Κεφάλαιο 6 Η Ταξινόμηση των Ζωντανών Οργανισμών
Ta φυτά plantae
Υδάτινος πρόγονος Ο πιθανότερος πρόγονος των φυτών είναι μια ομάδα χλωροφυκών, που ονομάζεται Charophyta Ομοιότητες ανάμεσα σε φύκη και σε φυτά Και τα δύο περιέχουν χλωροφύλλες α και β Έχουν χλωροπλάστες οι οποίοι συσσωρεύονται στα θυλακοειδή Αποθηκεύουν άμυλο στα πλαστίδια Έχουν κυτταρίνη στο κυτταρικό τοίχωμα Εμφανίζουν εναλλαγή γενεών κατά τη κύκλο ζωής τους. 3
Υδάτινο περιβάλλον Τα φυτά περιβάλλονται από το νερό συνεπώς δεν ξηραίνονται Το σπέρμα κολυμπά προς το ωάριο Το νερό στηρίζει το φυτό Τα φυτά μένουν στην άνω επιφάνεια κοντά στο φως Απορροφούν θρεπτικά από το H 2 O Χερσαίο περιβάλλον 5
Προσαρμογές των φυτών στο χερσαίο περιβάλλον Προβλήματα: Χρειάζονται θρεπτικά Βαρύτητα Αύξηση του ύψους προς το φως Λύσεις: Οι ρίζες απορροφούν H 2 O και θρεπτικά Λιγνίνη και κυτταρίνη στο κυτταρικό τοίχωμα προσδίδει στήριξη Προσαρμογές σε Αγγειακό σύστημα μεταφοράς ξηρά περιβάλλοντα Αδιάβροχη εφυμενίδα και στόματα με καταφρακτικά κύτταρα Αναπαραγωγή Γύρη που περιέχει σπέρμα 6
ΤΑ ΦΥΤΑ 1. Είναι φωτοσυνθετικοί αυτότροφοι οργανισμοί και περιέχουν χλωροφύλλες α και β και καροτενοειδή. 2. Τα κυτταρικά τους τοιχώματα αποτελούνται από κυτταρίνη. 3. Η κύρια αποθήκη ενέργειας είναι το άμυλο. 4. Απαντώνται σε όλα τα χερσαία περιβάλλοντα (περισσότερο φως, Ο 2 και CO 2 απ ότι στο νερό) 5. Διαθέτουν ανατομικές και φυσιολογικές προσαρμογές ενάντια στην αφυδάτωση: Ριζικό σύστημα Εφυμενίδα (κηρώδες αδιάβροχο στρώμα) Στόματα 6. Διαθέτουν πολυκύτταρα αναπαραγωγικά όργανα, τα γαμετάγγεια και τα σποριάγγεια, όπου το ζυγωτό και αργότερα το έμβρυο προστατεύεται μέσα στο φυτό από αφυδάτωση ενώ ταυτόχρονα του παρέχονται τα απαραίτητα θρεπτικά για την επιβίωσή του. 7. Χαρακτηρίζονται από εναλλαγή γενεών.
Η εναλλαγή γενεών στα φυτά: Οι δύο γενιές είναι ανόμοιες και η μια είναι κυρίαρχη της άλλης Το γαμετόφυτο είναι η απλοειδής γενεά που παράγει τους γαμέτες από την ένωση των οποίων προκύπτει το διπλοειδές ζυγωτό. Σποριόφυτο είναι η διπλοειδής γενεά, που παράγει απλοειδή σπόρια με μείωση.
