התפתחות צמחים: צמחים מודרניים מקוריים - ביולוגיה - 2025

האבולוציה של צמחים ואולי התחילה עם קבוצה מתוקה מזכירה אצות ירוקות נוכחיות ומתוך זה כול קבוצות הנוכחיות מקורו: טחבים, נחשקת.", שבטבט, שרכים, חשוף זרע ואת מכוסי זרע.

צמחים מאופיינים בכך שהם קבוצה מגוונת מאוד ועם פלסטיות מדהימה. מנקודת המבט של הביולוגיה האבולוציונית הם מאפשרים לימוד סדרה חשובה של מנגנונים ואירועים ייחודיים, למשל, מפרט על ידי פוליפלואידיות באנגיוספרמות.

מקור: מאת Maulucioni, מתוך Wikimedia Commons

במהלך תהליך אבולוציוני זה שהוליד את הקבוצה המונופילטית הזו, הופיעו חידושים כמו דופן התא המורכבת בעיקר מתאית - פולימר המורכב מיחידות גלוקוז חוזרות.

השיקול המונופילטי של צמחים מרמז על שילוב ראשוני של ציאנובקטריה, שהוליד מגוון של פלסטידים (כולל כלורופלסטים, הקשורים לתהליך הפוטוסינתטי) על ידי אירועים אנדוסימביוטיים. אירוע זה התרחש באב הקדמון המשותף לשושלת זו.

כמו כן הופיעו ריבוי תאים (אורגניזמים עם יותר מתא אחד) ושגשוג של המריסטם האפאלי, סוג של חלוקת תאים אסימטריים ושמירה בזיגוטית. עם זאת, החידוש הבולט ביותר של הצמחים היה ליישב את הסביבה היבשתית.

להלן נתאר כמה היבטים כלליים בהתפתחותם של צמחים ואז נעמיק במוצא כל קבוצה.

מנגנונים אבולוציוניים

המנגנונים האבולוציוניים המעורבים במקורם של הצמחים הם אותם אלו שיצרו שינויים בקבוצות חיות אחרות: סלקציה טבעית וסחף גנטי או גנטי.

הברירה הטבעית של דארוויניאן היא מנגנון של אבולוציה שמורכב מההצלחה הרבנית ההבדלתית של פרטים. כאשר הצמחים היו בעלי מאפיין מורשה מסוים (כלומר הועבר מהורים לילדים) ותכונה זו אפשרה להם לעזוב צאצאים נוספים, המורפ הזה גדל באוכלוסייה.

המנגנון האחר הוא סחף גנים, המורכב מהווריאציה האקראית או הסטוכסטית של תדרי האלל.

באותו אופן, תהליכים משותפים עם בעלי חיים מילאו תפקיד מהותי. כמו האבקה ופיזור זרעים באנגיוספרמס.

התפתחות תוכניות גוף צמחים

השינוי בתכניות הגוף של הצמחים קשור לווריאציות מהותיות שהתרחשו בשלבי הספורופיטים והגמטופיטים. המחקרים שנערכו מעלים כי שלב התסביך היה מורכב יותר בעבר.

עם זאת, מגמה זו עברה היפוך: הגמטופיט החל להיות השלב הבולט ביותר. תופעה זו הגבירה באופן דרסטי את המגוון המורפולוגי מהדבוני.

תקופות גאולוגיות של הופעת כל קבוצה

תיעוד המאובנים מספק לנו מקור מדהים של מידע על התפתחותם של כל האורגניזמים החיים, אם כי הוא אינו מושלם והוא אינו שלם.

Bryophytes, אורגניזמים פשוטים מאוד חסרי רקמות כלי דם, היו ידועים מאז האורדוביצ'יק.

השכבות העתיקות מורכבות ממבנים פשוטים מאוד של צמחי כלי דם. מאוחר יותר, בדבוניה ובקרבוניפרוס, התרחשה ריבוי עצום של שרכים, אזובי מועדונים, זנב סוס ופרוגימנופרפרמות.

