تطور النباتات: أصل - نباتات حديثة - مادة الاحياء - 2025

و تطور النباتات ربما بدأ مع تذكرنا مجموعة المياه العذبة من الطحالب الخضراء اليوم وهذا من جميع الفئات الحالية نشأت: الطحالب والطحالب النادي، horsetails، سرخس، عاريات البذور وكاسيات البذور.

تتميز النباتات بأنها مجموعة متنوعة للغاية وذات مرونة ملحوظة. من وجهة نظر علم الأحياء التطوري ، فهي تسمح بدراسة سلسلة مهمة من الآليات والأحداث الفريدة ، على سبيل المثال ، الانتواع بواسطة تعدد الصبغيات في كاسيات البذور.

المصدر: بواسطة Maulucioni ، من ويكيميديا ​​كومنز

خلال هذه العملية التطورية التي أدت إلى ظهور هذه المجموعة أحادية النمط ، ظهرت ابتكارات مثل جدار الخلية المكون أساسًا من السليلوز - وهو بوليمر مكون من وحدات جلوكوز متكررة.

يشير النظر أحادي الخلية للنباتات إلى الدمج الأولي للبكتيريا الزرقاء ، مما أدى إلى ظهور مجموعة متنوعة من البلاستيدات (بما في ذلك البلاستيدات الخضراء ، المتعلقة بعملية التمثيل الضوئي) من خلال أحداث التعايش الداخلي. وقع هذا الحدث في السلف المشترك لهذا النسب.

ظهر أيضًا تعدد الخلايا (الكائنات الحية التي تحتوي على أكثر من خلية واحدة) وتكاثر النسيج الإنشائي القمي ، وهو نوع من الانقسام الخلوي غير المتماثل والاحتفاظ بالزيجوتيك. ومع ذلك ، كان أكثر ابتكارات النباتات لفتًا للنظر هو استعمار البيئة الأرضية.

فيما يلي سنصف بعض الجوانب العامة لتطور النباتات ثم نتعمق في أصل كل مجموعة.

آليات التطور

الآليات التطورية التي ينطوي عليها أصل النباتات هي نفسها التي أحدثت تغييرات في المجموعات الحية الأخرى: الانتقاء الطبيعي والانحراف الجيني أو الجيني.

الانتقاء الطبيعي الدارويني هو آلية تطور تتكون من النجاح التناسلي التفاضلي للأفراد. عندما كان للنباتات خاصية وراثية معينة (أي تنتقل من الآباء إلى الأبناء) وهذه الخاصية سمحت لهم بترك المزيد من الأحفاد ، زاد هذا التحول في عدد السكان.

الآلية الأخرى هي الانجراف الجيني ، والذي يتكون من الاختلاف العشوائي أو العشوائي لترددات الأليل.

بالطريقة نفسها ، لعبت عمليات التطور المشترك مع الحيوانات دورًا أساسيًا. مثل التلقيح وانتشار البذور في كاسيات البذور.

تطور خطط جسم النبات

يرتبط التغيير في مخططات جسم النباتات بالتغيرات الأساسية التي حدثت في مراحل الطور البوغي والطور المشيجي. تشير الدراسات التي أجريت إلى أن المرحلة أحادية الصيغة الصبغية كانت في السابق أكثر تعقيدًا.

ومع ذلك ، فقد شهد هذا الاتجاه انعكاسًا: بدأ الطور المشيجي في أن يكون المرحلة الأكثر وضوحًا. زادت هذه الظاهرة بشكل كبير من التنوع المورفولوجي من الديفونيين.

الفترات الجيولوجية لظهور كل مجموعة

يوفر لنا سجل الحفريات مصدرًا لا يصدق للمعلومات حول تطور جميع الكائنات الحية ، على الرغم من أنها ليست مثالية وليست كاملة.

الطحالب ، وهي كائنات حية بسيطة للغاية تفتقر إلى أنسجة الأوعية الدموية ، عُرفت منذ عصر الأوردوفيشي.

تتكون أقدم الطبقات من هياكل بسيطة للغاية من النباتات الوعائية. في وقت لاحق ، في العصر الديفوني والكربوني ، حدث تكاثر هائل للسراخس وطحالب المضرب وذيل الحصان و progymnosperms.

