Сосудистое растение - Vascular plant

Сосудистые растения
Временной диапазон: Силурийский –Присутствует, 425–0 Ма[1][2]
Athyrium filix-femina.jpg
Научная классификация е
Королевство:Plantae
Clade:Эмбриофиты
Clade:Полиспорангиофиты
Clade:Трахеофиты
Синнотт, 1935 г.[3] бывший Кавалер-Смит, 1998[4]
Подразделения
† Вымерший

Сосудистые растения (от латинского сосуды: duct), также известный как Трахеофита (/трækяˈɒжɪтə,-oʊжаɪтə/) ( трахеофиты /трəˈkяəжаɪтs/, от греческого Trācheia), образуют большую группу растений (c. 300000 принятых известных видов)[5] которые определены как наземные растения который имеет одревесневший ткани (в ксилема ) для проведения воды и минералы по всему растению. У них также есть специализированная недревесневшая ткань ( флоэма ) проводить продукцию фотосинтез. Сосудистые растения включают косолапость, хвощи, папоротники, голосеменные (включая хвойные породы ) и покрытосеменные (цветущие растения ). Научные названия группы включают Tracheophyta,[6][4]:251 Трахеобионта[7] и Equisetopsida Sensu lato. Некоторые ранние наземные растения ( риниофиты ) имели менее развитую сосудистую ткань; период, термин эвтрахеофит был использован для всех других сосудистых растений.

Характеристики

Ботаники определяют сосудистые растения по трем основным характеристикам:

  1. Сосудистые растения имеют сосудистые ткани которые распределяют ресурсы через завод. У растений встречаются два вида сосудистой ткани: ксилема и флоэма. Флоэма и ксилема тесно связаны друг с другом и обычно расположены в растении непосредственно рядом друг с другом. Комбинация одной ксилемы и одной нити флоэмы, прилегающих друг к другу, известна как сосудистый пучок.[8] В эволюция сосудистой ткани растений позволили им развиться до больших размеров, чем несосудистые растения, которые лишены этих специализированных проводящих тканей и поэтому ограничены относительно небольшими размерами.
  2. У сосудистых растений основной фаза генерации это спорофит, который производит споры и является диплоид (имея два набора хромосомы на ячейку). (Напротив, у несосудистых растений основной фазой генерации является гаметофит, который производит гаметы и является гаплоидный - с одним набором хромосом на клетку.)
  3. Сосудистые растения имеют настоящие корни, листья и стебли, даже если некоторые группы вторично утратили одну или несколько из этих черт.

Кавальер-Смит (1998) рассматривал Tracheophyta как филюм или ботаническое подразделение, охватывающее две из этих характеристик, определяемых латинским выражением «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 большая эффективность распространения спор с более сложными диплоидными структурами. Разработка стебля споры позволила производить больше спор и развивать способность выпускать их выше и распространять дальше. Такие разработки могут включать большее количество фотосинтетических участков для спороносной структуры, способность расти независимыми корнями, древесную структуру для поддержки и большее количество ветвлений.[нужна цитата ]

Филогения

Предлагаемая филогения сосудистых растений по Кенрику и Крейну, 1997 г.[9] выглядит следующим образом, с модификацией голосеменных растений от Christenhusz и другие. (2011a),[10] Pteridophyta от Смита и другие.[11] и ликофиты и папоротники Кристенхуса и другие. (2011b) [12] Кладограмма отличает риниофиты от «настоящих» трахеофитов - эвтрахеофитов.[9]

Полиспорангиаты
 
Трахеофиты
Эвтрахеофиты
Euphyllophytina
Лигнофиты
Сперматофиты
 

Птеридосперматофиты † (семенные папоротники)

 
 

Cycadophyta (саговники)

 
 

Pinophyta (хвойные)

 
 

Гинкгофита (гинкго)

 
 

Гнетофита

 
 

Магнолиофита (цветущие растения)

 
 
 

Прогимноспермофития  †

 
 
Pteridophyta
 
 

