تطور النباتات: من الأصل إلى النباتات الحديثة
ربما بدأ تطور النباتات بمجموعة من المياه العذبة تذكرنا بالطحالب الخضراء الحالية ومن هذه المجموعات نشأت جميع المجموعات الحالية: الطحالب ، لايكوبودس ، ذيل الحصان ، السرخس ، عاريات البذور و كاسيات البذور.
تتميز النباتات بكونها مجموعة متنوعة للغاية وبلدونة رائعة. من وجهة نظر البيولوجيا التطورية ، يسمحون بدراسة سلسلة هامة من الآليات والأحداث الفريدة ، على سبيل المثال ، التعدد بواسطة polyploidy في كاسيات البذور
خلال هذه العملية التطورية التي أعطت أصلًا لهذه المجموعة أحادية اللون ، ظهرت ابتكارات لأن جدار الخلية يتكون أساسًا من السليلوز - بوليمر يتكون من وحدات متكررة من الجلوكوز.
يعني النظر أحادي اللون للنباتات التضمين الأولي للبكتريا الزرقاء ، والتي أدت إلى حدوث أحداث اندوسبيولوجية لمجموعة متنوعة من البلاستيدات (من بينها البلاستيدات الخضراء ، المتعلقة بعملية التمثيل الضوئي). وقع هذا الحدث في الجد المشترك لهذه النسب.
كما ظهرت أيضًا تعدد الخلايا (الكائنات الحية التي تحتوي على أكثر من خلية واحدة) وانتشار Meristem القمي ، وهو نوع من انقسام الخلايا غير المتماثلة واحتباس الزيجوت. ومع ذلك ، كان الابتكار الأكثر لفتا للنظر من النباتات لاستعمار البيئة الأرضية.
ثم سنصف بعض الجوانب العامة لتطور النباتات وبعد ذلك سوف نتعمق في أصل كل مجموعة.
الآليات التطورية
الآليات التطورية المرتبطة بأصل النباتات هي نفسها التي أحدثت تغييرات في المجموعات الحية الأخرى: الانتقاء الطبيعي والانجراف الوراثي أو الوراثي.
الانتقاء الطبيعي الدارويني هو آلية للتطور تتألف من نجاح التكاثر التفاضلي للأفراد. عندما تمتلك النباتات خاصية وراثية معينة (أي أنها تنتقل من الأهل إلى الأطفال) وهذه الخاصية سمحت لهم بمغادرة المزيد من المتحدرين ، زاد هذا التشكل في عدد السكان.
والآلية الأخرى هي الانجراف الجيني ، والذي يتكون من الاختلاف العشوائي أو العشوائي للترددات الأليلية.
بنفس الطريقة ، لعبت العمليات المشتركة مع الحيوانات دورًا أساسيًا. مثل التلقيح وتشتت البذور في كاسيات البذور.
تطور الخطط البدنية للنباتات
يرتبط التغير في المخططات الجسدية للنباتات بالتغيرات الأساسية التي حدثت في مرحلتي البوغ المشبعة والطفيل. تشير الدراسات التي أجريت إلى أن المرحلة الفردية كانت أكثر تعقيدًا من قبل.
ومع ذلك ، عانى هذا الاتجاه من انعكاس: بدأت gametophyte لتكون المرحلة الأكثر وضوحا. هذه الظاهرة زادت بشكل كبير من التنوع المورفولوجي من ديفون.
الفترات الجيولوجية لظهور كل مجموعة
يوفر السجل الأحفوري مصدرًا لا يصدق للمعلومات حول تطور جميع الكائنات الحية ، على الرغم من أنها ليست كاملة وغير كاملة.
البريوفيت ، كائنات بسيطة للغاية تفتقر إلى الأنسجة الوعائية ، معروفة لدى الأوردوفيكي.
أقدم طبقات تتكون من هياكل بسيطة جدا من النباتات الوعائية. بعد ذلك ، في الديفوني والكربوني ، حدث تكاثر هائل للسراخس ، لايكوبيا ، ذيل الحصان و progimnosperms.