בדבוניה הופיעו צמחי הזרעים הראשונים. לפיכך, החי הצוזוזואי כלל בעיקר אנשים שמזכירים את התעמלות. לבסוף מופיעים אנגיוספרמות בקרטיקון.

התפתחות אצות

אצות הן הקבוצה הפרימיטיבית ביותר. אליהם מתאים המקור של התא הפוטוסינתטי הראשון עקב אירוע אנדוסימביוזה: תא נטבע חיידק בעל יכולות פוטוסינתטיות.

זה היה הסבר מקובל למדי להתפתחות הכלורופלסטים, והוא תקף גם למיטוכונדריה.

התפתחות בריופיטים

ההערכה היא כי Bryophytes הם האורגניזמים הראשונים שסטו מאצות. הם תואמים את הקבוצה הראשונה של צמחי היבשה. המאפיינים העיקריים שלה הם היעדר מערכת שורשים ומערכת כלי דם המורכבת מ- xylem ו- floem.

Bryophytes שלטה בסביבות פרהיסטוריות במשך 100 מיליון השנים הראשונות ממקור צמחים.

התפתחות של צמחים נטולי זרעים בכלי הדם

צמחים נטולי זרעים בכלי הדם

צמחים וסקולריים החלו להתגוון בתקופת הפחמן, במיוחד לצמחי כלי דם נטולי זרעים.

בדומה לבירופיטים, גם גמט השחייה של צמחים נטולי זרעים זקוק למים כדי ששני תאי המין ייפגשו. מסיבה זו, ההנחה היא שהצורות הראשונות של צמחי הדם הוגבלו לסביבות לחות שהעדיפו רבייה.

המאובנים ואבות אבותיהם של צמחי הדם הם 420 מיליון שנה. האורגניזמים התאפיינו בספורופיט מסועף, ללא תלות בשלב הגמטופיטי לצמיחתם והתפתחותם. ההשלכות הללו מורכבות מגודלן הקטן - כמעט ולא חרגו מחמישים סנטימטרים.

סידור זה הקל על ייצור נבגים וכך הגדיל את ההסתברות להישרדות ולהתרבות.

הקבוצה הפרימיטיבית ביותר של צמחי כלי הדם הם המינים המודרניים של ליקופיטים (אזובי מועדון, סלגינלה ושרכים או איזוטים). הליקופיטים התפתחו בביצות ושטחים דומים, עד שנכחדו צורות הענק והקטנות בהן אנו צופים כיום.

שזיכים הקרינו מאז שמקורם בדבוניה, יחד עם קרוביהם את זנבות השיער ושרכי הברשת.

חשיבות רקמת כלי הדם והשורשים

לצמחים בכלי הדם - כשמו כן הוא - יש רקמת כלי דם, המחולקת לפלאם ולקסילם. מבנים אלה אחראים להולכת מלחים וחומרים מזינים בכל חלקי גוף הצמח.

רכישת רקמה מפושטת אפשרה לצמחים להגדיל את גודלה, בהשוואה לבירופיטים. גבעולים אלה מנעו טיפה וצניחה, ויכולים להעביר חומרים מזינים ומים לגבהים ניכרים.

השורשים לעומת זאת מאפשרים לצמחים לעגן עצמם למשטח האדמה, ומאפשרים להם לספוג מים וחומרים מזינים. השורשים ממלאים גם תפקיד בסיסי בכך שהם מאפשרים לצמח להגיע לגודל גדול יותר. מערכת השורשים שנצפתה במאובנים דומה למדי לזו הנוכחית.

מקור השורשים עדיין לא ברור בהיסטוריה האבולוציונית. לא ידוע אם הם הופיעו באירוע יחיד באב הקדמון של כל צמחי כלי הדם, או באירועים מרובים - מה שמכונה אבולוציה מתכנסת.

התפתחות צמחי זרעי כלי דם

בקרבוניפרוס, צמחים מסתעפים לשתי קבוצות גדולות של צמחי זרעים: התעמלות ואנגיוספרמות.

