Rośliny kwitnące

130 mili­onów lat
lub 25 metrów przed dniem dzisiejszym

Epoka: mezo­zoik / kreda

Rozwój roślin kwit­ną­cych rozpo­c­zął się praw­do­po­d­ob­nie około 200 mili­onów lat temu, kiedy niek­tóre rośliny zwie­lok­rot­niły cały swój mate­riał gene­ty­czny. Dalsze zmiany w namnoż­onych chro­mo­so­mach dopro­wad­ziły do powsta­nia kwia­tów. Rozwój ten musiał mieć miej­sce kilka razy, o czym świad­czy ilość podsta­wo­wych sche­ma­tów budowy kwiatów.
Najstar­sze skami­e­niałe rośliny kwit­nące mają zaled­wie około 130 mili­onów lat i wystę­pują bardzo rzadko. Stąd ich rozwój jest słabo zbad­any. Być może rozwinęły się z paproci, które były iden­ty­fi­kowalne od 400 mili­onów lat. Rośliny kwit­nące nadal mają wpływ na rozwój owadów i odwrotnie.

Klimat jest ciepły przez cały czas. Ląd jest wolny od lodu, więc poziom morza jest wysoki. Atmos­fera zawi­era 1,5 razy więcej tlenu i 4 razy więcej CO2 niż obec­nie. Rozpad Gond­wany trwa. Austra­lia oddziela się od Antark­tydy a Afryka od Ameryki Połud­nio­wej, oddziel­ają się także Indie.

Tę infor­mację w pros­tym języku znajd­zi­esz na stro­nie evokids.de.


Grupa roślin nasi­en­nych obej­muje prak­ty­cz­nie wszyst­kie żyjące współc­ześ­nie rośliny lądowe z wyjąt­kiem paproci i mchów. Pierw­sze rośliny nasi­enne poja­wiły się w dewo­nie. W karbo­nie rozwinęły się szkie­lety wspie­ra­jące i umoż­lo­wiły rozwój więks­zych form wzrostu.

Z reguły grupa okry­to­zaląż­ko­wych (Angio­sper­men) jest nazy­wana „roślin­ami kwia­tow­ymi”. Ich dokładne pochod­ze­nie jest nadal niejasne. Przy­puszcza się, że podob­nie jak grupa nago­nasi­en­nych (Gymnosper­men), rozwinęły się one z grupy rdzen­nej paproci nasi­en­nej. Jak sama nazwa wska­zuje, łączy je wszyst­kie zdol­ność do produk­cji nasion.

Najstar­sze skami­e­niałości (pozostałości pyłku i liści) wska­zują na poja­wi­e­nie się pierws­zych okry­to­zaląż­ko­wych już w jurze. W okre­sie kredy nastąpiła wręcz wybuchowa ewolucja roślin kwia­tow­ych o wyso­kim wskaź­niku specjacji.

Domi­nacja nagonasiennych

Do końca jury oprócz mchów i paproci oraz różnych pier­wot­nych form roślin­nych, w tym żyją­cych do dziś sagow­cow, w krajobra­zie domi­no­wały wspom­niane już nago­nasi­enne (Gymnosper­men). Oprócz miłor­zębu (ginko) jako „żywej skamie­liny” obej­mują one na przy­kład wszyst­kie żyjące do dziś drzewa iglaste, rodzinę cyprysów i gatunki jałow­ców. Ich zalążki leżą otwar­cie na liściach zarod­ni­o­no­śnych (łuskach nasiennych).

Te z kolei są często połąc­zone, twor­ząc okrą­głe, ściśle ułożone kwia­to­stany na krót­kich pędach. Nawia­sem mówiąc, krót­kie pędy i łuski nasi­enne kwia­tów żeńs­kich są często zdrew­niałe, co widać wyraź­nie na przy­kład­zie szyszek sosny.

Kwia­to­stan nago­nasi­en­nych (po lewej męski, po prawej żeński). Zalążki kwia­to­stanu żeńs­kiego leżą odkryte na łusce nasiennej.

Kwiaty nago­nasi­en­nych. Po lewej: kwit­nąca szyszka modrze­wia; po prawej: szyszka świer­kowa. (Źródła: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kywiat.jpg, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Picea_Abies_female_cone_cropped.jpg)

Żeńs­kie kwiaty nago­nasi­en­nych są zwykle zapy­lane przez wiatr, czasami również z udziałem owadów (głów­nie chrząszczy).

