19.3: Основні еволюційні лінії
- Page ID
- 6665
Мохоподібні (~23 000 збережених видів)
Мохоподібні виникли в період історії Землі до утворення ґрунтів. Наземна поверхня була кам'янистою і складалася переважно з кірок (мікробних матів), що складаються з асамблей прокаріотів. Вплив сонячного світла був би інтенсивним щодо буфера, що забезпечується водою. Крім того, оточення водою забезпечить регулювання температури навколишнього середовища та структурну підтримку. Коли зелені водорості почали колонізувати земну поверхню, принаймні одна з цих ліній накопичила пристосування, які були сприятливими для життя на суші - воскова кутикула для запобігання втрати води, стійкі до висихання розповсюдження розповсюдження, які називаються спорами, а також утримання та годування розвивається зигота. Це родовід зелених водоростей еволюціонувало в родоначальника мохоподібних. До цієї еволюційної групи належать печінкові, мохи та рогачі. Ці рослини не мають справжніх коренів для поглинання води, а також не мають судинної тканини для транспортування цієї води в інші регіони рослини. Через це мохоподібні, як правило, ростуть розпростертими (близько до поверхні, на якій вони ростуть) і залишаються досить маленькими. Вони також, як правило, ростуть у вологих районах, де є доступ до води, і залежать від води для розгону гамет та запліднення.
Намалюйте будь-яких мохоподібних, які бачите. Опишіть середовище, де ви їх знайшли. Чи були особливості, які були загальні місця (наприклад, затінені)?
Якими особливостями поділилися самі мохоподібні?
Трахеофіти
Судинні рослини без насіння (~ 20 000 існуючих видів)
Коли мохоподібні почали колонізувати земну поверхню, вони виробляли органічні кислоти під час метаболізму, що сприяло руйнуванню кам'янистого субстрату. Коли вони померли, їх органічна речовина змішалася з вивітрюваної породою, утворюючи ранні ґрунти Землі. Раніше багатий першими земними колоністами, доступ до сонячного світла став конкурентоспроможним, оскільки мохоподібні розмножувалися. Це призвело до вибору для людей, які могли б підняти себе вище і транспортувати воду по всій їх тканин. Врешті-решт, цей відбір призвів до еволюції судинної тканини - труб, які могли піднімати воду з землі, щоб частини рослини могли бути підняті вгору, а ті частини, підняті вгору, могли транспортувати свої фотосинтети вниз до нижніх частин рослини. Клітини ксилеми (судинної тканини, що транспортують воду) містили лігнін, жорстку, стійку до гниття з'єднання, з якої виготовлена деревина. Ця жорстка молекула в судинній тканині дозволила забезпечити структурну підтримку, дозволяючи рослинам рости вище - трохи більше 100 футів! Судинна система також допускала спеціалізацію органів: коріння для поглинання води, листя для фотосинтезу, стебла для структурної підтримки.
Безнасінні судинні рослини також стали більше покладатися на стадії спорофіта. Спорофіт став більшим, поживно незалежним етапом життєвого циклу. Розгалуження спорофітів пропонувало більше місць для мейозу, що призвело до збільшення можливостей для варіацій, які можна інтерпретувати як більше варіантів у все більш конкурентному середовищі.
Безнасінні судинні рослини, які ви можете побачити сьогодні, включають клубні мохи, колосові мохи, папороті та хвощі. Хоча багато сучасних таксонів відносно невеликого зросту, вимерлі члени кожної з цих груп мали деревовидні (деревоподібні) форми. Уявіть собі хвощ висотою 100 футів - це були б каламіти, вимерлий член Equisetopsida з кам'яновугільного періоду. Справжня епоха СВП склала 300-400 травня. Клімат був тропічним, з теплими, мілководними морями тягнулися вглиб Швидке зростання деревних стовбурів з дерев'яними тканинами, які важко було зруйнувати, призвело до накопичення великої кількості багатої вуглецем біомаси, яка стала б родовищами вугілля, на честь яких названий цей період.
Намалюйте будь-яких SVP, з якими ви зіткнулися. Опишіть середовище, де ви їх знайшли. Чи були риси, які мали спільні місця?
Якими особливостями поділилися самі рослини?
Насіннєві рослини
Голонасінні (~ 1000 існуючих видів)
Ближче до кінця кам'яновугільного періоду відбулися серйозні зміни клімату. Нинішнього дня європейський і північноамериканський континенти захлопнулися разом, утворюючи Аппалачі гори (які були вище, на той час, ніж нинішні Гімалаї). Викопні та геологічні записи показують тенденцію до більш сухого клімату, що свідчить про заледеніння та зниження рівня моря. Внутрішні моря все частіше відволікалися в різні річкові канали, оскільки деревне сміття направляло рух водних шляхів. Словом, земна поверхня почала висихати і її стало набагато більше. Предки птахів, плазунів та ссавців адаптували яйцеклітини, які могли вижити поза водою — рослини працювали над подібною стратегією. Сухі умови були б обрані для рослин з більш товстими кутикулами, листя з меншою площею поверхні, щоб випаровуватися, розмножуються, які могли б вижити через посушливі періоди, щоб прорости, коли вода була доступна, і тих, які можуть рости вище, ніж поточний навіс. Приблизно в цей час група тварин, ймовірно, вперше здійснила політ - комахи! Це створить як нові виклики, так і нові можливості для рослин.
