stringtranslate.com

Сосудистое растение

Сосудистые растения (от латинского vasculum  «проток»), или вместе тип Tracheophyta ( / t r ə ˈ k iː . ə f aɪ t ə / ; [5] [6] от древнегреческого τραχεῖα ἀρτηρία ( trakheîa artēría )  'дыхательное горло' и φυτά ( phutá )  «растения»), [6] образуют большую группу наземных растений ( около  300 000 признанных известных видов) [7] , которые имеют одревесневшие ткани ( ксилему ) для проведения воды и минералов по всему растению. У них также есть специализированная неодревесневшая ткань ( флоэма ), проводящая продукты фотосинтеза . К сосудистым растениям относятся плауны , хвощи , папоротники , голосеменные (включая хвойные ) и покрытосеменные ( цветковые растения ). Научные названия группы включают Tracheophyta, [8] [4] : ​​251  Tracheobionta [9] и Equisetopsida sensu lato . Некоторые ранние наземные растения ( риниофиты ) имели менее развитую сосудистую ткань; термин эвтрахеофит использовался для всех других сосудистых растений, включая все живые.

Исторически сосудистые растения были известны как « высшие растения », поскольку считалось, что они эволюционировали дальше других растений, поскольку были более сложными организмами. Однако это устаревший пережиток устаревшей scala naturae , и этот термин обычно считается ненаучным. [10]

Характеристики

Ботаники определяют сосудистые растения по трем основным характеристикам:

  1. Сосудистые растения имеют сосудистые ткани , которые распределяют ресурсы по растению. У растений встречаются два типа сосудистой ткани: ксилема и флоэма . Флоэма и ксилема тесно связаны друг с другом и обычно располагаются в растении в непосредственной близости друг от друга. Сочетание одного тяжа ксилемы и одного тяжа флоэмы, прилегающих друг к другу, называется проводящим пучком . [11] Эволюция сосудистой ткани у растений позволила им развиться до более крупных размеров, чем несосудистые растения , у которых отсутствуют эти специализированные проводящие ткани и поэтому они ограничены относительно небольшими размерами.
  2. У сосудистых растений основным поколением или фазой является спорофит , который производит споры и является диплоидным (имеющим два набора хромосом на клетку). (Напротив, у несосудистых растений основной фазой генерации является гаметофит , который производит гаметы и является гаплоидным — с одним набором хромосом на клетку.)
  3. Сосудистые растения имеют настоящие корни, листья и стебли, даже если некоторые группы вторично утратили один или несколько из этих признаков.

Кавалье-Смит (1998) рассматривал Tracheophyta как тип или ботаническое подразделение, охватывающее две из этих характеристик, определяемых латинской фразой «facies diploida xylem et phloem instructa» (диплоидная фаза с ксилемой и флоэмой). [4] : 251 

Одним из возможных механизмов предполагаемой эволюции от акцента на генерации гаплоидов к акценту на генерации диплоидов является более высокая эффективность распространения спор с более сложными диплоидными структурами. Развитие стебля спор позволило производить больше спор и развить способность выпускать их выше и распространять дальше. Такие разработки могут включать в себя увеличение площади фотосинтеза для спороносной структуры, способность выращивать независимые корни, древесную структуру для поддержки и большее ветвление. [ нужна цитата ]

Филогения

Предложенная филогения сосудистых растений по Кенрику и Крейну, 1997 г. [12] , следующая, с модификациями голосеменных растений, предложенными Christenhusz et al. (2011a), [13] Pteridophyta из Smith et al. [14] и ликофиты и папоротники Christenhusz et al. (2011b) [15] Кладограмма отличает риниофиты от «настоящих» трахеофитов, эвтрахеофитов. [12]

Эта филогения подтверждается несколькими молекулярными исследованиями. [14] [16] [17] Другие исследователи утверждают, что учет окаменелостей приводит к другим выводам, например, что папоротники (Pteridophyta) не являются монофилетическими. [18]

В 2013 году Хао и Сюэ представили альтернативную филогению предэуфиллофитных растений . [19]

Распределение питательных веществ

Элементы ксилемы в побеге фигового дерева ( Ficus alba ), измельченном в соляной кислоте

Вода и питательные вещества в виде неорганических растворов извлекаются из почвы корнями и переносятся по всему растению с помощью ксилемы . Органические соединения, такие как сахароза , образующиеся в результате фотосинтеза в листьях, распределяются по элементам ситовидных трубок флоэмы .

Ксилема состоит из сосудов у цветковых растений и из трахеид у других сосудистых растений. Клетки ксилемы представляют собой мертвые полые клетки с твердыми стенками, образующие ряды трубок, которые выполняют функцию транспорта воды. Клеточная стенка трахеиды обычно содержит полимер лигнин .

