Rośliny (3.1 i 3.2)

Rośliny pierwotnie wodne

• Rośliny pierwotnie wodne to organizmy jednokomórkowe, kolonijne lub wielokomórkowe o budowie plechowej.
• Plechy mogą być komórczakowe, nitkowate, nibytkankowe lub tkankowe.
• Niektóre plechy mają część łodygokształtną, liściokształtną i chwytniki.
• Formy jednokomórkowe:
  • Formy kokoidalne: bez organelli ruchu, sztywna ściana komórkowa, np. chlorella (Chlorella).
  • Formy wiciowcowe: poruszają się za pomocą 1-2 wici, otoczone błoną komórkową, np. zawłotnia (Chlamydomonas).
• Formy plechowe:
  • Plecha nitkowata: luźne nici z komórek ułożonych szeregowo, np. Batrachospermum (żabirośl).
  • Plecha komórczakowa: liczne wielojądrowe komórki, np. Caulerpa (pełzatki).
• Formy kolonijne:
  • Kolonie z komórkami połączonymi galaretowatą otoczką: np. gwiazdoszek (Pediastrum).
  • Kolonie z komórkami zrośniętymi ścianami i połączeniem przez plazmodesmy: np. toczek (Volvox), który należy do zielenic).

Pierwotnie wodne

• Pierwotnie wodne obejmują zielenice, krasnorosty i glaukocystofity.
• Chloroplasty w komórkach pierwotnie wodnych mają dwie błony białkowo-lipidowe i prawdopodobnie powstały w wyniku endosymbiozy pierwotnej.
• Komórki pierwotnie wodnych mają ścianę komórkową zbudowaną z celulozy, duże wakuole i materiał zapasowy w postaci ziaren skrobi.
• Glaukocystofity:
  • Mała grupa, głównie jednokomórkowe lub kolonijne.
  • Znalezione w środowiskach wodnych, unoszą się pasywnie lub aktywnie pływają.
  • Chloroplasty są podobne do komórek sinic, z dwiema błonami i tylakoidami ułożonymi wokół obwodu.
  • Chloroplasty zawierają chlorofil a i fikobiliny - niebieskie i czerwone pigmenty z sinic.
• Zielenice:
  • Głównie wodne, ale mogą przetrwać na lądzie w wilgotnych warunkach.
  • Chloroplasty zawierają chlorofil a i b, typowy dla roślin zielonych.
  • Wiele z nich jest jednokomórkowych.
  • Niektóre tworzą wielokomórkowe nici lub kolonie.
  • Ważne jako źródło pożywienia i organizmy symbiotyczne w porostach.
• Krasnorosty:
  • Z kilkoma wyjątkami, występują w strefach przybrzeżnych i obszarach szelfowych w ciepłych klimatach.
  • Mogą tworzyć struktury wielokomórkowe, takie jak arkusze lub rozgałęzione nici.
  • Chloroplasty w krasnorostach mają chlorofil a i różne pigmenty pomocnicze, które pozwalają im absorbować różne długości fal światła, są przystosowane do środowisk głębinowych i mogą być czerwonawe.

Pochodzenie endosymbiotyczne chloroplastów

• Zgodnie z teorią endosymbiozy, chloroplasty roślin pochodzą z pochłonięcia i włączenia sinic przez przodków eukariotycznych.
• Pochłonięta sinica stała się integralną częścią komórki eukariotycznej i z czasem ewoluowała w chloroplasty znajdujące się w obecnych roślinach.
• Chloroplast był początkowo otoczony trzema błonami, ale wewnętrzna błona z sinicy ostatecznie połączyła się z błoną pochłaniającej komórki, pozostawiając dwie błony.