Рослини, які стануть голонасінними, еволюціонували ксерофітні листя, щоб запобігти висихання на сухому повітрі. Деякі з них мали б можливість рости ширше (і, таким чином, вище) завдяки виробництву нового шару вторинної ксилеми, деревини AKA, щороку. Ці рослини також можуть виробляти зовнішні шари мертвих клітин, на відміну від живого епідермісу, званого корою. Разом виробництво кори та деревини є частиною процесу, який називається вторинним зростанням. Щоб збільшити шанси на запліднення при відсутності води, гамети почали розсіюватися повітряно через пилок. Мабуть, найголовніше, що зигота і самка гаметофіт були оточені захисним покриттям і розсіяні як насіння. І насіння, і пилок розвиваються всередині структур, які називаються конусами.
Перші викопні записи голонасінних рослин - це період, який називається пермським, відразу після карбону. Голонасінні раніше мали набагато більше видів, але цілком ймовірно, що подія, яка знищила більшість динозаврів, також стала кінцем для більшості цих родовищ. До існуючих груп голонасінних відносяться хвойні, цикади (схожі за зовнішнім виглядом з пальмами), гнітофіти та поодинокі види з гінкгофітів, гінкго білоба. З приблизно 1000 видів голонасінних, що живуть сьогодні, близько 600 з них - хвойні, 58 з яких зустрічаються в Каліфорнії. Багато родовищ голонасінних в даний час знаходяться під загрозою зникнення.
Чому так багато хвойних дерев можна зустріти в Каліфорнії? Розглянемо унікальний клімат Каліфорнії — середземноморський — і кліматичні умови, під час яких еволюціонували голонасінні рослини.
Намалюйте будь-які голонасінні рослини, з якими ви зіткнулися. Які особливості свого проживання і морфології вони поділяли, якщо такі були? Чи всі вони хвойні?
Розглянемо смоляні канали, присутні в хвої. Яка їх функція і як наявність цих каналів відображає умови, в яких сосни, ймовірно, еволюціонували?
Квітучі рослини
Покритонасінні (>370 000 існуючих видів і підрахунок)
Наприкінці пермського періоду відбулося найбільше масове вимирання, яке коли-небудь переживала ця планета. Підраховано, що 96% видів, що жили в той час, вимерли. Ця подія сигналізувала про спад для деяких груп і відкрила простір для інших. Точні терміни появи покритонасінних рослин невідомі, тому важко пов'язати їх еволюцію з конкретними кліматичними умовами. Однак є відносно нові викопні докази, які можуть розмістити квітучі рослини ще в юрський період, 174 травня. Це був вік динозаврів і збігається з появою перших пернатих динозаврів — птахів! Подібно до комах, птахи представляли б цікаві можливості для цієї нової групи рослин, працюючи як запилювачі, так і розсіювачі насіння.
Покритонасінні рослини можна відрізнити від інших рослин за набором спеціалізованих характеристик, що дозволили їм конкурувати в уже повноцінному світі. (Зазвичай) найпростіше визначити про покритосперму - це його квіти. Ці колекції модифікованих листя дозволили цій групі рослин залучити запилювачів і збільшити шанси на успішне запліднення. Після запилення запліднене насіння укладають у захисну зав'язь, структура якої може бути спеціалізована для різних методів розгону, таких як проковтування тварин, прикріплення тварин, флотація або розсіювання вітру. Цю захисну зав'язь і укладене насіння (и) частіше називають плодом. Усередині розвиваються насіння покритонасінні рослини забезпечують додатковим джерелом їжі розвивається зиготи - ендосперму.
Конкурувати з голонасінними рослинами за доступ до сонячного світла, мабуть, було безнадійно, тому покритонасінні рослини пристосовували способи працювати розумніше, а не важче. У ксилемі вони еволюціонували провідні клітини великого діаметру для швидкого поглинання води, які називаються елементами судин, хоча це зробило їх вразливими до умов замерзання. У флоемі ситові клітини еволюціонували в ситові трубчасті елементи, все частіше спеціалізовані для транспортування фотосинтатів.
Як ви могли здогадатися з величезної кількості видів, покритонасінні займають неймовірно різноманітні місця проживання і охоплюють цілий ряд морфологій, від крихітних рослин, що плавають у вигляді плівки на поверхні ставка, до підносяться евкаліптових дерев, що домінують в лісах Тасманії, конкуруючи з червоними лісами у висоту.
Намалюйте кілька покритонасінних рослин, які ви бачите. Що спільного у них було? Чи схильні вони рости в подібних середовищах?
Як ви думаєте, у будь-якої з цих рослин однаковий запилювач? Чому чи чому ні?