34.2: Bitki Çeşitliliğine Giriş

Sudan Karaya

Plantae alemi, yaklaşık 410 milyon yıl önce yeşil alglerin sudan karaya geçişiyle ortaya çıktı. Bu arazi, bol kaynaklara sahip nispeten kolonileşmemiş bir ortamdı. Karasal ortamlar ayrıca bitkilerin büyümesi ve hayatta kalması için ihtiyaç duyduğu daha fazla ışık ve karbondioksit sağlıyordu.

Bununla birlikte, kara ve deniz arasındaki keskin farklılıklar, erken kolonileşen türler için zorlu bir durum oluşturdu ve bugün gözlemlenen çok çeşitli bitki formlarıyla sonuçlanan birçok yeni adaptasyona yol açtı.

Erken bir adaptasyon, kütikül adı verilen bir dış mumsu kaplamanın geliştirilmesiydi. Kütiküller, içindeki nemi hapsederek bitkileri kurumaya karşı korur. Bununla birlikte, bu adaptasyon, bitkilerin yüzeyinde doğrudan gaz değişimini engelledi. Sonuç olarak, bitkilerin dış yüzeylerinde karbondioksit emilimini ve oksijen salınımını sağlayan gözenekler gelişti.

Su ve besin maddelerinin topraktan bitkinin üst kısımlarına taşınmasını kolaylaştırmak için ek yapılar gerekliydi. Sonuç olarak, yalnızca su ve besin maddelerinin bitkinin tüm alanlarına taşınmasına hizmet etmekle kalmayan, aynı zamanda gövdeler uzadıkça ve güçlendikçe yapısal destek sağlayan vasküler doku gelişti.

Karada üremeyi sağlamak için, kara bitkileri gametangia —gametleri ve embriyoları bitki dışındaki sert ortamdan koruyan üreme yapıları— geliştirdiler. Erkeklerde bu yapıya antheridia, kadınlarda ise archegonia denir.

Spermin antheridia'dan archegonia içindeki yumurtalara taşınmasını kolaylaştırmak için farklı stratejiler geliştirildi. Bunlar, bir yapıdan diğerine yüzen spermi, rüzgarla taşınmayı veya arılar ve kuşlar gibi tozlayıcılar tarafından taşınmayı içerir. Kullanılan özel mod, bitkilerin her bir sınıflandırması için benzersizdir. Döllenmenin ardından yumurtalar, gelişmekte olan embriyoyu veya sporofiti korumak ve beslemek için archegonia içinde tutulur.

Üremeyle ilgili bir diğer önemli adaptasyon da tohumların üretilmesiydi. Tüm kara bitkileri tohumlanmasa da tohumlar birçok nedenden dolayı avantajlıdır. Bu yapılar olmadan bitkiler, gametleri bir yerden diğerine taşımak için nemli ortamlara ihtiyaç duyar. Çoğunlukla tohumsuz bitkilerde, erkek ve dişi sporlar yaklaşık olarak aynı boyuttadır ve her ikisi de seyahat eder. Bununla birlikte, tohumlu bitkiler genellikle, spermi doğrudan yumurtaya bırakmak için dişi gametofitlere giden polen taneleri adı verilen, oldukça hareketli olacak şekilde uyarlanmış küçük erkek sporları içerir. Döllenme gerçekleştiğinde, bitki embriyosunu ve bir besin kaynağını içeren bir tohum oluşur.

Bu adaptasyonlar, karasal ortamlardaki yaşama iyi adapte olmuş bitki türleri yarattı.

Bitkilerin Başlıca Soyları

Şu anda sayısız bitki çeşidi bulunmasına rağmen, tümü üç gruba ayrılabilir: damarsız, vasküler tohumsuz ve vasküler tohumlu. damarsız bitkiler, yosunlar, ciğer otu ve boynuz otu gibi atalara ait ve en az karmaşık olan bitkilerdir. Daha sonra, vasküler tohumsuz bitkiler eğrelti otları ve at kuyruğunu içerir ve bir vasküler taşıma sistemi geliştiren ilk gruptur. Son grup olan vasküler tohumlu bitkiler, kalan tüm türleri içerir. Bu grup en çeşitli gruptur ve en geniş yaşam alanlarını kaplar ve iki ana alt gruba, kapalı tohumlular ve açık tohumlulara ayrılmıştır. Kapalı tohumlu bitkiler, rüzgarla taşınan veya tozlayıcılar tarafından taşınan polenler ile tüm çiçek açan ve meyve veren bitkileri içerir. Açık tohumlular, iğne yapraklılar, sikadlar ve ginkgo ağaçları dahil, çiçekli olmayan bitkilerdir. Bu türler, rüzgarla taşınan meyve ve polen tarafından korunmayan çıplak tohumlar üretir.

Bitkiler denizden karayı kolonileştirmeden önce kıtalar çoraktı. Artık milyonlarca mikrop, bitki ve hayvan türü karada yaşıyor ve bunların hepsini mümkün kılan kara bitkilerinin evrimi oldu. Bu şaşırtıcı dönüşümü anlamak için öncelikle bitkilerin tam olarak ne olduğunu ve karadaki yaşamın zorluklarını karşılamak için nasıl geliştiklerini anlamak gerekir.

En uzun ağaçlardan en küçük yosuna kadar tüm bitkilerin paylaştığı bazı özellikler vardır. İlk olarak, tüm bitkiler çok hücreli ökaryotlardır. İkincisi, bitkiler kloroplast adı verilen organellerde fotosentetik pigment klorofilini üreterek güneşten enerji kullanarak kendi yiyeceklerini üretmelerini sağlar.

Üçüncüsü, tüm bitkilerin selülozdan yapılmış duvarlarla çevrili hücreleri vardır. Son olarak, tüm bitkilerin yaşam döngüsü boyunca haploid ve diploid çok hücreli aşamalar arasındaki geçiş olarak tanımlanan kuşakların değişimi ile karakterize edilen bir yaşam döngüsü vardır. Burada nesiller yaşam döngüsünde iki farklı çok hücreli fazı ifade eder.

Fazlardan biri haploid gametofittir. Gametofit, döllenme sırasında kaynaşan bir diploid hücre oluşturmak için kaynaşan ve daha sonra bir sporofit haline gelmesi için mitoza maruz kalan mitoz ile gametler üretir. Sporofit, mayoz bölünerek haploid sporlar üretir ve yeni gametofitlere yol açarak döngüyü tamamlar.

Tüm bitkiler bu özellikleri paylaşsa da, çeşitli bitki soyları arasında bu özelliklerin bazılarının nasıl ifade edildiği konusunda belirgin farklılıklar vardır. Kara bitkileri üç ana gruba ayrılır: vasküler olmayan bitkiler, tohumsuz vasküler bitkiler ve tohum bitkiler. Bu grupların her biri binlerce tür içerir.

Evrimsel zaman ilerledikçe, üç grup onları – vasküler dokudan meyvelerin evrimine kadar – karakterize eden farklı özellikler geliştirdi. Birlikte, bu uyarlamalar bitkilerin çoğu karasal biyomlara hükmetmesini sağladı.