Pteridopsida (настоящие папоротники)

 
 

Мараттиопсида

 
 

Equisetopsida (хвощи)

 
 

Псилотопсида (взбить папоротники и гадюки)

 
 

Кладоксилопсида  †

 
 
 
 
Ликофитина
 

Lycopodiophyta

 
 

Зостерофиллофита  †

 
 
 
 

Риниофита  †

 
 
 
 

Аглаофитон  †

 
 

Хорнеофитопсида  †

 
 

Эта филогения подтверждается несколькими молекулярными исследованиями.[11][13][14] Другие исследователи утверждают, что учет окаменелостей приводит к другим выводам, например, что папоротники (Pteridophyta) не являются монофилетическими.[15]

Распределение питательных веществ

Фотографии, показывающие ксилема элементы в съемках Рис дерево (Фикус белый): раздавлен соляная кислота, между слайдами и покровными стеклами.

Вода и питательные вещества в виде неорганических растворенных веществ извлекаются из почвы корнями и переносятся по всему растению с помощью ксилема. Органические соединения, такие как сахароза произведено фотосинтез в листьях распределяются флоэма элементы ситовой трубки.

Ксилема состоит из сосуды в цветущие растения и трахеиды в других сосудистых растениях, которые представляют собой мертвые полые клетки с твердыми стенками, образующие ряды трубок, которые выполняют функцию переноса воды. Стенка трахеидных клеток обычно содержит полимер. лигнин. Однако флоэма состоит из живых клеток, называемых решетчатые элементы. Между элементами ситовой трубки расположены ситовые пластины, которые имеют поры, позволяющие молекулам проходить через них. В ситовидных трубках отсутствуют такие органы, как ядра или же рибосомы, но ячейки рядом с ними компаньоны, функция, чтобы сохранить элементы сита-трубки в живых.

Транспирация

Самый обильный сложный во всех растениях, как и во всех клеточных организмах, воды, который играет важную структурную роль и жизненно важную роль в метаболизме растений. Транспирация это основной процесс движения воды в тканях растений. Вода постоянно поступает от растения через его устьица попадает в атмосферу и заменяется почвенной водой, поглощаемой корнями. Движение воды из устьиц листа создает транспирационную тягу или напряжение в водяном столбе в сосудах ксилемы или трахеидах. Тяга - результат воды поверхностное натяжение внутри клеточных стенок клеток мезофилла, с поверхностей которых происходит испарение при открытых устьицах. Водородные связи существуют между воды молекулы, заставляя их выстраиваться в линию; по мере того, как молекулы наверху растения испаряются, каждая вытягивает следующую, чтобы заменить ее, которая, в свою очередь, вытягивает следующую в очереди. Забор воды вверх может быть полностью пассивным и ему может способствовать движение воды в корни через осмос. Следовательно, транспирация требует очень мало энергии, используемой растением. Транспирация помогает растениям поглощать питательные вещества из почвы в виде растворимых соли.

Абсорбция

Живые клетки корня пассивно поглощают воду при отсутствии транспирации через осмос создание корневого давления. Возможно, что не будет эвапотранспирация и поэтому нет притока воды к побегам и листьям. Обычно это происходит из-за высоких температур, высоких влажность, темнота или засуха.[нужна цитата ]