ظهرت أولى نباتات البذور في العصر الديفوني. وهكذا ، كانت نباتات الدهر الوسيط تتكون أساسًا من أفراد يذكرنا بعاريات البذور. أخيرًا ، تظهر كاسيات البذور في العصر الطباشيري.

تطور الطحالب

الطحالب هي المجموعة الأكثر بدائية. بالنسبة لهم يتوافق مع أصل أول خلية ضوئية بسبب حدث التعايش الداخلي: خلية ابتلعت بكتيريا ذات قدرات التمثيل الضوئي.

لقد كان هذا تفسيرًا مقبولًا إلى حد ما لتطور البلاستيدات الخضراء ، وهو ينطبق أيضًا على الميتوكوندريا.

تطور الطحالب

يُعتقد أن الطحالب هي أول الكائنات الحية التي تباعدت عن الطحالب. تتوافق مع المجموعة الأولى من النباتات الأرضية. خصائصه الرئيسية هي عدم وجود نظام جذر ونظام وعائي يتكون من نسيج الخشب واللحاء.

سيطرت الطحالب على بيئات ما قبل التاريخ لأول 100 مليون سنة من أصل النباتات.

تطور النباتات بدون بذور الأوعية الدموية

نباتات وعائية بدون بذور

بدأت نباتات الأوعية الدموية في التنوّع في العصر الكربوني ، وتحديداً في النباتات الوعائية الخالية من البذور.

مثل الطحالب ، تحتاج الأمشاج السابحة للنباتات الخالية من البذور إلى الماء لتلتقي الخلايا الجنسية. لهذا السبب ، يُفترض أن الأشكال الأولى من نباتات الأوعية الدموية اقتصرت على البيئات الرطبة التي فضلت التكاثر.

تعود الحفريات وأسلاف النباتات الوعائية إلى 420 مليون سنة. تميزت الكائنات الحية بنمط بوغي متفرع ، مستقل عن طور المشيج لنموها وتطورها. عوضت هذه التشعبات عن صغر حجمها - نادرا ما تجاوزت خمسين سنتيمترا.

هذا الترتيب سهّل إنتاج الجراثيم وبالتالي زاد من احتمال البقاء والتكاثر.

المجموعة الأكثر بدائية من النباتات الوعائية هي الأنواع الحديثة من lycophytes (طحالب النادي ، selaginella ، السرخس أو isoettes). تطورت Lycophytes في المستنقعات والتضاريس المماثلة ، حتى انقرضت الأشكال العملاقة والصغيرة التي نلاحظها اليوم.

انتشرت السرخس منذ نشأتها في العصر الديفوني ، إلى جانب ذيول الشعر وسراخس الفرشاة مع أقاربها.

أهمية أنسجة الأوعية الدموية والجذور

تحتوي نباتات الأوعية الدموية - كما يوحي اسمها - على أنسجة وعائية تنقسم إلى لحاء وخشب. هذه الهياكل هي المسؤولة عن توصيل الأملاح والمواد الغذائية في جميع أنحاء جسم النبات.

سمح الحصول على الأنسجة الخشنة للنباتات بزيادة الحجم ، مقارنة بالنباتات الطحلبية. حالت هذه السيقان دون الانقلاب والتدلي ، ويمكن أن تنقل العناصر الغذائية والمياه إلى ارتفاعات كبيرة.

من ناحية أخرى ، تسمح الجذور للنباتات بالثبات على سطح التربة ، مما يسمح لها بامتصاص الماء والمواد المغذية. تلعب الجذور أيضًا دورًا أساسيًا في السماح للنبات بالوصول إلى حجم أكبر. إن نظام الجذر الذي لوحظ في الحفريات مشابه تمامًا للنظام الحالي.

أصل الجذور لا يزال غير واضح في التاريخ التطوري. من غير المعروف ما إذا كانت ظهرت في حدث واحد في سلف كل نباتات الأوعية الدموية ، أو في أحداث متعددة - ما يُعرف بالتطور المتقارب.

تطور نباتات البذور الوعائية

في الكربونيفروس ، تشعبت النباتات إلى مجموعتين كبيرتين من نباتات البذور: عاريات البذور وكاسيات البذور.