Rozmnażanie pierwotnie wodnych

• Cykl życiowy Ulva (sałata morska):
  • Ulva lactuca, typ zielenicy, wykazuje izomorficzne przemienianie pokolenia.
  • Gametofit i sporofit są morfologicznie podobne.
  • Etapy cyklu życiowego:
    • Diploidalny sporofit (2n): produkuje zoospory w wyspecjalizowanych strukturach zwanych sporangiami.
    • Mejoza: prowadzi do tworzenia haploidalnych zoospor (n) - gamet.
    • Haploidalny gametofit (n): haploidalne zoospory rozwijają się w haploidalne gametofity.
    • Męski gametofit (n): produkuje anterydia zawierające antherozoidy (plemniki).
    • Żeński gametofit (n): tworzy oogonia zawierające komórki jajowe.
    • Zapłodnienie: połączenie plemnika i komórki jajowej (zapłodnienie) tworzy diploidalną zygotę (2n).
    • Diploidalny sporofit (2n): zygota (2n) rośnie w nowy sporofit, powtarzając cykl.
  • Ważne cechy:
    • Izomorficzne przemienianie pokolenia: gametofit i sporofit są morfologicznie podobne.
    • Izogamia: plemniki i komórki jajowe są podobne kształtem i rozmiarem.
    • Produkcja gamet: gamety są produkowane w specjalnych komórkach gametofitu.

Rośliny lądowe i wtórnie wodne

• Rośliny lądowe:
  • Autotroficzne organizmy tkankowe, których ciało jest zwykle zróżnicowane na organy.
  • obejmują mszaki, paprotniki, rośliny nagozalążkowe i okrytozalążkowe.
  • Największym zróżnicowaniem budowy charakteryzują się rośliny okrytozalążkowe.
  • Są dominującą grupą roślin na Ziemi.
  • Niektóre rośliny lądowe zasiedliły zbiorniki wodne i przystosowały się do życia w środowisku wodnym - rośliny wtórnie wodne.
• Pochodzenie roślin lądowych:
  • Pojawiły się na lądzie prawdopodobnie w erze paleozoicznej, ponad 400 mln lat temu.
  • Najstarszą znaną rośliną lądową są wymarłe ryniofity (Rhynia i Cooksonia).
  • Ryniofity miały izomorficzną przemianę pokoleń - gametofity i sporofity były niezależnymi roślinami o podobnej budowie, kształcie i rozmiarach.
  • Nadziemne części stanowiły bezlistne, widlasto rozgałęzione pędy, prawdopodobnie zielone.
  • Według teorii telomowej, wszystkie organy współczesnych roślin powstały w wyniku stopniowego przekształcania się pędów ryniofitów.
• Cechy charakterystyczne roślin lądowych:
  • Obecność chlorofili a i b.
  • Obecność skrobi jako materiału zapasowego.
  • Ściany komórkowe zbudowane przede wszystkim z celulozy.
• Cykl rozwojowy roślin lądowych:
  • Charakteryzuje się przemianą pokoleń: gametofitu (n) rozmnażającego się za pomocą gamet i sporofitu (2n) rozmnażającego się za pomocą mejospor.
  • Sporofity ryniofitów składały się z poziomych pędów podziemnych z licznymi chwytnikami oraz pionowych pędów nadziemnych zakończonych zarodniami.
  • Według jednej z hipotez rośliny lądowe wywodzą się z grupy ramienicowych (Charophyceae), które należą do zielenic.

Nowoczesne rośliny lądowe

• Wszystkie współczesne rośliny lądowe wykazują heteromorficzną przemianę pokolenia - gametofit i sporofit różnią się znacznie.
• Gametofit jest znacznie zredukowany - tylko u mszaków dominuje gametofit.
  • Gametofit mszaków: składa się z łodygi, liści i chwytników.
  • Sporofit paprotników: składa się z łodygi, liści i korzeni.
  • Sporofit nagonasiennych: składa się z łodygi, liści, korzeni i czasem kwiatów.
  • Sporofit okrytonasiennych: składa się z łodygi, liści, korzeni, kwiatów i owoców.