Проведение

Ксилема и флоэма ткани участвуют в проводящих процессах внутри растений. Сахар распространяется по всему растению во флоэму, воду и другие питательные вещества через ксилему. Проводимость каждого отдельного питательного вещества происходит от источника к раковине. Сахар производится в листьях (источник) фотосинтез и транспортируется к растущим побегам и корням (раковинам) для использования в росте, клеточное дыхание или хранения. Минералы абсорбируются корнями (источник) и транспортируются к побегам, обеспечивая деление и рост клеток.[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Д. Эдвардс; Фихан, Дж. (1980). "Записи Cooksoniaспорангии типа из поздних слоев Венлока в Ирландии ». Природа. 287 (5777): 41–42. Bibcode:1980Натура 287 ... 41Э. Дои:10.1038 / 287041a0. S2CID  7958927.
  2. ^ Парфри, Лаура Вегенер; Lahr, Daniel J. G .; Knoll, Andrew H .; Кац, Лаура А. (16 августа 2011 г.). «Оценка сроков ранней диверсификации эукариот с помощью мультигенных молекулярных часов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 108 (33): 13624–13629. Bibcode:2011ПНАС..10813624П. Дои:10.1073 / pnas.1110633108. ЧВК  3158185. PMID  21810989.
  3. ^ Синнотт, Э. У. 1935. Ботаника. Принципы и проблемы, 3-е издание. Макгроу-Хилл, Нью-Йорк.
  4. ^ а б c Кавальер-Смит, Т. (1998), «Пересмотренная система жизни шести царств» (PDF), Биологические обзоры Кембриджского философского общества, 73 (3): 203–266, Дои:10.1111 / j.1469-185X.1998.tb00030.x, PMID  9809012, S2CID  6557779
  5. ^ Кристенхус, М. Дж. М. и Бинг, Дж. У. (2016). «Число известных видов растений в мире и его ежегодный прирост». Фитотакса. 261 (3): 201–217. Дои:10.11646 / phytotaxa.261.3.1.
  6. ^ Аберкромби, Хикман и Джонсон. 1966 г. Биологический словарь. (Книги о пингвинах)
  7. ^ "Стандартная страница отчета ITIS: Tracheobionta". Получено 20 сентября, 2013.
  8. ^ https://basicbiology.net/plants/physiology/xylem-phloem
  9. ^ а б Кенрик, Пол; Крейн, Питер Р. (1997). Происхождение и ранняя диверсификация наземных растений: кладистическое исследование. Вашингтон, округ Колумбия: Smithsonian Institution Press. ISBN  1-56098-730-8.
  10. ^ Christenhusz, Maarten J.M .; Reveal, Джеймс Л .; Фарджон, Альйос; Гарднер, Мартин Ф .; Mill, R.R .; Чейз, Марк В. (2011). «Новая классификация и линейная последовательность существующих голосеменных растений» (PDF). Фитотакса. 19: 55–70. Дои:10.11646 / phytotaxa.19.1.3.
  11. ^ а б Smith, Alan R .; Прайер, Кэтлин М .; Schuettpelz, E .; Korall, P .; Schneider, H .; Вольф, Пол Г. (2006). «Классификация сохранившихся папоротников» (PDF). Таксон. 55 (3): 705–731. Дои:10.2307/25065646. JSTOR  25065646.
  12. ^ Christenhusz, Maarten J.M .; Чжан, Сиань-Чун; Шнайдер, Харальд (2011). «Линейная последовательность современных семейств и родов ликофитов и папоротников» (PDF). Фитотакса. 19: 7–54. Дои:10.11646 / phytotaxa.19.1.2.
  13. ^ Прайер, К. М .; Schneider, H .; Смит, АР; Cranfill, R; Wolf, PG; Хант, JS; Sipes, SD (2001). «Хвощи и папоротники являются монофилетической группой и ближайшими живыми родственниками семенных растений». Природа. 409 (6820): 618–22. Bibcode:2001Натура.409..618S. Дои:10.1038/35054555. PMID  11214320. S2CID  4367248.
  14. ^ Прайер, К. М .; Schuettpelz, E .; Wolf, P. G .; Schneider, H .; Smith, A. R .; Крэнфилл, Р. (2004). «Филогения и эволюция папоротников (монилофитов) с акцентом на ранние лептоспорангиатные дивергенции». Американский журнал ботаники. 91 (10): 1582–1598. Дои:10.3732 / ajb.91.10.1582. PMID  21652310.
  15. ^ Ротвелл, Г. И Никсон, 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.
  16. ^ Главы 5, 6 и 10 Таиз и Зейгер Физиология растений 3-е издание SINAUER 2002

Библиография

внешняя ссылка