تطور عاريات البذور

في البداية ، كانت الشتلات تشبه السرخس. عاريات البذور هي نباتات بدون أزهار ، تشع جميعها في نمط مشابه جدًا. الأكثر شيوعًا اليوم هي أشجار الصنوبر والسرو. تشمل بعض أقدم العينات الجنك ، السيكاسيات ، والجنيتاليس.

تطور النباتات المزهرة: كاسيات البذور

النباتات المزهرة ، أو كاسيات البذور ، هي مجموعة نباتية تشكل معظم النباتات الموجودة على كوكب الأرض. اليوم يتم توزيعها في كل مكان ، وتشمل أشكالًا متنوعة مثل الأشجار والشجيرات والمروج وحقول القمح والذرة وجميع النباتات الشائعة التي نلاحظها بالزهور.

بالنسبة لأب علم الأحياء التطوري ، تشارلز داروين ، فإن الظهور المفاجئ لهذه المجموعة يمثل حدثًا غامضًا امتد إلى توزيع هائل.

اليوم ، تعتبر المجموعة التي أدت إلى ظهور كاسيات البذور مجموعة من عاريات البذور البدائية - وهي كائن حي يشبه الشجيرة. على الرغم من عدم وجود مرشح محدد ، إلا أنه يشتبه في بعض أشكال الحياة ذات الخصائص الوسيطة بين المجموعتين ، من عصور الدهر الوسيط وحقبة الحياة القديمة.

تاريخيا ، تم قبول هذا التحول ، لأنه من السهل تخيل تحول الهياكل القادرة على حمل البويضات (نموذجي لعاريات البذور) إلى الكاربيل. في الآونة الأخيرة ، لم يعد من المعتاد السعي بنشاط إلى هذه الأشكال من الانتقال.

تعود الحفريات الأولى من كاسيات البذور (وآثار أخرى مثل حبوب اللقاح) إلى أكثر من 125 مليون سنة.

الوردة

أكثر ابتكارات كاسيات البذور صلة هي البنية الزهرية. يُعتقد أن الزهور البدائية كانت لها شكل ماغنوليا الحالية ، المكونة من العديد من الكاربيل والأسدية وقطع من نبات الزان.

من حيث المنبهات 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 للنبات: فهو يشتت حبوب اللقاح بشكل أفضل من الريح.

كان التلقيح حدثًا مختارًا ، فكلما زاد عدد الحيوانات التي زارت النباتات ، زاد إنتاج البذور أيضًا. وبالتالي ، فإن أي تغيير أدى إلى زيادة الزيارات بشكل إيجابي على الفور قدم ميزة انتقائية كبيرة للفرد.

على سبيل المثال ، النباتات المزهرة التي بدأت من خلال طفرة عشوائية معينة في إفراز مادة مغذية تجذب الملقِّح لها ميزة انتقائية على أقرانها الذين يفتقرون إلى هذه السمة.

بالإضافة إلى ذلك ، تمثل الفاكهة أيضًا مكافأة غنية بالطاقة للحيوان الذي يستهلكها. بعد الهضم ، يتغوط الحيوان وبالتالي يشتت البذور. على سبيل المثال ، تلعب العديد من الطيور وخفافيش الفاكهة دورًا لا غنى عنه كمبعثات للبذور في الغابات.

المراجع

1. Audesirk، T.، Audesirk، G.، & Byers، BE (2004). علم الأحياء: العلم والطبيعة. تعليم بيرسون.
2. كورتيس ، هـ ، وشنيك ، أ. (2006). دعوة إلى علم الأحياء. عموم أمريكا الطبية Ed.
3. فريمان ، س. ، وهيرون ، جي سي (2002). التحليل التطوري. برنتيس هول.
4. فوتويما ، دي جي (2005). تطور. سيناور.
5. Raven ، PH ، Evert ، RF ، & Eichhorn ، SE (1992). بيولوجيا النبات (المجلد 2). أنا عكس.
6. رودريغيز ، إي في (2001). فسيولوجيا إنتاج المحاصيل الاستوائية. جامعة التحرير في كوستاريكا.
7. تعز ، إل ، وزيقر ، إي (2007). فيزياء النبات. جاومي آي