9.1: Покритонасінні

Покритонасінні - це група рослин, з якою ми найбільш знайомі, оскільки більшість фруктів та овочів, які ми їмо, належать до цієї групи. В даний час вони є домінуючою групою рослин у більшості наземних екосистем і їх легко розпізнати, оскільки вони дають квіти (рис.\(\PageIndex{1}\)). Покритонасінні рослини - найрізноманітніша група рослин, з 416 сімействами та приблизно 352 000 видів (APG, 2016). Перші скам'янілості покритонасінних рослин датуються Нижньою крейдою (~ 130 мільйонів років тому; Magallón et al. , 2013; Додаток 1). Згодом вони урізноманітнювалися і стали більш помітними в наземних екосистемах, повільно витісняючи і замінюючи голонасінні та інші рослини. Сьогодні покритонасінні рослини становлять 90% наземних рослин на планеті. Решта наземних видів рослин включають голонасінні (приблизно 1% видів; Crepet and Niklas, 2009) та мохоподібні, лікофіти та папороті (9% видів).

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Філогенетичне дерево, що зображує еволюційні відносини рослин. За DutraElliott ліцензується відповідно до CC BY-NC-SA 4.0 через Flickr.

Різноманітність і успіх покритонасінних рослин можна віднести до еволюції квітів і плодів всередині цієї групи. Розвиток квітів був інноваційною характеристикою, оскільки дозволив яйцеклітинам бути закритими та захищеними всередині зав'язі, яка після запліднення перетворюється на плід, який сприяє розсіюванню насіння. Квітки також допускали збирання чоловічих і жіночих частин рослини в єдину структуру (рис.\(\PageIndex{2}\)).

Малюнок\(\PageIndex{2}\): LadyOfHats ліцензується під суспільним надбанням через Wikimmons.

У квітучих рослин розвивалися відносини з запилювачами (Hu et al. 2008). Замість того, щоб розганяти пилок вітром, як голонасінні, ранні покритонасінні рослини почали пропонувати нагороди у своїх кольорах для залучення тварин, які, в свою чергу, почали відвідувати квіти даного виду за харчові нагороди, які вони запропонували. Завдяки цьому взаємозв'язку квітучі рослини отримали гарантію того, що їх пилок, швидше за все, досягне іншої особини того ж виду: отже, збільшуючи ймовірність успішного запліднення (рис.\(\PageIndex{3}\)). Цей перенесення пилку з однієї рослини на іншу, інакше відомий як ауткросинг, забезпечив більш високу генетичну різноманітність популяції.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Різноманітність квітів у покритонасінних рослин і приклади запилювачів. А) Європейська медоносна бджола, що запилюють квіти гуави, Б) Муха запилює квітку авокадо, В) Європейська медоносна бджола запилює квіти макадамії і D) Карпентер бджола (Xylocopa sp.) запилення пасифлора/lilikoi. За DutraElliott ліцензується відповідно до CC BY-NC-SA 4.0 через Flickr.

З моменту походження квітів запилювачі стимулювали квіткове різноманіття покритонасінних рослин, збільшуючи багатство видів (Van der Niet and Johnson, 2012). Запилювачі мають переваги щодо форми квітки, розміру, кольору і навіть виду нагороди. Вони також бувають будь-яких форм і розмірів, і вони включають птахів, плазунів, жуків та кажанів. Згодом у деяких рослин і запилювачів склалася специфічна залежність, де вид рослини запилюється певною твариною. Однак багато рослин (і тварини) є універсалами і запилюються різними видами запилювачів.

Гавайські медоносники є прекрасним прикладом взаємозв'язку між запилювачами та квітучими рослинами. Щонайменше п'ять пологів групи рослин, званих гавайськими лобеліадами (Delissea, Clermontia, Cyanea, Lobelia і Trematolobelia) запилюються корінними лісовими птахами (Pender et al. , 2014 р.). Форма квіток, вміст нектару та інші характеристики відповідають цьому виду синдрому запилення. Рідний гавайський honeyceeper 'iwi (Vestiaria coccinea) харчується нектаром, виробленим цими квітами, завдяки своєму довгому вигнутому дзьобу, який має форму, подібну до вигнутих квіток багатьох гавайських лобеад (Малюнок\(\PageIndex{4}\)). При харчуванні нектаром пилок з квітки відкладається на голівці 'іві, і птах ненароком переміщує пилок між квітками. На жаль, вважається, що багато видів гавайських лобеліад дають зменшену кількість насіння, оскільки деякі місцеві види птахів настільки рідкісні або вимерли; тому квіти недостатньо запилюються цими місцевими птахами.

Малюнок\(\PageIndex{4}\): 'Іві (Vestiaria coccinea) відвідування квітки лобеліади. За USFWS Тихоокеанського регіону CC BY-NC через Flickr.

Довга трубчаста квітка гавайської лобеліади не могла бути запилена комахами, як бджоли, через свою вигнуту форму. З іншого боку, деякі види рослин, такі як ōhi'a (Metrosideros polymorpha), відомі як універсали, оскільки їх можуть запилювати або птахи, або комахи (рис.\(\PageIndex{5}\)). Форма квітки та інші характеристики, такі як колір, дозволяють використовувати цей тип стратегії запилення.

Малюнок\(\PageIndex{5}\): Фрукти та квіти hi'a lehua (Metrosideros polymorpha), покритонасінного виду. А) Вся рослина, Б) Нерозкриті квіти, С) Фруктові капсули, D) Квітка, і Е) Сушені капсули. За DutraElliott ліцензується відповідно до CC BY-NC-SA 4.0 через Flickr.

Плоди - ще одна еволюційна адаптація, присутня у покритонасінних рослин. Після того, як рослини запилюються і яйцеклітини запліднені, зав'язь переростає в плід. Однією з основних функцій фрукта є сприяння розгону насіння, що досягається за допомогою різних механізмів. Наприклад, фрукти можуть бути привабливими для тварин, оскільки вони пропонують харчову винагороду. Після вживання в їжу насіння, що містяться в плодах, зазвичай розганяються на відстані від материнської рослини, дозволяючи виду поширюватися. Інші плоди мають шпори, щоб прикріпитися до хутра тварин та пташиного пір'я, щоб допомогти розгону насіння. Прикладом важливості тварин у розгоні покритонасінних насіння є приклад розгону насіння на великі відстані до Гаваїв з далеких сухопутних мас; розгін птахів є основним способом, при якому рідні роди рослин прибули на острови.