Rośliny wychodzą na ląd

Chociaż rośliny wodne nigdy nie doświad­czają stresu zwią­za­nego z suszą, jest to stałe zagro­że­nie dla roślin lądo­wych. Mecha­nizm rozwi­nięty w tym celu przez rośliny lądowe polega na wytwa­rza­niu hormonu stresu, kwasu abscy­sy­no­wego. Jest on uwal­niany w dzisiej­szych rośli­nach w odpo­wie­dzi na suszę i zapew­nia przej­ście w tryb oszczę­dza­nia wody. Taka regu­la­cja jest zbędna w przy­padku ramien­nic żyją­cych w wodzie, ale mają one już geny kodu­jące wcze­sne etapy syntezy fito­hor­monu. Ramien­nice są również w stanie wykryć etylen, który we współ­cze­snych rośli­nach kontro­luje takie procesy jak rozwój kwia­tów czy dojrze­wa­nie owoców; Jednak (jesz­cze) brakuje im genów do produk­cji tego gazu.

Tworzenie korzenia i oskórka (kutykula)

Dzisiej­sze rośliny lądowe mają zwykle oskó­rek, woskową warstwę pokry­wa­jącą całą roślinę (z wyjąt­kiem korzeni) i oddzie­loną od zewnętrz­nej warstwy komórek.

Pierw­sze rośliny lądowe nie miały wcale (lub przy­naj­mniej spraw­nego) oskórka i mogły wchła­niać wodę i skład­niki odżyw­cze całą powierzch­nią. Nie miały też jesz­cze korzeni. Ich ryzo­idy, czasami postrze­gane jako analo­gony korzeni, nie powstały głów­nie do wchła­nia­nia wody i skład­ni­ków odżyw­czych, ale były używane do przy­cze­pia­nia się do podłoża. Rośli­nami żyją­cymi dzisiaj z takimi ryzo­idami, czyli bez praw­dzi­wych korzeni, są mchy.

Pierw­sze przy­sto­so­wa­nia do życia na wsi pole­gały na tym, że frag­menty roślin wynie­sio­nych nad ziemię były chro­nione przed utratą wody poprzez tworze­nie się oskórka. W tym samym czasie absorp­cja wody została prze­su­nięta na niższe obszary roślin.

Sche­mat budowy rośliny mchu. Skład­niki odżyw­cze i woda są wchła­niane przez dolne liście. Ryzoid służy jedy­nie do zako­twi­cze­nia go w ziemi.

Dopiero u paproci poja­wiają się prze­ro­sty tkanek we wnętrzu rośliny, co prowa­dzi do pęka­nia naskórka i powo­duje pęcz­nie­nie tkanki. Tkanka ta nie może być od samego początku pokryta ochronną warstwą kutiny, dlatego ideal­nie nadaje się do wchła­nia­nia wody i skład­ni­ków odżyw­czych. Dzięki ryzo­idom, które utrzy­mują roślinę na podłożu, tkanka wyra­sta­jąca z wnętrza orga­ni­zmu jest wciskana w podłoże i nie unosi rośliny. Jednak te wyrostki komór­kowe wcze­snych paproci nie są jesz­cze praw­dzi­wymi korze­niami. Na przy­kład nie mają wewnątrz prze­wo­dzą­cej tkanki, w której mógłby odby­wać się ukie­run­ko­wany trans­port wody lub substancji.

Paproć pospo­lita z kłączem i liśćmi. Małe sekcje po prawej stro­nie poka­zują pojem­niki z zarod­ni­kami, które rosną w punk­to­wych skupi­skach na spodniej stro­nie liści. (Źródło: https://de.wikipedia.org/wiki/Echte_Farne#/media/File:Dryopteris_filix_mas_nf.jpg)

Powsta­wa­nie praw­dzi­wych korzeni nie jest dobrze udoku­men­to­wane przez skamie­nia­ło­ści. Obec­nie istnieją dwa zasad­ni­czo różne systemy korze­niowe, a miano­wi­cie jedno­rodne systemy korze­niowe paproci i roślin jedno­li­ścien­nych, w których wiele podob­nych nitek korzeni poja­wia się na dolnym końcu osi łodygi oraz hete­ro­ge­niczne systemy korzeni dwuli­ścien­nych, w których jeden lub więcej głów­nych korzeni rozga­łę­zia się w korze­nie boczne. Jedno­rodne systemy korze­niowe paproci były praw­do­po­dob­nie pierw­szymi praw­dzi­wymi korze­niami, w których ukształ­to­wały się tkanki prze­wo­dzące do trans­portu wody i skład­ni­ków odżyw­czych do orga­ni­zmu rośliny.

Podczas kieł­ko­wa­nia korze­nie najpierw wyra­stają z okrywy nasien­nej i zapew­niają zako­twi­cze­nie sadzonki w ziemi oraz dostar­cza­nie rośli­nom skład­ni­ków odżyw­czych. W przy­padku korze­nia wnika­nie w podłoże, takie jak gleba, jest również ułatwione przez powsta­wa­nie śliskiej warstwy z dege­ne­ru­ją­cych się (giną­cych) komó­rek, które nieustan­nie wykształ­cają się na wierz­chołku korze­nia. Taka czapka korze­niowa lub kalip­tra nad wierz­choł­kową strefą wzro­stu korze­nia jest zawsze obecna, nawet przy korze­niach powietrz­nych, jako ochrona dla komó­rek wyra­sta­ją­cych z tkanki.

Korzeń praw­dziwy z kopułą z martwych komó­rek (4) (źródło: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Root-tip-tag.png)

Aby zabez­pie­czyć kieł­ko­wa­nie nowej rośliny przed wysy­cha­niem, rośliny lądowe umie­ściły pierw­sze podziały komór­kowe tych zarod­ków w osło­nie (płasz­czu nasien­nym). Ta otoczka została utwo­rzona jesz­cze przez roślinę matkę i zawiera również tkankę odżyw­czą dla zarodka, który w niej rośnie. Zaro­dek w skoru­pie nazy­wany jest również embrio­nem, dlatego rośliny lądowe nazy­wane są embriofitami.

Embrion roślinny. Zaro­dek rośnie z zapłod­nio­nej zygoty do tkanki odżyw­czej (bielma), która również się rozmnaża. W okry­wie nasien­nej powstają liście­nie i korzeń (radi­cula). Przy­kład przed­sta­wia roślinę dwuliścienną.

Tworze­nie embrio­nów u roślin i zwie­rząt rozwi­jało się nieza­leż­nie od siebie i powinno być postrze­gane jako metoda rozwoju zarod­ków poza wodą. [KHB]