في ديفونيان ظهرت أول النباتات مع البذور. وهكذا ، تتألف نباتات الدهر الوسيط بشكل أساسي من أفراد يذكرون عاريات البذور. وأخيرا ، تظهر كاسيات البذور في العصر الطباشيري.
تطور الطحالب
الطحالب تتوافق مع المجموعة الأكثر بدائية. يناظر لهم أصل أول خلية التمثيل الضوئي عن طريق حدث اندوسبيوسيس: خلية بلعها بكتيريا مع قدرات التمثيل الضوئي.
لقد كان هذا تفسيرًا مقبولًا إلى حد ما لتطور البلاستيدات الخضراء ، وينطبق أيضًا على الميتوكوندريا.
تطور البريوفيت
ويعتقد أن البريوفيت كانت أول الكائنات الحية التي انحرفت عن الطحالب. أنها تتوافق مع المجموعة الأولى من النباتات الأرضية. خصائصه الرئيسية هي عدم وجود نظام الجذر ونظام الأوعية الدموية تتكون من نسيج الخشب واللحاء.
سيطرت البريوفيت على بيئات ما قبل التاريخ لأول 100 مليون عام من أصل النباتات.
تطور النباتات الوعائية بدون بذور
نباتات الأوعية الدموية بدون بذور
بدأت النباتات الوعائية في التنويع في الفترة الكربونية ، وتحديدا في النباتات الوعائية بدون بذور.
مثل bryophytes ، تحتاج الأمشاج لنباتات بدون بذور إلى الماء حتى يمكن العثور على كل من خلايا الجنس. لهذا السبب ، يفترض أن الأشكال الأولى من النباتات الوعائية كانت تقتصر على البيئات الرطبة التي تفضل التكاثر.
تعود أحافير وأجداد النباتات الوعائية إلى 420 مليون سنة مضت. كانت الكائنات الحية تتميز ب sporophyte متفرعة ، مستقلة عن المرحلة المحورية للنمو والتطور. هذه الآثار تعوض عن صغر حجمها - نادرا ما تتجاوز خمسين سنتيمترا.
سهّل هذا الترتيب إنتاج الأبواغ وبالتالي زاد من احتمال البقاء على قيد الحياة والتكاثر.
المجموعة الأكثر بدائية من النباتات الوعائية هي أنواع الجراثيم الحديثة (ليكوبوديا ، السيلاجينيلس والسراخس أو أيزوسيس). وقد تم تطوير هذه المركبات في المستنقعات والأراضي المماثلة ، حتى انقرضت الأشكال العملاقة والصغيرة التي نلاحظها في الوقت الحاضر.
لقد تشعت السرخس منذ نشأتها في الديفون ، جنبا إلى جنب مع أقاربهم ذيول الشعر والسراخس في الفرشاة.
أهمية الأنسجة الوعائية والجذور
تحتوي النباتات الوعائية - كما يوحي الاسم - على نسيج وعائي ، ينقسم إلى اللحاء وزيلم. هذه الهياكل هي المسؤولة عن توصيل الأملاح والمواد الغذائية في جميع أنحاء الجسم من النبات.
سمح اقتناء الأنسجة اللينة للنباتات بالزيادة في الحجم ، مقارنةً بالبروفيت. هذه السيقان تجنبت إمالة وسقوط ، ويمكن أن تنقل المواد الغذائية والمياه إلى ارتفاعات كبيرة.
تتيح الجذور ، من ناحية أخرى ، للنباتات تثبيت سطح التربة ، مما يسمح لها بامتصاص الماء والمواد الغذائية. تلعب الجذور أيضًا دورًا أساسيًا في السماح للنبات بالوصول إلى حجم أكبر. يشبه نظام الجذر الموجود في الحفريات إلى حد بعيد النظام الحالي.
