Evoluția plantelor de semințe fără limite

Evoluția semințelor a permis plantelor să se reproducă independent de apă; polenul le permite să-și disperseze gametii la distanțe mari.

obiective de invatare

Recunoașteți semnificația evoluției plantelor semințe

Chei de luat masa

Puncte cheie

Plantele sunt folosite pentru hrană, textile, medicamente, materiale de construcție și multe alte produse importante pentru oameni.
Evoluția semințelor a permis plantelor să-și reducă dependența de apă pentru reproducere.
Semințele conțin un embrion care poate rămâne latent până când condițiile sunt favorabile atunci când devine un sporofit diploid.
Semințele sunt transportate de vânt, apă sau de animale pentru a încuraja reproducerea și a reduce concurența cu planta mamă.

Termeni cheie

sămânță: un ovul fertilizat, care conține o plantă embrionară
sporofit: o plantă (sau faza diploidă din ciclul său de viață) care produce spori prin meioză pentru a produce gametofiți
polen: microspori produși în anterele plantelor cu flori

Evoluția plantelor de semințe

Palmele luxuriante de pe țărmurile tropicale nu depind de apă pentru dispersarea polenului, fertilizarea sau supraviețuirea zigotului, spre deosebire de mușchi, hepatică și ferigi ale terenului. Plantele de semințe, cum ar fi palmele, s-au eliberat de nevoia de a se baza pe apă pentru nevoile lor de reproducere. Acestea joacă un rol integral în toate aspectele vieții de pe planetă, modelând terenul fizic, influențând clima și menținând viața așa cum o cunoaștem. De milenii, societățile umane au depins de plantele de semințe pentru nutriție și compuși medicinali; și mai recent, pentru subproduse industriale, cum ar fi cherestea și hârtie, coloranți și textile. Palmele oferă materiale, inclusiv ratanele, uleiurile și curmalele. Grâul este cultivat pentru a hrăni atât populațiile umane, cât și animalele. Fructul florii de bumbac este recoltat ca un bol, cu fibrele sale transformate în îmbrăcăminte sau pulpă pentru hârtie. Macul de opiu spectaculos este apreciat atât ca floare ornamentală, cât și ca sursă de compuși puternici de opiacee.

Plantele de semințe domină peisajul: Plantele de semințe domină peisajul și joacă un rol integral în societățile umane. (a) Palmierii cresc de-a lungul țărmului; (b) grâul este o cultură cultivată în cea mai mare parte a lumii; (c) floarea plantei de bumbac produce fibre care sunt țesute în țesături; (d) alcaloizii puternici ai frumosului mac de opiu au influențat viața umană atât ca remediu medicinal, cât și ca drog periculos de captivant.

Semințele și polenul ca adaptare evolutivă la uscat

Spre deosebire de sporii briofiți și ferigi (care sunt celule haploide dependente de umiditate pentru dezvoltarea rapidă a gametofiților), semințele conțin un embrion diploid care va germina într-un sporofit. Țesutul de stocare pentru a susține creșterea și un strat protector oferă semințelor avantajul lor evolutiv superior. Mai multe straturi de țesut întărit previn deshidratarea, eliberând reproducerea de necesitatea unui aport constant de apă. Mai mult, semințele rămân într-o stare de repaus indusă de desicare și hormonul acid abscisic până când condițiile de creștere devin favorabile. Indiferent dacă sunt suflate de vânt, plutind pe apă sau duse de animale, semințele sunt împrăștiate într-o zonă geografică în expansiune, evitând astfel concurența cu planta mamă.

Boabele de polen sunt mici gametofite transportate de vânt, apă sau un polenizator. Întreaga structură este protejată de deshidratare și poate ajunge la organele feminine fără dependență de apă. Gametii masculini ajung la gametofitul feminin, iar gametul celulelor ovule se face printr-un tub de polen: o extensie a unei celule din bobul de polen. Spermatozoizii gimnospermelor moderne nu au flageli, dar la cicade și Gingko, spermatozoizii mai posedă flageli care le permit să înoate în josul tubului polenic până la gametul feminin; cu toate acestea, acestea sunt închise într-un bob de polen.

Boabe de polen fosilizate: Acest polen fosilizat provine dintr-un nucleu de fen Buckbean găsit în Parcul Național Yellowstone, Wyoming. Polenul este mărit de 1.054 de ori.

Evoluția gimnospermelor

Ferigile de semințe au dat naștere gimnospermelor în perioada Devoniană, permițându-le să se adapteze la condiții uscate.

obiective de invatare

Explicați cum și de ce gimnospermele au devenit grupul dominant de plante în perioada Permian

Chei de luat masa

Puncte cheie

Ferigile de sămânță au fost primele plante de sămânță, protejându-și părțile de reproducere în structuri numite cupule.
Ferigile de semințe au dat naștere gimnospermelor în timpul erei paleozoice, în urmă cu aproximativ 390 de milioane de ani.
Gimnospermele includ gingkoe și conifere și locuiesc în multe ecosisteme, cum ar fi taiga și pădurile alpine, deoarece sunt bine adaptate pentru vreme rece.
Adevăratele plante de sămânță au devenit mai numeroase și mai diverse în timpul perioadei carbonifere cu aproximativ 319 milioane de ani în urmă; o explozie care pare a se datora unui întreg eveniment de duplicare a genomului.

Termeni cheie

dom: orice structură mică în formă de ceașcă
gimnospermă: orice plantă, cum ar fi o coniferă, ale cărei semințe nu sunt închise într-un ovar
mutualism: orice interacțiune între două specii care beneficiază de ambele

Evoluția gimnospermelor

Ferigi de semințe: Această frunză fosilizată provine de la Glossopteris, o ferigă de sămânță care a înflorit în timpul perioadei permiene (acum 290-240 de milioane de ani).

Planta fosilă Elkinsia polymorpha, o „ferigă de sămânță” din perioada Devoniană (acum aproximativ 400 de milioane de ani) este considerată cea mai veche plantă de semințe cunoscută până în prezent. Ferigile de semințe și-au produs semințele de-a lungul ramurilor fără structuri specializate. Ceea ce le face primele plante veritabile de semințe este că au dezvoltat structuri numite cupule pentru a închide și a proteja ovulul (gametofitul feminin și țesuturile asociate) care se dezvoltă într-o sămânță la fertilizare. Plantele de semințe care seamănă cu ferigile moderne au devenit mai numeroase și mai diverse în mlaștinile de cărbune din perioada Carboniferului. Acest lucru pare să fi fost rezultatul unui întreg eveniment de duplicare a genomului în urmă cu aproximativ 319 de milioane de ani.