ΧΩΡΙΣ ΑΓΓΕΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΦΥΤΑ ΜΕ ΑΓΓΕΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ (ΤΡΑΧΕΟΦΥΤΑ) Δύο είναι τα κύρια κριτήρια κατάταξης των φυτών: 1. Παρουσία αγγειακού αγωγού γ συστήματος 2. Αναπαραγωγική στρατηγική Hepatophyta ΤΡΑΧΕΟΦΥΤΑ ΠΟΥ ΤΡΑΧΕΟΦΥΤΑ ΠΟΥ ΠΑΡΑΓΟΥΝ ΠΑΡΑΓΟΥΝ ΣΠΕΡΜΑΤΑ Bryophyta ΣΠΟΡΙΑ (ΣΠΕΡΜΑΤΟΦΥΤΑ) αγγειακό σύστημα Anthocerophyta Pteridophyta Lycophyta ΓΥΜΝΟΣΠΕΡΜΑ ΑΓΓΕΙΟΣΠΕΡΜΑ Coniferophyta Cycadophyta Ginkophyta Gnetophyta Anthophyta
Απλοποιημένη παρουσίαση της εξέλιξης των κυριότερων φυτικών ομάδων Φυτά χωρίς αγωγό αγγειακό σύστημα (βρύα) Τραχεόφυτα που παράγουν σπόρια (φτέρες) Γυμνόσπερμα (κωνοφόρα) Αγγειόσπερμα Τα πρώτα σπερματόφυτα Cooksonia (το πρώτο τραχεόφυτο) Το πρώτο φυτό με αγγειακό αγωγό σύστημα
Φυτά χωρίς αγγειακό σύστημα : Βρύα
Bρύα 1. Μικρά: Το μεγαλύτερο δεν ξεπερνά τα 20cm. Το μικρό μέγεθος σχετίζεται με την έλλειψη συστήματος στήριξης και μεταφοράς ουσιών σε απομακρυσμένα μέρη του φυτού. 2. Συναντώνται μόνο σε υγρά εδάφη, αλλά και σε γλυκά νερά (όχι σε αλμυρά) Τα φύλλα πρέπει να αγγίζουν το νερό για να φωτοσυνθέσουν Aquatic mosses
Bρύα 3. Δεν διαθέτουν πραγματικές ρίζες, βλαστό και φύλλα, αφού αυτές οι δομές απαιτούν την ύπαρξη καλοσχηματισμένων αγγείων για τη μεταφορά νερού και θρεπτικών.
Bryophyta: Βρυόφυτα (mosses) Η μεγαλύτερη ομάδα βρύων περιλαμβάνει 12.000 είδη. Ορισμένα είναι πολύ μικρά (1-2 χιλ), και ολοκληρώνουν το βιολογικό τους κύκλο σε λίγες εβδομάδες Φυτά χωρίς αγγειακό σύστημα : Βρύα Hepatophyta: Ηπατικά βρύα (liverworts) Περιλαμβάνουν 8.500 είδη. Το μέγεθος τους είναι από 05 0,5χιλ λ -20 εκατ. Ονομάστηκαν έτσι γιατί η φυλλοειδής επιφάνειά ά τους θυμίζει το ήπαρ.
Anthocerophyta (hornworts) Είναι η μικρότερη ομάδα περιλαμβάνει περίπου 100 είδη. Ονομάστηκαν έτσι γιατί το σποριόφυτο έχει σχήμα μακρόστενου κέρατος.