Komórki roślinne

• Komórki roślinne charakteryzują się ścianą komórkową zbudowaną głównie z celulozy.
• Zawierają duże, centralnie położone wakuole i owalne plasty zamknięte w dwóch błonach.
• Chlorofil a i b znajdują się w chloroplastach.
• Kluczowym materiałem zapasowym w komórkach roślinnych jest skrobia.

Środowisko lądowe i wodne

• Żcie na lądzie stawia przed roślinami unikalne wyzwania:
  • Dostępność światła: rośliny lądowe korzystają z bardziej bezpośredniego światła słonecznego.
  • Dostępność wody: dostępność wody jest istotnym ograniczeniem dla roślin lądowych.
  • Gęstość powietrza: powietrze jest mniej gęstym środowiskiem niż woda.
  • Wahania temperatury: na lądzie występują większe wahania temperatur dziennych i sezonowych.
• Rośliny rozwinęły adaptacje do przetrwania w tych zmiennych warunkach.

Lignina - kluczowa adaptacja

• Lignina odgrywa kluczową rolę w podporze strukturalnym roślin.
• Zwiększa sztywność tkanek naczyniowych.
• Ułatwia transport wody w roślinie.

Adaptacje roślin kwitnących do środowiska lądowego

• Rośliny kwitnące (angiospermy) to dominująca grupa roślin lądowych.
• Ich sporofity składają się z korzeni, łodyg, liści i czasem kwiatów, które produkują owoce.
• Złożone układy tkanek są kluczowe dla pobierania i transportu wody, zapewniając podporę strukturalną, wytrzymałość i ochronę przed niekorzystnymi warunkami.

Organy wegetatywne

• Liście:
  • Przeprowadzają fotosyntezę.
  • Ułatwiają transport wody w roślinie.
• Łodygi:
  • Łączą korzenie z liśćmi, kwiatami i owocami
• Korzenie:
  • Kotwiczą roślinę.
  • Pobierają wodę i minerały z gleby.

Tkanki

• Kora:
  • Chroni roślinę przed stresem środowiskowym, ekstremalnymi temperaturami i uszkodzeniami.
  • Minimalizuje utratę wody.
• Kutikula liściowa:
  • Chroni liść przed nadmierną utratą wody.
• Tkanki naczyniowe:
  • Transportują wodę i substancje odżywcze w całej roślinie.
  • Drewno (ksylem): transportuje wodę i minerały z korzeni do innych części rośliny.
  • Łyko (floem): transportuje cukry.
• Epiderma korzenia:
  • Odpowiada za wchłanianie wody z gleby.

Organy rozrodcze

• Kwiaty:
  • Organy rozrodcze rośliny.
  • Zawierają męskie pręciki (pylniki) i żeńskie słupki (słupek/zalążnia).
  • Ułatwiają zapłodnienie, prowadząc do tworzenia nasion.
• Nasiona:
  • Zawierają zarodek rośliny i zmagazynowane substancje odżywcze.
  • Umożliwiają kiełkowanie i rozwój nowej rośliny.

