Папоротники повзрослели. Почему они не смогли двигаться дальше?

#Папоротники #ЭволюцияРастений #СосудистыеРастения #ВторичнаяБиология #НаукаОбъяснение #NGScienceX www.ngsciencex.com Как растения стали выше на суше, и почему папоротникам по-прежнему нужна вода для размножения? Эта анимация по вторичной биологии исследует бессемянные сосудистые растения и прорыв, изменивший жизнь растений: сосудистую ткань. Проследите за ролью ксилемы и флоэмы, изучите структуры папоротников и узнайте, почему внутренний транспорт не устранил необходимость в воде во время оплодотворения. Это объяснение продолжает наше исследование того, как растения колонизировали сушу. Оно связывает структуру растений, транспорт и размножение с проблемами выживания в наземной среде. ОТ МШЕЙ К СОСУДИСТЫМ РАСТЕНИЯМ Мхи, включая мхи, не имеют настоящей ксилемы и флоэмы, которые есть у сосудистых растений. Их небольшой размер и тесная связь с влагой дают отправную точку для понимания проблем, с которыми сталкиваются растения на суше. Для роста в высоту требуется не только удлинение стебля. Вода и растворенные минералы должны достигать тканей над землей, сахара должны перемещаться между различными частями растения, и растению необходима достаточная структурная поддержка, чтобы оставаться в вертикальном положении. Сосудистая ткань помогает решить эти проблемы. Она обеспечивает внутреннюю транспортную систему, которая поддерживает более крупные тела и позволяет растениям получать больше света над землей. КСИЛЕМА: ТРАНСПОРТ ВОДЫ И ПОДДЕРЖКА Ксилема транспортирует воду и растворенные минералы от корней к стеблям и листьям. Многие клетки ксилемы имеют укрепленные стенки, содержащие лигнин, который также помогает поддерживать растение. Это сочетание транспорта и поддержки стало важным этапом в эволюции растений. Благодаря сосудистой ткани растения могли расти в высоту и развивать более крупные тела, чем большинство мхов. ФЛОЭМА: ТРАНСПОРТ САХАРОВ Фотосинтез производит сахара, которые растения используют для энергии и роста. Флоэма транспортирует сахара от источников, таких как фотосинтезирующие листья, к местам их потребления, таким как растущие корни, развивающиеся ткани и запасающие органы. В отличие от простой системы, которая перемещает вещество только вверх, транспорт по флоэме зависит от того, где производятся сахара и где они необходимы. Ксилема и флоэма вместе связывают деятельность различных органов растения. ЧТО ТАКОЕ БЕССЕМЕННЫЕ СОСУДИСТЫЕ РАСТЕНИЯ? Папоротники, хвощи и ликофиты — это бессеменные сосудистые растения. У них есть сосудистая ткань, но они размножаются без семян и цветов. Эти группы демонстрируют, что сосудистая ткань и семена являются отдельными особенностями эволюции растений. Растения могли развивать внутренний транспорт и вырастать высокими, сохраняя при этом репродуктивный цикл, зависящий от свободной воды для оплодотворения. СТРУКТУРА ПАПОРОТНИКА: КОРНИ, СТЕБЛИ И ЛИСТЬЯ Папоротники имеют корни, стебли и листья. Их листья называются вайями, а у многих видов стебли растут в виде корневищ. На нижней стороне многих плодоносных листьев расположены скопления, называемые сорусами. Каждый сорус содержит спорангии — структуры, в которых образуются споры. Их расположение варьируется у разных видов папоротников. Листовой папоротник — это спорофитная стадия его жизненного цикла. Его споры могут рассеиваться от материнского растения, но спора — это не миниатюрное семя. МАЛЕНЬКАЯ СТАДИЯ С БОЛЬШОЙ РОЛЬЮ В подходящих условиях спора папоротника прорастает и развивается в гаметофит. У многих известных папоротников это крошечное растение, размером всего в несколько миллиметров. Гаметофит производит половые клетки, участвующие в размножении: яйцеклетки и сперматозоиды. Эти маленькие растения, как правило, нуждаются во влажной или сырой почве, чтобы оставаться увлажненными и успешно расти. Это чередование спорообразующего спорофита и гаметофитного гаметофита называется чередованием поколений. ПОЧЕМУ ПАПОРОТНИКАМ ВСЕ ЕЩЕ НУЖНА ВОДА Для оплодотворения сперматозоиды папоротника должны проплыть через тонкую пленку воды, чтобы достичь яйцеклетки. После оплодотворения образовавшаяся зигота развивается в новый спорофит. Сосудистая ткань помогает более крупному растению транспортировать воду внутри, но она не устраняет эту внешнюю потребность в воде во время размножения. Это помогает объяснить, почему многие папоротники процветают во влажных или сырых местообитаниях. Некоторые папоротники могут выживать в сезонно засушливых условиях, поэтому их распространение не ограничивается исключительно постоянно влажными местами. Подходящая влажность на ключевых этапах жизненного цикла по-прежнему имеет значение. СЛЕДУЮЩЕЕ РАЗВИТИЕ: СЕМЕНА И ПЫЛЬЦА Семена защищают эмбрион и обеспечивают запасённые ресурсы, поддерживающие его раннее развитие. Пыльца позволяет семенным растениям размножаться без необходимости для сперматозоидов проплывать через внешнюю пленку воды. Вместе эти адаптации помогли семенным растениям размножаться в более засушливых местообитаниях. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ Чем отлич...