Σποριόφυτο (2n) Συνήθως δεν φωτοσυνθέτει,, θρεπτικά εξαρτάται από το γαμετόφυτο, παραμένει πάντα προσκολλημένο σε αυτό Κυρίαρχη γενιά: Γαμετόφυτο (n) Πράσινο, φωτοσυνθέτει,, ανεξάρτητο τροφικά
Φυτά χωρίς αγγειακό σύστημα: Το βρυόφυτο Polytrichum Το διπλοειδές σπορόφυτο, όταν αναπτύσσεται, είναι προσκολλημένο στο γαμετόφυτο και τρέφεται από αυτό. σποριάγγειο ποδίσκος Το σποριόφυτο αποτελείται από τον ποδίσκο, ο άξονας σύνδεσης με το γαμετόφυτο, και το σποριάγγειο στην κορυφή του ποδίσκου. Τα πράσινα φύλλα ανήκουν στο απλοειδές γαμετόφυτο
Σποριόφυτο (2n) Σποριάγγειο (2n)
Σποριάγγεια (2n) Σπόρια (n)
Με μείωση παράγονται απλοειδή σπόρια
Τα σπόρια βλαστάνουν δημιουργώντας τα πρωτονήματα (protonemata), στα οποία δημιουργούνται εκβλαστήματα (buds). Από τα εκβλαστήματα θα αναπτυχθούν τα αρσενικά ή τα θηλυκά γαμετόφυτα
Τα σπόρια βλαστάνουν δημιουργώντας τα πρωτονήματα (protonemata), στα οποία δημιουργούνται εκβλαστήματα (buds). Από τα εκβλαστήματα θα αναπτυχθούν τα αρσενικά ή τα θηλυκά γαμετόφυτα
εκβλάστημα πρωτονήματα
ανθηρίδιο Βρυόφυτο Polytrichum σποριάγγειο Στην κορυφή του γαμετόφυτου δημιουργείται το αρχεγόνιο Αρσενικά γαμετόφυτα με ανθερίδια Θηλυκά γαμετόφυτα με αρχεγόνια
Αναπαραγωγικά όργανα (αρχεγόνια και ανθηρίδια) στο βρυόφυτο Mnium Τα αρχεγόνια αναπτύσσονται στην κορυφή του γαμετόφυτου. Μέσα στο αρχεγόνιο το ωάριο θα γονιμοποιηθεί και θα αρχίσει η ανάπτυξη ενός σποριόφυτου. Τα ανθηρίδια επίσης αναπτύσσονται στην κορυφή του γαμετόφυτου. Το κύτταρο του ωαρίου είναι το μεγαλύτερο, στο κέντρο του αρχεγόνιου. Αυτά τα ανθηρίδια περιέχουν ένα μεγάλο αριθμό σπερμάτων. Όταν απελευθερωθούν, τα σπέρματα μεταφέρονται μόνο μέσω νερού σε ένα αρχεγόνιο και στη συνέχεια κολυμπούν μέσα στο κανάλι προς το ωάριο.
Τα ανθηρίδια παράγουν απλοειδή δι- μαστιγοφόρα σπέρματα τα οποία «κολυμπούν» σε σταγόνες νερού για να συναντήσουν το ωάριο.
Πριν το σπερματοζωάριο εισέλθει στο αρχεγόνιο, κάποια κύτταρα στην κορυφή του αρχεγόνιου πρέπει να σπάσουν, αφήνοντας ανοιχτό ένα γεμάτο υγρό κανάλι,, ώστε τα σπέρματα να κολυμπήσουν για να φτάσουν στο ωάριο που βρίσκεται στον πάτο. Μόλις φτάσει στο ωάριο, ο πυρήνας του σπέρματος συντήκεται με τον πυρήνα του ωαρίου και δημιουργείται το ζυγωτό. Με μιτώσεις το ζυγωτό παράγει ένα πολυκύτταρο διπλοειδές σποριόφυτο έμβρυο.
Η βάση του αρχεγόνιου αυξάνεται για να προστατέψει το έμβρυο στην αρχική του ανάπτυξη. Το αναπτυσσόμενο σπορυόφυτο επιμηκύνεται αρκετά ώστε να βγει από το αρχεγόνιο, αλλά παραμένει συνδεδεμένο στο γαμετόφυτο, από το οποίο απορροφά νερό και θρεπτικά
Εναλλαγή γενεών στο βρυόφυτο Polytrichum Τα σπέρματα διασπείρονται μέσα σε σταγόνες βροχής, για να συναντήσεουν το θηλυκό γαμετόφυτο
Εναλλαγή γενεών στο βρυόφυτο Polytrichum Τα σπέρματα διασπείρονται μέσα σε σταγόνες βροχής, για να συναντήσεουν το θηλυκό γαμετόφυτο
Εναλλαγή γενεών στο βρυόφυτο Polytrichum Τα σπέρματα διασπείρονται μέσα σε σταγόνες βροχής, για να συναντήσεουν το θηλυκό γαμετόφυτο Το σποριόφυτο παράγει και διασπείρει τεράστιο αριθμό σπορίων.
