparkowe i tkankę naczyniową, które pozwalają im rosnąć wyżej i aktywnie transportować wodę i składniki odżywcze. Paprocie nie mają nasion, ale zamiast tego używają zarodników do transportu gamet przez wilgoć z antheridii do archegonii. W rezultacie gatunki te reprezentują pośrednią linię ewolucyjną, która może żyć w suchym środowisku, ale wymaga wilgotnych warunków do rozmnażania.
Ostatnia grupa, rośliny naczyniowe, obejmuje wszystkie pozostałe gatunki. Ta grupa jest najbardziej zróżnicowana i zajmuje najszerszy zakres siedlisk2. Jednak wszystkie gatunki charakteryzują się kilkoma wspólnymi adaptacjami, w tym tkanką naczyniową, wysoce ruchliwym pyłkiem i nasionami. Ta duża grupa jest podzielona na dwie główne podgrupy, okrytozalążkowe i nagonasienne. Okrytozalążkowe obejmują wszystkie rośliny kwitnące i owocujące, z pyłkiem przenoszonym przez wiatr lub transportowanym przez zapylacze3-4. Rozwój kwiatów i owoców jest adaptacyjny do dystrybucji pyłku i nasion. Wiele zwierząt, w tym pszczoły i kolibry, pomaga w transporcie pyłku z jednego kwiatu na drugi. Owoce produkowane przez tę grupę są niezwykle ważne w diecie wielu zwierząt, w tym człowieka. Zgodnie z definicją biologiczną owoc obejmuje każdą strukturę, która zawiera nasiona i jest utworzona z jajnika, obejmując powszechnie znane odmiany, w tym jabłka i pomarańcze, a także produkty takie jak pomidory, awokado i ogórki. Spożywanie lub transport owoców przez ludzi i inne zwierzęta może pomóc w rozprzestrzenianiu nasion na duże odległości. Natomiast nagonasienne to rośliny nie kwitnące, w tym drzewa iglaste, sagowce i miłorzęby. Gatunki te wytwarzają nagie nasiona, które nie są chronione przez owoce i pyłek przenoszony przez wiatr. Zarówno rośliny okrytozalążkowe, jak i nagonasienne stanowią zdecydowaną większość obserwowanych obecnie roślin.
Oprócz gatunków, które ewoluowały naturalnie przez długi okres czasu, ludzie uczestniczyli w sztucznej selekcji i hodowli wielu gatunków roślin do użytku lub konsumpcji przez ludzi. Na przykład dzika gorczyca z grupy Brassica została poddana rozległej sztucznej selekcji w celu produkcji jarmużu, brokułów, brukselki, kapusty, rzepy, kalarepy i kalafiora. Ludzie zmienili również krajobraz życia roślinnego, wprowadzając gatunki inwazyjne na obszary nierodzime. Takie gatunki często konkurują z organizmami rodzimymi, ponieważ często brakuje im naturalnych konkurentów lub drapieżników w nowym środowisku. Jednym z przykładów jest kudzu, krzew grochu winorośli, który szybko rośnie i efektywnie się rozprzestrzenia. Kudzu został celowo sprowadzony do wschodnich Stanów Zjednoczonych z Azji Południowo-Wschodniej w celu ustabilizowania gleby i zapobieżenia erozji w pobliżu dróg i gospodarstw. Jednak raz wprowadzone kudzu szybko wyrosły z rodzimych gatunków, blokując światło i nadmiernie zużywając zasoby. Obecnie szacuje się, że kudzu powoduje ponad 500 milionów dolarów szkód w leśnictwie i rolnictwie rocznie. Wpływ ekologiczny tego i innych gatunków inwazyjnych jest poważnym problemem zarówno dla biologów, jak i ekonomistów.
<h4>Odwołania</h4>
<ol class="referencje">
	<li>Ziv, C. i in. (2018). "Wielofunkcyjne role naskórka roślinnego w interakcjach roślina-patogen". Zakład frontowy Sci 9: 1088.</li>
	<li>Gupta, R. i R. Deswal (2014). "Białka zapobiegające zamarzaniu umożliwiają roślinom przetrwanie w warunkach mrozu". J Biosci 39(5): 931-944.</li>
	<li>Jurgens, A. i in. (2012). "Konflikt między zapylaczami a ofiarami u roślin mięsożernych". Biol Rev Camb Philos Soc 87(3): 602-615.</li>
	<li>Thomann, M., et al. (2013). "Rośliny kwitnące w warunkach globalnego spadku liczebności zapylaczy". Trendy Plant Sci 18(7): 353-359.</li>
</ol>

Różnorodność roślin

Z wody na ląd
Kingdom Plantae po raz pierwszy pojawiło się około 410 milionów lat temu, gdy zielone algi przeniosły się z wody na ląd. Choć jest to trudne, to ...

Education

JoVE Lab Manual

Biology

Biologia

Evolution

Ewolucja

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).

Przygotuj się do nauczania Różnorodność roślin dzięki temu 1-minutowemu przewodnikowi dla instruktorów. Obejmuje kluczowe kroki przygotowawcze dla laboratorium Biology na JoVE Lab Manual.

Przygotowanie instruktora do Różnorodność roślin w Biology - Ponad 2.2K wyświetleń | JoVE Lab Manual

Postępuj zgodnie z procedurami Różnorodność roślin krok po kroku w tym 6-minutowym filmie z protokołem studenckim. Część kolekcji Biology na JoVE Lab Manual.

Protokół studencki dla Różnorodność roślin w Biology - Ponad 4.6K wyświetleń | 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, ...

The Sulfur Cycle

Sulfur, an important element in the chemical makeup of proteins, is recycled through the atmosphere and aquatic and terrestrial environments. Found in the ...

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