Zwie­lok­rot­nione chro­mo­somy — możli­wości rozwoju

Już około 320 mili­onów lat temu doszło do zwie­lok­rot­ni­enia całego mate­riału gene­ty­cz­n­ego w prekur­sor­ach roślin nasi­en­nych. Około 200 mili­onów lat temu takie zwie­lok­rot­ni­e­nie wystąpiło również u przod­ków dzisie­js­zych roślin kwit­ną­cych. Przez obszerne porówna­nia grup genów dzisie­js­zych roślin kwit­ną­cych, mchów i widlicz­kow­ców, które wyło­niły się z pomnoż­onych genów, zawężono okresy tych zwielokrotnień.
Podc­zas gdy orga­nizmy zwier­zęce z wielok­rot­nie wystę­pu­ją­cymi chro­mo­som­ami (z kilkoma wyjąt­kami kilku poje­dy­ńc­zych triso­mii) na ogół nie są zdolne do życia, komór­kom roślin­nym nie wydają się spra­wiać żadnych proble­mów. One nawet ciągną korzyści ze zwie­lok­rot­nionych chro­mo­somów. Chociaż dużo z wielok­rot­nie wystę­pu­ją­cych genów zniknęło z czasem, inne uległy prze­mia­nie się i prze­jęły nowe funk­cje. Między innymi kontro­lo­wały nowo powstałe procesy zwią­zane z kwitnieniem.

Poja­wi­e­nie się okrytonasiennych

W okre­sie kredy rozwinęły się rośliny, które nie mają już otwar­cie leżą­cych zalążków, ale których owoc­nik jest zwinięty. Zaletą tego rozwią­za­nia było to, że zalążki znaj­du­jące się wewną­trz są chro­nione. Rośliny, u których ma to miej­sce, określa się jako rośliny okry­to­zaląż­kowe (Angio­sper­men) lub po prostu „rośliny kwit­nące”. W roślin­ach, które mają kilka owoco­list­ków na kwiat, są one razem zroś­nięte na różne sposoby, zawsze z tym skut­kiem, że zalążki znaj­dują się chro­nione we wnętrzu. W ten sposób zwier­zęta mogą służyć jako zapy­l­acze bez wiel­kiego ryzyka zjed­ze­nia zalążków.

Budowa kwiatu rośliny okry­to­zaląż­ko­wej. Kwiat składa się ze wyspec­ja­lizowanych liści. Płatki korony są często bardzo różno­rodne. Pręciki wytwarzają (męski) pyłek, owoco­listki niosą (żeńs­kie) zalążki i są zroś­nięte, twor­ząc zaląż­nię. W dolnej części rysunku poka­zano trzy z wielu możli­wości budowy zalążni.

Pyłek nie trafia już bezpoś­red­nio w zalążek, lecz w górną część zroś­nię­tych owoco­list­ków zwaną znami­e­niem. Stam­tąd przez łagiewkę pyłkową dwa męskie plem­niki pyłku docie­rają do żeńs­kiego zalążka i jego towar­zyszy wewną­trz zalążni.

Konstruk­cja ta oznacza, że tylko ten pyłek spośród wielu, które wylą­dują na znami­e­niu, może prze­pro­wad­zić zapłod­ni­e­nie, który fakty­cz­nie jest w stanie jak najs­zyb­ciej utwor­zyć stabilną łagiewkę pyłkową.

Łagiewka pyłkowa. Pyłek tworzy łagiewkę, przez którą jego jądra trans­por­to­wane są do komórki jajo­wej. Żeński zalążek znaj­duje się wewną­trz zalężni i jest chro­niony przez otac­za­jące struktury.

Nie tylko obec­ność organów kwia­tow­ych i ich budowa różni rośliny okry­to­zaląż­kowe od innych grup roślin. Do zróż­ni­co­wa­nia przy­c­zy­nia się również wiele innych cech, takich jak morfo­lo­gia pyłku, charak­tery­sty­czne zróż­ni­co­wa­nie tkanki prze­wod­zącej oraz różno­rod­ność wtór­nych subs­tancji roślin­nych, np. subs­tancje zapachowe czy też służące ochro­nie przed rośli­nożer­cami (lektyny).

Tkanka odżywcza dla zarodka: ekonomia podwójnego zapłodnienia

Charak­tery­sty­czne jest również to, że w trak­cie zapłod­ni­enia u okry­to­zaląż­ko­wych oba jądra plem­ni­ków prze­d­ost­ają się z łagiewki pyłko­wej do zalążka podc­zas zapłod­ni­enia (tzw. zapłod­ni­e­nie podwó­jne). Jedno z nich zapład­nia jajo żeńs­kie, a drugie, do zalężni wypo­sażo­nej już w dwa jądra, dodaje trze­cie jądro. Ten triplo­idalny worek zarod­kowy dzieli się i przeksz­tałca w tkankę odżyw­czą dla zarodka (tak zwane bielmo wtórne).