С другой стороны, флоэма состоит из живых клеток, называемых членами ситовидной трубки . Между элементами ситовидной трубки расположены ситовидные пластины, которые имеют поры, пропускающие молекулы. У членов ситовидной трубки отсутствуют такие органы, как ядра или рибосомы , но клетки рядом с ними, клетки-компаньоны , функционируют, чтобы поддерживать жизнь членов ситовидной трубки.

Транспирация

Самым распространенным соединением во всех растениях, как и во всех клеточных организмах, является вода , которая играет важную структурную роль и жизненно важную роль в метаболизме растений . Транспирация – основной процесс движения воды в тканях растений. Растения постоянно выделяют воду через устьица в атмосферу и заменяют эту воду почвенной влагой, поглощаемой их корнями. Движение воды из устьиц листьев вызывает транспирационную тягу или напряжение в столбе воды в сосудах ксилемы или трахеидах. Притяжение является результатом поверхностного натяжения воды внутри клеточных стенок клеток мезофилла , с поверхностей которых происходит испарение при открытых устьицах. Между молекулами воды существуют водородные связи , заставляющие их выстраиваться в линию; когда молекулы в верхней части растения испаряются, каждая из них притягивает следующую, чтобы заменить ее, которая, в свою очередь, притягивает следующую в очереди. Притяжение воды вверх может быть полностью пассивным, и ему может способствовать движение воды к корням посредством осмоса . Следовательно, транспирация требует, чтобы растение тратило очень мало энергии на движение воды. Транспирация помогает растению поглощать питательные вещества из почвы в виде растворимых солей . Транспирация играет важную роль в поглощении питательных веществ из почвы, поскольку растворимые соли переносятся вместе с водой из почвы в листья. Растения могут регулировать скорость транспирации, чтобы оптимизировать баланс между потерей воды и поглощением питательных веществ. [20]

Поглощение

Живые клетки корня пассивно поглощают воду в отсутствие транспирации посредством осмоса, создавая корневое давление. Эвапотранспирация может отсутствовать и, следовательно, не притягивать воду к побегам и листьям. Обычно это происходит из-за высоких температур, высокой влажности , темноты или засухи. [ нужна цитата ]