Εναλλαγή γενεών στο ηπατόφυτο Marchantia
Στη Marchantia τα ανθηρίδια και τα αρχεγόνια σχηματίζονται σε διαφορετικά φυτά, στο αρσενικό και θηλυκό γαμετόφυτο. Αρσενικά γαμετόφυτα με ανθερίδια Θηλυκά γαμετόφυτα με αρχεγόνια
Απλοειδή γαμετόφυτα αναπτύσσουν γαμετάγγεια σε ανθηριδιοφόρα και αρχεγονιοφόρα, που παράγουν σπέρματα και ωάρια, αντίστοιχα. Κατά τη γονιμοποίηση, η οποία διευκολύνεται από σταγόνες νερού, το διπλοειδές σπορόφυτο παραμένει προσκολλημένο στο αρχεγονιοφόρο και παράγει κίτρινα σποριάγγεια, στα οποία δημιουργούνται απλοειδή σπόρια με μείωση. Τα σπόρια απεευθερώνονται και βλαστάνουν για να δημιουργήσουν ένα νέο γαμετόφυτο (thallus). Το φύλο του γαμετόφυτου εξαρτάται ποιο φυλετικό χρωμόσωμα κληρονομούν.
Θηλυκό γαμετόφυτο σποριόφυτο σπόρια
Εναλλαγή γενεών στο Anthocerophyte Paeoceros
Anthocerophyte Paeoceros Βλάστηση σποριόφυτου από το γονιμοποιημένο αρχεγόνιο (θηλυκό γαμετόφυτο)
Αρσενικά γαμετόφυτα με ανθηρίδια (n) Θηλυκά γαμετόφυτα με αρχεγόνια (n) Σποριόφυτο (2n)
Οικονομικά οφέλη από τα βρύα 1. Τα Βρύα ήταν τα μόνα φυτά στον κόσμο για 100 εκατομμύρια χρόνια. 2. Η τύρφη ή ποάνθραξ σχηματίζεται στο υπέδαφος από την αργή αποσύνθεση ως επί το πλείστον βρύων και καλείται sphagnum ή peat moss. Είναι νεότατος γαιάνθρακας με περιεκτικότητα σε άνθρακα μέχρι 50%. Έχει μορφή σπογγώδη και ινώδη και χρώμα καφέ σκούρο. Άφθονα είναι τα κοιτάσματα τύρφης κυρίως στα έλη. Η τύρφη χρησιμοποιείται ως καύσιμο υλικό, είναι όμως κατώτερης ποιότητας, γιατί δεν έχει μεγάλη θερμαντική αξία. Χρησιμοποιείται επίσης ως βελτιωτικό εδάφους, το οποίο αυξάνει την ικανότητα του εδάφους να συγκρατεί το νερό και θρεπτικά συστατικά, αυξάνοντας τριχοειδείς δυνάμεις και την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων.
Φυτά με ανεπτυγμένο αγγειακό αγωγό σύστημα: Τραχεόφυτα Cooksonia, το πρώτο γνωστό τραχεόφυτο εμφανίστηκε πριν από 420 εκατομμύρια χρόνια
Τα τραχεόφυτα γρήγορα εξαπλώθηκαν και κυριάρχησαν λόγω των αποτελεσματικών συστημάτων μεταφοράς νερού και συστατικών με αγγεία. Ο ένας τύπος αγγείων, το ξύλωμα, μεταφέρει νερό και μέταλλα από τη ρίζα προς ο υπόλοιπο φυτό. Ο άλλος τύπος αγγείων, το φλοίωμα, μεταφέρει υδατάνθρακες από τα φύλλα προς τα υπόλοιπα μέρη του φυτού.