أصل الجذور لم يتضح بعد في التاريخ التطوري. لا يُعرف ما إذا كانت قد ظهرت في حدث واحد في سلف جميع النباتات الوعائية ، أو في أحداث متعددة - ما يُعرف بالتطور المتقارب.
تطور بذور النباتات الوعائية
في الكربونيوم ، تشعبت النباتات في مجموعتين كبيرتين من النباتات مع البذور: عاريات البذور و كاسبات البذور.
تطور عاريات البذور
في البداية ، تشبه النباتات ذات البذور سرخس. عاريات البذور هي نباتات بدون أزهار ، تشع كلها داخل نمط متشابه للغاية. الاكثر شيوعا اليوم هي الصنوبر والسرو. بعض من أقدم العينات تشمل الجنكة ، السيكاد و gnetales.
تطور النباتات المزهرة: كاسحة البذور
النباتات المزهرة ، أو كاسيات البذور ، هي مجموعة نباتية تشكل معظم النباتات الموجودة على كوكب الأرض. يتم توزيعها حاليًا في كل مكان ، وتشمل أشكالًا متنوعة مثل الأشجار والشجيرات والمروج وحقول القمح والذرة وجميع النباتات الشائعة التي نلاحظها مع الزهور.
بالنسبة لوالد البيولوجيا التطورية ، تشارلز داروين ، مثل المظهر المفاجئ لهذه المجموعة حدثًا غامضًا شمل توزيعًا هائلاً.
في الوقت الحالي ، يُعتبر أن المجموعة التي أدت إلى نشوء كاسيات البذور كانت عبارة عن مجموعة من عاريات البذور البدائية: كائن مشابه للشجيرة. على الرغم من أنه ليس لديك مرشح معين ، إلا أنك تشك في بعض أشكال الحياة ذات الخصائص الوسيطة بين المجموعتين ، من عصور الدهر الوسيط والعصر القديم.
تاريخيا ، تم قبول هذا التحول ، لأنه من السهل تخيل تحول الهياكل القادرة على حمل البويضات (نموذجا من عاريات البذور) في الكاربيل. في الآونة الأخيرة ، لم يعد من المعتاد البحث بنشاط عن أشكال الانتقال هذه.
يعود تاريخ الحفريات الأولى من كاسيات البذور (وغيرها من الآثار مثل حبوب اللقاح) إلى أكثر من 125 مليون عام.
الزهرة
إن أكثر ابتكارات البذور الملائمة أهمية هي بنية الأزهار. هناك تكهنات بأن الزهور البدائية لها مورفولوجيا ماغنوليا الحالية ، التي تتفق مع العديد من الكاربيل والسداة وقطع من حولها.
فيما يتعلق بالمحفزات البصرية والشمية ، تمثل الزهرة عضوًا جذابًا للملقحات. يمكن أن تكون هذه الفقاريات (مثل الطيور والخفافيش) أو اللافقاريات (مثل النحل أو الدبابير أو الذباب). يمثل التلقيح ميزة واضحة للمصنع: فهو يشتت حبوب اللقاح أفضل من الرياح.
كان التلقيح حدثًا مختارًا ، نظرًا لأن المزيد من الحيوانات زار النباتات ، كما حدث إنتاج البذور. وبالتالي ، فإن أي تغيير من شأنه أن يزيد من الزيارات بطريقة إيجابية ، يقدم على الفور ميزة انتقائية كبيرة للفرد.
على سبيل المثال ، فإن النباتات المزهرة التي بدأت في بعض الطفرات العشوائية تفرز المغذيات التي اجتذبت الملقحات لها ميزة انتقائية على شركائها الذين يفتقرون إلى تلك الصفة.
بالإضافة إلى ذلك ، تمثل الثمرة أيضًا مكافأة غنية بالطاقة للحيوان الذي يستهلكها. بعد الهضم ، يتغوط الحيوان ومع هذا يشتت البذور. على سبيل المثال ، تلعب العديد من الطيور والخفافيش القوية دورًا لا غنى عنه في تشتت البذور في الغابات.
