Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6.1: Що визначає рослину?

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    4025

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Всі живі організми на Землі діляться на три області (групи): бактерії, археї та еукарія. Бактерії та археї групуються в неформальну категорію, яка називається прокаріоти, дрібні одноклітинні організми (менші за кінчик голки), яким не вистачає ядра та органел, пов'язаних з мембраною. Еукаріоти, з іншого боку, складаються з більших клітин, які мають ядро і мембрано-зв'язані органели, і вони можуть бути одноклітинними або багатоклітинними. Домен Eukarya додатково поділяється на чотири Королівства (групи; Малюнок\(\PageIndex{1}\)): рослини (Plantae), тварини (Animalia), гриби (Гриби) та протисти (Protista). І прокаріоти, і еукаріоти мають клітинну мембрану, рибосоми і генетичний матеріал (ДНК і РНК).

    Королівства життя Філогеніческіе дерево_За DutraElliott.jpg
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Спрощене філогенетичне дерево життя. За DutraElliott ліцензується відповідно до CC BY-NC-SA 4.0 через Flickr.

    Рослини - це багатоклітинні фотосинтезуючі організми, які мають унікальні органели і сполуки, виділяючи їх від інших еукаріот. Спеціалізовані рослинні органели, які не містяться в клітині тварин, є хлоропластами для фотосинтезу, центральною вакуоллю для зберігання води та клітинною стінкою для забезпечення захисту та структури рослинної клітини. Інші групи організмів також мають клітинні стінки, як деякі бактерії, гриби та деякі протести, але у рослин клітинна стінка в основному складається з речовини, яка називається целюлозою, тоді як в інших організмах вона складається з інших речовин, таких як хітин у грибах. Існують і інші організми, здатні здійснювати фотосинтез, як деякі бактерії, так і деякі протисти (водорості). Рослини мають зелені пігменти під назвою хлорофіл а і хлорофіл б, які беруть участь у фотосинтезі.

    походження рослин

    Рослини добре відомі своєю вирішальною роллю у виробництві кисню. Близько 16% сучасної атмосфери Землі складається з кисню, але пару мільярдів років тому в ній не було кисню, тому вона не могла підтримувати життя таким, яким ми його знаємо сьогодні. Близько 2,8 мільярда років тому група бактерій почала виконувати інноваційний процес, який називається фотосинтезом в океанах Землі, і з часом кисень накопичувався в атмосфері, поки він не був достатньо високим, щоб підтримувати істот, що дихають киснем, як тварини.

    Протягом мільйонів років водорості і синьо-зелені водорості (бактерії) були основними фотосинтетичними організмами на Землі. Перші справжні рослини еволюціонували із зелених водоростей, ймовірно, з класу (групи) зелених водоростей під назвою Zygnematophyceae (Cheng et al. , 2019; Рисунок\(\PageIndex{2}\)). Оскільки предки наземних рослин були водними, наземні рослини повинні були пристосовуватися до нових викликів, викликаних сухими умовами, властивими наземним середовищам. Одними з найбільш горезвісних адаптацій рослин до життя на суші були розробка фізичного бар'єру для запобігання висушування (висихання), спеціалізованих клітин для транспортування води та поживних речовин, механічна підтримка для перебування у вертикальному положенні, механізми кріплення, спеціалізовані механізми передачі репродуктивних клітин ( гамети) від однієї рослини до іншої, і розвиток захисних клітинних шарів навколо споро-і- і гамет-продукують структур.

    Фізичні бар'єрні рослини, розроблені для запобігання висихання, називають кутикулою, восковим шаром, який покриває всі повітряні поверхні рослини, щоб запобігти висиханню. Всі живі наземні рослини мають кутикулу. Гіпотеза про водорості Zygnematophyceae придбали гени ґрунтових бактерій, які допомагають запобігти висиханню (Cheng et al., 2019). Ці гени в даний час знаходяться в наземних рослинях і бактеріях, але не в будь-яких інших водоростях, додаючи підтримку гіпотезі про те, що ці зелені водорості є родоначальником всіх наземних рослин. Коли рослини колонізували землю, їм також довелося переробити спосіб статевого розмноження. У водних середовищах гамети просто плавають або плавають на іншу рослину, що неможливо в більшості наземних середовищ. Наземні рослини розробили посухостійкі суперечки, які могли вижити на сухій землі, а також огородили гамети- та спороутворюючі структури декількома шарами клітин, щоб захистити їх від пересихання. Деякі наземні рослини, такі як мохоподібні, все ще мають плаваючу сперму, яка обмежує їх вологим середовищем.

    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Нитчасті водорості, Spirogyra spp. (Клас зигнематофіцеї). Масштаб = 0,1 мм. Автор Андрій Савицький CC BY 4.0 через Вікісховище.

    У водних середовищах вода і розчинені мінерали легко доступні і легко засвоюються рослинами. Наземні рослини, навпаки, повинні були розробити спеціалізовані клітини, щоб мати можливість транспортувати воду та розчинені поживні речовини з ґрунту. Більшість цих спеціалізованих клітин виглядають як вузькі трубки, де вода транспортується від коренів до листя через стебло. Ці транспортуючі клітини також пов'язані з нещодавно необхідною механічною підтримкою, оскільки вони мають укріплені клітинні стінки, щоб мати можливість протистояти фізичним силам, що беруть участь у транспортуванні рідин (Niklas, 1997). Механічна підтримка потрібна для вертикального росту поза водним середовищем, і оскільки рослини прагнуть досягти найбільшого сонячного світла, щоб мати можливість виконувати фотосинтез, вирощування вертикально корисно для багатьох з них. Більшість наземних рослин розробили циліндричний стебло, який забезпечував ефективні засоби механічної підтримки (Niklas, 1986), що могло б пояснити загальну форму більшості стебел рослин. Мохоподібні не мають цих провідних тканин, а тому короткі, в той час як рослини, які їх мають, як і квітучі рослини, можуть рости вище. Розвиток вертикального положення у рослин також супроводжувалося розвитком анкерного механізму, або коренів. Найперші докази коренів датуються раннім девоном 408 мільйонів років тому (Erick et al. , 1998).

    Основними існуючими (живими) групами рослин є несудинні рослини, безнасінні судинні рослини, голонасінні та покритонасінні. Першими свідченнями наземних рослин є викопні спори покійного ордовика (~450 Ма; Грей, 1985; Додаток 1). Від мохоподібних (найдавніша група рослин) до квітучих рослин (найсвіжіша група рослин) рослини придбали унікальні характеристики, що дозволяють їм виживати і процвітати в різних наземних середовищах (рис.\(\PageIndex{3}\)). Рослини змогли колонізувати всі наземні екосистеми на Землі, включаючи гори, острови, піщані дюни, тропічні ліси та пустелі.

    Рослини і Bryophytes.jpg
    Ілюстрація\(\PageIndex{3}\): Еволюційне дерево сухопутних рослин і водоростей предок. За DutraElliott ліцензується відповідно до CC BY-NC-SA 4.0 через Flickr.

    У наступних розділах ми вивчимо основні характеристики кожної групи рослин та дізнаємось про важливі економічні чи культурні використання для кожного. Дізнатися про основні характеристики кожної групи - це перший крок у визначенні рослин. Наприклад, якщо ви йдете в похід і знайдете цікаву рослину, яку хочете визначити, ви можете почати з визначення групи рослини. Усунувши інші групи, ви можете наблизитися до ідентифікації.