Ρίζες, βλαστός, φύλλα Η παρουσία των στομάτων στα φύλλα και της αδιάβροχης εφυμενίδας είναι χαρακτηριστικά των τραχεόφυτων.
Dominant Dominant Dominant
ΧΩΡΙΣ ΑΓΓΕΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΦΥΤΑ ΜΕ ΑΓΓΕΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ (ΤΡΑΧΕΟΦΥΤΑ) Δύο είναι τα κύρια κριτήρια κατάταξης των φυτών: 1. Παρουσία αγγειακού αγωγού γ συστήματος 2. Αναπαραγωγική στρατηγική Bryophyta ΤΡΑΧΕΟΦΥΤΑ ΠΟΥ ΤΡΑΧΕΟΦΥΤΑ ΠΟΥ ΠΑΡΑΓΟΥΝ ΠΑΡΑΓΟΥΝ ΣΠΕΡΜΑΤΑ Hepatophyta ΣΠΟΡΙΑ (ΣΠΕΡΜΑΤΟΦΥΤΑ) αγγειακό σύστημα Anthocerophyta Lycophyta ΓΥΜΝΟΣΠΕΡΜΑ ΑΓΓΕΙΟΣΠΕΡΜΑ Pteridophyta Coniferophyta Anthophyta Cycadophyta Ginkophyta Gnetophyta
Τραχεόφυτα που παράγουν σπόρια: 1. Λυκόφυτα στρόβιλος διακλαδώσεις βλαστού βλαστός φύλλα (μικρόφυλλα) ρίζωμα Lycopodium. Οι πράσινοι φωτοσυνθετικοί βλαστοί καλύπτονται από μικρά εξογκώματα φύλλα, ενώ τα σποριάγγεια βρίσκονται μέσα στους στροβίλους
The sporophyte is beginning to develop out of the gametophyte of this Lycopodium sp
Lycopodiella alopecuroides (foxtail clubmoss) - This gametophyte is photosynthetic, but only a few mm in size
Τραχεόφυτα που παράγουν σπόρια: Πτεριδόφυτα 1.Psilotales The sporophyte is one of the simplest vascular plants and has no roots.
Τραχεόφυτα που παράγουν σπόρια: Πτεριδόφυτα 1.Psilotales Τομή βλαστού: στο κέντρο ο αγγειακός ιστός σποριάγγεια διόγκωση βλαστός Αναπτυσσόμενα σποριάγγεια ρίζωμα Psilotum. Αυτό το είδος φτέρης δεν έχει ρίζες ή φύλλα. Η φωτοσύνθεση συμβαίνει στο βλαστό. Τα σποριάγγεια είναι κιτρινωπά.
Το γαμετόφυτο είναι μικροσκοπικό, 2mm διάμετρος και 18mm μήκος, συχνά σχηματίζει συμβιωτικούς σχηματισμούς με μύκητες που του προμηθεύουν θρεπτικά The non-photosynthetic gametophyte lives underground d and derives nutrition from mycorrhizal fungi Microscopic view of gametophyte. The protrusions on the surface are gemmae, antheridia, and archegonia
Τραχεόφυτα που παράγουν σπόρια: Πτεριδόφυτα 2. Equisetales στρόβιλος διακλαδώσεις βλαστού φύλλα γόνατο ρίζωμα Equisetum. Πράσινα κλαδιά και μικροσκοπικά φύλλα εκφύονται σε δακτυλίους κατά διαστήματα πάνω στο βλαστό. Τα σποριάγγεια δημιουργούνται μέσα στους στροβίλους.