проводимость

Ксилема — это ткань, проводящая воду, а вторичная ксилема служит сырьем для лесной промышленности. [21] Ткани ксилемы и флоэмы играют определенную роль в процессах проводимости внутри растений. Сахара разносятся по флоэме по всему растению; вода и другие питательные вещества через ксилему. Проводимость происходит от источника к стоку для каждого отдельного питательного вещества. Сахара производятся в листьях (источник) посредством фотосинтеза и транспортируются к растущим побегам и корням (приемникам) для использования в росте, клеточном дыхании или хранении. Минералы поглощаются корнями (источником) и транспортируются к побегам, обеспечивая деление и рост клеток . [22] [23] [24]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Д. Эдвардс; Фихан, Дж. (1980). «Записи о спорангиях типа Cooksonia из слоев позднего Венлока в Ирландии». Природа . 287 (5777): 41–42. Бибкод : 1980Natur.287...41E. дои : 10.1038/287041a0. S2CID  7958927.
  2. ^ Лаура Вегенер Парфри ; Дэниел Дж. Г. Лар; Эндрю Х. Нолл ; Лаура А. Кац (16 августа 2011 г.). «Оценка времени ранней диверсификации эукариот с помощью мультигенных молекулярных часов» (PDF) . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (33): 13624–9. Бибкод : 2011PNAS..10813624P. дои : 10.1073/PNAS.1110633108. ISSN  0027-8424. ПМК 3158185 . PMID  21810989. Викиданные  Q24614721. 
  3. ^ Синнотт, EW 1935. Ботаника. Принципы и проблемы , 3-е издание. МакГроу-Хилл, Нью-Йорк.
  4. ^ abc Кавальер-Смит, Томас (1998), «Пересмотренная система жизни шести королевств» (PDF) , Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society , 73 (3): 203–266, doi : 10.1111/j.1469- 185X.1998.tb00030.x, PMID  9809012, S2CID  6557779, заархивировано из оригинала (PDF) 29 марта 2018 г.
  5. ^ «Сосудистое растение | Определение, характеристики, таксономия, примеры и факты» . Британника . Проверено 22 марта 2022 г.
  6. ^ ab «Tracheophyta – обзор». Темы ScienceDirect . Проверено 22 марта 2022 г.
  7. ^ Кристенхуш, MJM; Бинг, JW (2016). «Число известных видов растений в мире и его ежегодное увеличение». Фитотаксы . 261 (3): 201–217. дои : 10.11646/phytotaxa.261.3.1 .
  8. ^ Аберкромби, Майкл; Хикман, CJ; Джонсон, ML (1966). Биологический словарь . Книги о пингвинах.
  9. ^ «Страница стандартного отчета ITIS: Tracheobionta» . Проверено 20 сентября 2013 г.
  10. ^ «Сосудистые растения: определение, классификация, характеристики и примеры». Наука . Проверено 22 марта 2022 г.
  11. ^ «Ксилема и Флоэма». Базовая биология . 26 августа 2020 г.
  12. ^ аб Кенрик, Пол; Крейн, Питер Р. (1997). Происхождение и ранняя диверсификация наземных растений: кладистическое исследование . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Смитсоновского института. ISBN 1-56098-730-8.
  13. ^ Кристенхус, Мартен Дж. М.; Раскрытие, Джеймс Л.; Фарджон, Алджос; Гарднер, Мартин Ф.; Милль, РР; Чейз, Марк В. (2011). «Новая классификация и линейная последовательность современных голосеменных растений» (PDF) . Фитотаксы . 19 :55–70. doi :10.11646/phytotaxa.19.1.3. S2CID  86797396.
  14. ^ Аб Смит, Алан Р.; Прайер, Кэтлин М.; Шуэттпельц, Э.; Коралл, П.; Шнайдер, Х.; Вольф, Пол Г. (2006). «Классификация современных папоротников» (PDF) . Таксон . 55 (3): 705–731. дои : 10.2307/25065646. JSTOR  25065646.
  15. ^ Кристенхус, Мартен Дж. М.; Чжан, Сянь-Чунь; Шнайдер, Харальд (2011). «Линейная последовательность существующих семейств и родов ликофитов и папоротников» (PDF) . Фитотаксы . 19 :7–54. doi :10.11646/phytotaxa.19.1.2.
  16. ^ Прайер, К.М.; Шнайдер, Х.; Смит, Арканзас; Крэнфилл, Р.; Вольф, П.Г.; Хант, Дж. С.; Сайпс, С.Д. (2001). «Хвощи и папоротники представляют собой монофилетическую группу и ближайших ныне живущих родственников семенных растений». Природа . 409 (6820): 618–22. Бибкод : 2001Natur.409..618S. дои : 10.1038/35054555. PMID  11214320. S2CID  4367248.
  17. ^ Прайер, К.М.; Шуэттпельц, Э.; Вольф, П.Г.; Шнайдер, Х.; Смит, Арканзас; Крэнфилл, Р. (2004). «Филогения и эволюция папоротников (монилофитов) с акцентом на ранние расхождения лептоспорангиатов». Американский журнал ботаники . 91 (10): 1582–1598. дои : 10.3732/ajb.91.10.1582. ПМИД  21652310.
  18. ^ Ротвелл, Г.В. и Никсон, К.К. (2006). «Как включение ископаемых данных меняет наши выводы о филогенетической истории эвфиллофитов?». Международный журнал наук о растениях . 167 (3): 737–749. дои : 10.1086/503298. S2CID  86172890.
  19. ^ Хао, Шоуган; Сюэ, Цзиньчжуан (2013), Раннедевонская флора Посунчонг в Юньнани: вклад в понимание эволюции и ранней диверсификации сосудистых растений, Пекин: Science Press, стр. 366, ISBN 978-7-03-036616-0, получено 25 октября 2019 г.
  20. ^ Рэйвен, JA; Эдвардс, Д. (01 марта 2001 г.). «Корни: эволюционное происхождение и биогеохимическое значение». Журнал экспериментальной ботаники . 52 (приложение 1): 381–401. doi : 10.1093/jexbot/52.suppl_1.381 . ISSN  0022-0957. ПМИД  11326045.
  21. ^ Чжао, Чэнсонг; Крейг, Джоанна С.; Петцольд, Х. Эрл; Дикерман, Аллан В.; Бирс, Эрик П. (1 июня 2005 г.). «Транскриптомы ксилемы и флоэмы из вторичных тканей корня-гипокотиля Arabidopsis». Физиология растений . 138 (2): 803–818. дои : 10.1104/стр.105.060202. ISSN  1532-2548. ПМК 1150398 . ПМИД  15923329. 
  22. ^ Таиз, Линкольн; Зейгер, Эдуардо (2002). «5, 6, 10». Физиология растений (3-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates.
  23. ^ Дойл, Джеймс А. (1998). «Филогения сосудистых растений». Ежегодный обзор экологии и систематики . 29 (1): 567–599. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.29.1.567. ISSN  0066-4162.
  24. ^ Хейманс, Моник MPD; Арп, Вим Дж.; Берендсе, Франк (октябрь 2001 г.). «Влияние повышенного содержания CO 2 и сосудистых растений на суммарное испарение болотной растительности: ЭВАПОТРАНСПИРАЦИЯ В БОЛОТНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ». Биология глобальных изменений . 7 (7): 817–827. дои : 10.1046/j.1354-1013.2001.00440.x. S2CID  83932608.

Библиография

Внешние ссылки