התפתחות התעמלות

בתחילה, השתילים הזכירו שרך. Gymnosperms הם צמחים ללא פרחים, אשר כולם קרנו בתבנית דומה מאוד. הנפוצים ביותר כיום הם אורנים וברושים. חלק מהדגימות העתיקות ביותר כוללות גינקגו, ציקדות וגנטולות.

התפתחות צמחים פורחים: אנגיוספרם

צמחים פורחים, או אנגיוספרמים, הם קבוצת צמחים המרכיבה את מרבית הצמחים הקיימים על פני כדור הארץ. כיום הם מופצים בכל מקום וכוללים צורות מגוונות כמו עצים, שיחים, מדשאות, שדות חיטה ותירס, וכל הצמחים הנפוצים שאנו צופים בפרחים.

עבור אבי הביולוגיה האבולוציונית, צ'רלס דארווין, הופעתה הפתאומית של קבוצה זו ייצגה אירוע חידתי שפרש על חלוקה אדירה.

כיום הקבוצה שהולידה את האנגיוספרמות נחשבת לקבוצה כלשהי של התעמלות פרימיטיביות - אורגניזם דמוי שיח. למרות שאין מועמד ספציפי, יש חשד לצורות חיים מסוימות עם מאפייני ביניים בין שתי הקבוצות, מאז התקופות המזוזואית והפליוזואית.

מבחינה היסטורית, טרנספורמציה זו התקבלה, מכיוון שקל לדמיין את הפיכתם של מבנים המסוגלים לשאת ביציות (אופייניות לגימנסופרמס) לקרפלים. לאחרונה, זה כבר לא מקובל לחפש באופן פעיל את צורות המעבר הללו.

המאובנים הראשונים של angiosperms (ועקבות אחרים כמו גרגרי אבקה) מתוארכים ליותר מ 125 מיליון שנה.

הפרח

החידוש הרלוונטי ביותר של angiosperms הוא המבנה הפרחוני. משערים כי לפרחים הפרימיטיביים הייתה מורפולוגיה של מגנוליה נוכחית, המורכבת מקרפלים רבים, אבקנים וחתיכות של העץ.

מבחינת גירויים חזותיים וריח הריח, הפרח מייצג איבר אטרקטיבי למאביקים. אלה יכולים להיות בעלי חוליות (כמו ציפורים ועטלפים) או חסרי חוליות (כמו דבורים, צרעות או זבובים). ההאבקה מייצגת יתרון ברור לצמח: הוא מפזר אבקה הרבה יותר טוב מהרוח.

האבקה הייתה אירוע מובחר, ככל שככל שיותר בעלי החיים ביקרו בצמחים, גם ייצור הזרעים עשה זאת. לפיכך, כל שינוי שגדל באופן חיובי את הביקורים הציע באופן מיידי יתרון סלקטיבי גדול לאדם.

לדוגמא, לצמחים פורחים שעל ידי מוטציה אקראית מסוימת החלו להפריש חומר מזין שמשך מאבק היה יתרון סלקטיבי על פני בני גילם שחסר להם תכונה זו.

בנוסף, הפרי מייצג גם פרס עשיר באנרגיה לבעלי החיים הצורכים אותו. לאחר העיכול, בעל החיים עושה את צרכיו ובכך מפזר את הזרעים. לדוגמא, ציפורים ועטלפי פרי רבים ממלאים תפקיד חיוני כמפזרי זרעים ביערות.

הפניות

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). ביולוגיה: מדע וטבע. פירסון חינוך.
2. קרטיס, ח., ושנק, א '(2006). הזמנה לביולוגיה. פנמריקנית רפואית אד.
3. Freeman, S., and Herron, JC (2002). ניתוח אבולוציוני. אולם פרנטיס.
4. Futuyma, DJ (2005). אבולוציה. סינאואר.
5. Raven, PH, Evert, RF, and Eichhorn, SE (1992). ביולוגיה צמחית (כרך ב '). התהפכתי.
6. רודריגז, EV (2001). פיזיולוגיה של ייצור גידולים טרופיים. אוניברסיטת עריכה בקוסטה ריקה.
7. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). פיזיולוגיית הצמח. אוניברסיטת Jaume I.