Rośliny zarodnikowe i nasienne

• Ze względu na sposób rozprzestrzeniania się rośliny lądowe dzielimy na zarodnikowe i nasienne.
• Rośliny zarodnikowe:
  • obejmują mszaki i paprotniki.
  • Rozprzestrzenianie się odbywa za pomocą zarodników (mejospor).
  • Zarodniki powstają w zarodniach sporofitu.
  • Zarodniki kiełkują w gametofity.
• Cykl rozwojowy roślin zarodnikowych:
  • Zarodniki (n): są rozsiewane i kiełkują w gametofity.
  • Gametofit (n): produkuje gamety.
  • Gamety (n): łączą się podczas zapłodnienia.
  • Zygota (2n): rozwija się w sporofit.
  • Sporofit (2n): produkuje zarodniki.
• Rośliny nasienne:
  • Obejmują rośliny nagozalążkowe i okrytozalążkowe.
  • Rozwój zarodników (mejospor) odbywa się w kwiecie.
  • W kwiecie powstają gametofity i zachodzi zapłodnienie.
  • W wyniku zapłodnienia rozwija się zarodek.
  • Zarodek jest głównym elementem nasienia.
  • Nasiona są rozsiewane przez wiatr, wodę lub zwierzęta.
• Cykl rozwojowy roślin nasiennych:
  • Kwiat:
  • Pręcik:
  • Zygota (2n): powstaje w wyniku zapłodnienia.
  • Zapłodnienie: łączenie się plemnika i komórki jajowej.
  • Gamety (n): powstają w gametofitach.
  • Gametofity (n): rozwijają się z zarodników.
  • Zarodniki (n): powstają w wyniku mejozy.
  • Sporofit (2n): produkuje kwiaty.
  • Tworzenie nasion: z zarodka, bielma (materiał zapasowy) i łupiny nasiennej.
  • Zarodek (2n) w nasieniu: kiełkuje, rozwija się w nową roślinę.
  • Rozsiewanie i kiełkowanie nasion:
  • Owoc:
  • Nasionie:
  • Schemat cyklu rozwojowego:
  • Sporofit:
  • Gametofit:
  • Zygota:

Formy ekologiczne roślin

• Rośliny zasiedliły różne środowiska.

• W zależności od dostępności wody, wyróżnia się cztery główne formy ekologiczne - hydrofity, higrofity, mezofity i kserofity.

• Hydrofity:

  • Rośliny wodne.
  • Pobierają wodę całą powierzchnią ciała.
  • Wiele z nich nie wytwarza korzeni.
  • Mają cienkie, elastyczne łodygi i delikatne liście.
  • Tkanki przewodzące są u nich słabo rozwinięte, a tkanki wzmacniające nie występują.
  • Przykład: Grzybienie białe (Nymphaea alba).

• Higrofity:

  • Rośliny stanowisk wilgotnych, niezdolne do przetrwania okresów suszy.
  • Mają słabo rozwinięty system korzeniowy i delikatne łodygi z dużymi,cienkimi liśćmi.
  • Są przystosowane do intensywnej transpiracji.

• Mezofity:

  • Rośliny stanowisk umiarkowanie wilgotnych, zdolne do przetrwania krótkich okresów suszy.
  • Mają dobrze rozwinięte tkanki przewodzące, wzmacniające i okrywające.
  • Przykład: Szczawik zajęczy (Oxalis acetosella).

• Kserofity:

  • Rośliny stanowisk suchych, odporne na suszę i niską temperaturę, a także zasolenie.
  • Należą do nich sukulenty (magazynujące wodę) i sklerofity (ograniczające transpirację).
  • Przykład: Złocień polny (Chrysanthemum segetum), Agawa (Agave).

Polecenia kontrolne

1. Cechy świadczące o bliskim pokrewieństwie roślin lądowych i zielenic:

   • Obecność chlorofili a i b w chloroplastach.
   • Skrobia jako materiał zapasowy.
   • Celulozowa ściana komórkowa.

2. Dlaczego rośliny lądowe wykształciły tkanki okrywające, przewodzące i wzmacniające?

   • Tkanki okrywające: chronią przed utratą wody i uszkodzeniami mechanicznymi.
   • Tkanki przewodzące: transportują wodę i substancje odżywcze w całej roślinie.
   • Tkanki wzmacniające: zapewniają podporę strukturalną, umożliwiając wzrost w górę i dostęp do światła słonecznego.

3. Różnica między roślinami zarodnikowymi a roślinami nasiennymi:

   • Rośliny zarodnikowe rozmnażają się za pomocą zarodników, które kiełkują w gametofity.
   • Rośliny nasienne rozmnażają się za pomocą nasion, które zawierają zarodek i materiał zapasowy.
   • U roślin zarodnikowych dominuje sporofit, u roślin nasiennych dominuje gametofit.