34.1: Wprowadzenie do różnorodności 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. Ziemia ta była stosunkowo nieskolonizowanym środowiskiem z obfitymi zasobami. Środowiska lądowe oferowały również więcej światła i dwutlenku węgla, potrzebnych roślinom do wzrostu i przetrwania.

Jednak wyraźne różnice między lądem a morzem stanowiły ogromne wyzwanie dla wczesnych kolonizujących gatunków, co skłoniło do wielu nowych adaptacji, które zaowocowały szeroką różnorodnością form roślinnych obserwowanych dzisiaj.

Jedną z wczesnych adaptacji było rozwinięcie zewnętrznej woskowej powłoki, zwanej naskórkiem. Skórki służą do ochrony roślin przed wysuszeniem, zatrzymując wilgoć 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.

Konieczne były dodatkowe konstrukcje, aby ułatwić transport wody i składników odżywczych z gleby do górnych części rośliny. W rezultacie rozwinęła się tkanka naczyniowa, która nie tylko służy do transportu wody i składników odżywczych do wszystkich obszarów rośliny, ale także zapewnia wsparcie strukturalne, gdy łodygi rosną wyższe i silniejsze.

Aby umożliwić rozmnażanie na lądzie, rośliny lądowe rozwinęły gametangia – struktury rozrodcze, które chronią gamety i zarodki przed surowym środowiskiem na zewnątrz rośliny. U samców struktura ta nazywana jest anterydiami, podczas gdy u samic nazywana jest archegonią.

Rozwinęły się różne strategie, aby ułatwić transport plemników z antheridii do jaj w archegonii. 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, nasiona są korzystne z wielu powodów. Bez tych struktur rośliny potrzebują wilgotnego środowiska, aby transportować gamety z jednego miejsca na drugie. Często w roślinach bezpestkowych zarodniki męskie i żeńskie są w przybliżeniu tej samej wielkości i oba przemieszczają się. Jednak wysiewane rośliny na ogół zawierają małe męskie zarodniki przystosowane do dużej mobilności, zwane ziarnami pyłku, które przemieszczają się do żeńskich gametofitów, aby zdeponować plemniki bezpośrednio w jaju. Gdy dojdzie do zapłodnienia, tworzy się nasiono, które zawiera zarodek rośliny i zapas składników odżywczych.

Adaptacje te stworzyły gatunki roślin dobrze przystosowane do życia w środowiskach lądowych.

Główne linie roślin

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. Następnie, naczyniowe rośliny beznasienne obejmują paprocie i skrzypy polne i były pierwszą grupą, która wyewoluowała system transportu naczyniowego. Ostatnia grupa, rośliny naczyniowe, obejmuje wszystkie pozostałe gatunki. Ta grupa jest najbardziej zróżnicowana i zajmuje najszerszy zakres siedlisk i jest podzielona na dwie główne podgrupy, okrytozalążkowe i nagonasienne. Okrytozalążkowe obejmują wszystkie rośliny kwitnące i owocujące, z pyłkiem przenoszonym przez wiatr lub przenoszonym przez zapylacze. Nagonasienne to rośliny niekwitnące, w tym drzewa iglaste, sagowce i miłorzęby. Gatunki te wytwarzają nagie nasiona, które nie są chronione przez owoce i pyłek przenoszony przez wiatr.