Z drugiej strony w przy­padku nago­nasi­en­nych subs­tancje maga­zy­nu­jące są często przecho­wy­wane w zalążku przed zapłod­ni­e­niem (np. orzeszki pini­owe, orzeszki cedrowe). Ta haplo­idalna tkanka odżyw­cza nazy­wana jest biel­mem pierwotnym.

Zaleta inwes­t­owa­nia ener­gii w budo­wa­nie tkanki odżyw­c­zej po zapłod­ni­eniu jest oczy­wista. Oprócz tego, że tkanka odżyw­cza nago­zaląż­ko­wych jest zagrożona pożar­ciem, jest ona marno­wana, jeśli nie nastąpi zapłod­ni­e­nie. Z drugiej strony, jeśli jej powsta­wa­nie jest inic­jo­wane tylko razem z zapłod­ni­e­niem, dzieje się to dokład­nie wtedy, gdy jest to rzec­zy­wiście potrzebne.

Koewo­lucja kwia­tów, zapy­l­aczy i dystry­bu­torów nasion

Oprócz rozwoju ochron­n­ego woreczka zarod­ko­wego, kwiaty okry­to­zaląż­kow­ców rozwinęły różne spec­ja­li­zacje płat­ków, które przy­cią­gają owady zapy­la­jące. Dalsze osią­g­nięcia, takie jak nektar i gruc­zoły zapachowe, są dals­zymi zaletami.
W trak­cie tego procesu rozwinęły się bardzo szcze­gólne współ­za­leż­ności między owadami i roślin­ami. Na przy­kład niek­tóre owady koncen­trują się na bardzo specy­ficz­nych gatun­kach roślin, przez które są przy­cią­gane, i z kolei rozwinęły odpo­wia­da­jące im narządy (np. długa trąbka u motyli lub worki pyłkowe u pszc­zół), aby dostać się do subs­tancji wabią­cych (atrak­tan­tów) roślin i dalej przy tej okazji, z korzyścią dla rośliny, zapew­nić zapłodnienie.

Więcej infor­macji, a przede wszyst­kim ładne zdjęcia można znaleźć np. tutaj: http://deinnachbarlohbach.blogspot.com/2015/04/blutenbestauber.html

W toku ewolucji rozwinęła się również fascy­nu­jąca współpraca między roślin­ami i zwier­zę­tami w zakre­sie rozprzestrze­nia­nia zapłod­nionych nasion. Aby osią­gnąć możli­wie najs­zer­sze rozpow­s­zech­ni­e­nie, wiele roślin tworzy mięsiste owoce z części kwia­tów wokół nasion. Są one zjadane przez zwier­zęta, a nasiona są wydalane w odle­głym miejscu. W przy­padku niek­tórych nasion prze­jście przez prze­wód pokar­mowy rozprzestrze­nia­jącego zwier­zęcia zwiększa się praw­do­po­do­bieństwo, że w ogóle wykieł­kują one pomyślnie.

Dwie duże grupy roślin kwiatowych

Rośliny okry­to­nasi­enne są trady­cy­j­nie dzie­lone na dwie duże grupy na podsta­wie liczby ich liścieni:

  • Tak zwane rośliny jedno­liści­enne po wykieł­ko­wa­niu tworzą poje­dy­n­czy liścień. Ich liście są zwykle wydłużone, żyłki liści są ułożone równo­le­gle, a kwiaty mają potró­jną syme­trię (po 3 działki kiel­icha, płatki korony, pręciki i owoco­listki lub ich wielok­rot­ności). Przy­kła­dem są wszyst­kie trawy, ale także lilie i tulipany.
  • Tak zwane dwuliści­enne tworzą, jak sama nazwa wska­zuje, dwa liści­e­nie. Ich nerwy liściowe są rozgałę­zione, a kwiaty często mają syme­trię pocz­wórną (np. rzepak) lub popiątną (np. wszyst­kie drzewa owocowe).

Obec­nie na całym świe­cie istnieje około 300 000 gatun­ków roślin kwia­tow­ych. Stanowią dwie trze­cie wszyst­kich istnie­ją­cych dziś gatun­ków roślin i domi­n­ują w więks­zości sied­lisk na lądzie. Cies­zymy się częścią tej różno­rod­ności, gdy space­ru­jemy z otwar­tymi oczami po kwit­nącej łące lub po pięknie zagos­po­da­rowanym ogrod­zie. [MM]

Kolo­rowa kwietna łąka, sfoto­gra­fo­wana w Heidel­bergu (źródło:
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HD_Bunte_Blumenwiese_2011.JPG)

Komentowanie jest wyłączone.