Βούρλα για πλύσιμο, εξαιτίας αποθέσεων πυριτίου στα κυτταρικά του τοιχώματα
Στρόβιλος με σποριάγγεια
Στρόβιλος Σπόρια
Τραχεόφυτα που παράγουν σπόρια: Πτεριδόφυτα Διάφοροι τύποι πτεριδόφυτων Adiantum pedatum Campyloneurum scolopendrium Osmunda regalis
Τροπικές φτέρες δενδρώδεις έως 18 μέτρα
Εξέλιξη του αγγειακού ιστού από τα Psilotales στις φτέρες
Ο κύκλος ζωής ενός πτεριδόφυτου αρχεγόνιο σπόριο ωάριο Γαμετόφυτο ριζοειδή ανθηρίδιο ΓΑΜΕΤΟΦΥΤΟ ΜΕΙΩΣΗ σπέρμα ΓΟΝΙΜΟΠΟΙΗΣΗ έμβρυο σωροί (σύνολο σποριαγγείων) φύλλο νέου σποριόφυτου γαμετόφυτο ρίζωμα ΩΡΙΜΟ ΣΠΟΡΙΟΦΥΤΟ κορυφαία εγκοπή
multiciliated sperm
egg
http://www.youtube.com/watch?v=5hgqcmm6njy&fe ature=related
Life cycle of a fern. The sporophyte generation is photosynthetic and is independent of the gametophyte. Meiosis of the tissue within the sporangia yields a haploid spore that divides to produce a heartshaped gametophyte that differentiates both archegonia and antheridia on one individual. The gametophyte is photosynthetic t and independent, although it is reduced in size relative to the sporophyte. p Fertilization takes place when water is available for sperm to swim to the archegonia and fertilize the eggs.
Τα Σπερματόφυτα χωρίζονται στα Γυμνόσπερμα και στα Αγγειόσπερμα διπλοειδές μεγαλοσποριοκύτταρο Θηλυκός κώνος Ξυλώδες λεπιοειδές μεγαλοσποριόφυλλο με 2 μεγασποριάγγεια μεγασπόριο θηλυκό μεγαγαμετόφυτο αρχεγόνιο μικροσποριοκύτταρα ωοκύτταρο γυρεόκοκκος μικροσποριόφυλλο με 2 μικροσποριάγγεια ρ μικροσπόριο Αρσενικός κώνος γυρεοσωλήνας ζυγωτό Γαμετόφυτο Νεαρό σποριόφυτο Το κυριότερο φύλο των γυμνόσπερμων είναι τα κωνοφόρα. Ώριμο σποριόφυτο περίβλημα σπέρματος θηλυκό γαμετόφυτο έμβρυο (σποριόφυτο)
Στα γυμνόσπερμα ανήκουν: Cycadophyta, Ginkophyta, Gnetophyta Cycadophyta: Encephalartos humlis Gincophyta: Gingo biloba Gnetophyta: Welwitschia mirabilis
Τα Σπερματόφυτα χωρίζονται στα Γυμνόσπερμα και στα Αγγειόσπερμα Κυρίαρχη γενιά το σποριόφυτο. Είναι η διπλοειδής γενεά, που παράγει απλοειδή σπόρια με μείωση. Μόνο το σποριόφυτο διαθέτει αγγειακό αγωγό σύστημα. σπέρμα Διπλοειδές σποριόφυτο (2n) ωοθήκη ανθήρας Το γαμετόφυτο είναι η απλοειδής γενεά που παράγει τους γαμέτες από την ένωση των οποίων προκύπτει το διπλοειδές ζυγωτό. ζυγωτό ΓΟΝΙΜΟΠΟΙΗΣΗ Απλοειδές γαμετόφυτο (n) Μικροσποριόφυτο (γυρεόκοκκος) Μεγασποριόφυτο (εμβρυόσακος) μικροσπόριο ΜΕΙΩΣΗ μεγασπόριο
Τα Σπερματόφυτα χωρίζονται στα Γυμνόσπερμα και στα Αγγειόσπερμα Το μικρότερο αγγειόσπερμο (3 mm διάμετρος) είναι το Lemna minor που το συναντάμε να επιπλέει σε λίμνες Το μεγαλύτερο αγγειόσπερμο (100 m ύψος) είναι ο ευκάλυπτος Τα αγγειόσπερμα εμφανίζουν τεράστια ποικιλία με πάνω από 250.000 είδη