Šakal
Elita
- Poruka
- 17.385
Izlazak biljaka na kopno
Kao što smo videli u prvom poglavlju ovog teksta, alge su među prvima razvile višećelijske organizme, koji su već imali primitivno stablo (sastavljeno samo od par jedva diferenciranih vrsta ćelija) i rizome, primitivne strukture koje su služile da ih drže pričvršćenim za tlo. Tri glavne prepreke stoje između prelaza tih prvobitnih algi na suvo tlo.
Prvi problem je reprodukcija. Kao i većina drugih eukariota, alge poseduju sposobnost seksualne reprodukcije, u kojoj se jedna ćelija sa dve kopije svakog hromozoma (takozvana diploidna ćelija) razdvaja na dve ćelije sa po jednom kopijom svakog hromozoma (takozvana haploidna ćelija). U vodi, proces reprodukcije je jednostavan: dve haploidne ćelije plivaju kroz vodu, nađu jedna drugu, spoje se u diploidnu ćeliju, i izrastu u novi organizam. Na suvom, ovaj proces je mnogo komplikovaniji.
Drugi problem je tečnost. Alga izbačena na suvo tlo će se ubrzo osušiti, pošto ne poseduje mehanizme koji bi joj omogućili da zadrži vodu unutar stabla.
Treći problem je prenos hranjivih sastojaka. Alge u vodi mogu da upijaju minerale direktno iz vode koja ih okružuje. Na suvom, minerali iz zemljišta moraju nekako biti preneseni do drugih delova biljke.[/font] Razvoj kopnenih biljaka počinje sa razvojem grupe poznate kao Embryophyta, koja se razvila iz veoma sličnih vodenih Chlorophyta, zelenih algi. Prve embriopite su bile biljke koje su rasle samo na veoma vlažnom i stalno kvašenom zemljištu, i bile su visoke samo nekoliko milimetara do maksimalno par centimetara. Ovim su sva tri problema izbegnuta: haploidne ćelije (spermatozoidi) i dalje mogu da plivaju kroz vodu do svog cilja, voda stalno kvasi biljku i donosi hranjive sastojke, a njihov prenos se obavlja kroz statički pritisak vode unutar biljke.
Ali ove biljke su bile veoma osetljive – povlačenje vode je značilo sušenje i smrt. Ovo je ubrzo dovelo do razvoja epiderma, voštanog sloja koji prekriva biljku i sprečava njeno isušivanje. Epiderm predstavlja napredak, ali i problem: prilikom suvog perioda, pošto voda ne može da isparava slobodno iz biljke, ona se na suncu može lako pregrejati. Zbog ovoga, rane embriofite razvijaju drugu ključnu osobinu: stome, parova ćelija koje proizvode kontrolisane pore u lišću, i omogućavaju da voda ipak isparava dovoljno da bi se temperatura mogla kontrolisati.
Rizomi nekih embriofita, osim svoje osnovne funkcije da drže biljku vezanom za jedno mesto, takođe počinju da upijaju minerale iz okolnog zemljišta. Ove strukture su, međutim, i dalje daleko od prvih pravih korena. Sledeci korak osvajanja kopna vidimo kod biljaka koje su pripadale danas izumrloj grupi poznatoj kao Rhyniophyta, u koju spada i biljka poznata kao Cooksonia pertoni (fosil na slici). Arkegonium, organ koji drži “ženske” haploidne ćelije, ostaje vezan za biljku, umesto da bude prosto izložen na površini. Stablo postaje izduženo i dihotomno se grana (jedna grana se razdvaja na dve manje, još uvek nema specijalizovanog lišća), sa muškim seksualnim organom, sporangijom, na krajevima.
Najprostije riniofite (kao što je, recimo, Horneophyton) nemaju nikakav sistem prenosa tečnosti, ali kasnije forme pokazuju prvi razvoj traheida, kanala koji prenose tečnost kroz stablo biljke. Ovi kanali su omogućili biljci da se manje oslanja na pritisak vode, i da više izraste: najveće riniofite su bile i do 20cm visoke. Riniofite su davno izumrle, ali se generalno smatraju direktnim precima svih kopnenih biljaka osim mahovine.
Kasne riniofite, i još neke prelazne grupe iz ovog perioda, (zosterofilofite, na primer) pokazuju dalji razvoj transportnih tkiva do prve diferencijacije između ksilema i floema. Ksilem je prosta serija kanala koji kapilarnim pritiskom vuku vodu iz donjih delova biljke u gornje. Floem je slična serija kanala, koja prenosi šećere proizvedene fotosintezom i minerale u sve delove biljke pomoću osmotskog pritiska.
Lycophyta ssu ovu osnovnu strukturu dovele do maksimuma. Ova grupa biljaka je razvila strukture slične lišću, takozvane mikrofile, koji se sastoje od jednog vaskularnog kanala za prenos tečnosti koji raste van stabla biljke. Mada ni približno onoliko efikasne kao moderno lišće, ovaj sistem je značajno unapredio sposobnost biljke za fotosintezu, i doveo do ogromne eksplozije biljnog života na kopnu u doba Karbona (360-290Ma).
Likofite su počele da proizvode materijale slične ligninu, i da izrastaju u sve čvršća i čvršća stabla. Na vrhuncu razvoja, ogromna stabla ovih biljaka su bila i po 35 metara visoka, i (zajedno sa potomcima likofita o kojima će biti reči u daljem tekstu) prekrivala su kopno ogromnim šumama. Geohemijska merenja pokazuju da je količina ugljen-dioksida u atmosferi u ovom periodu opala sa 3600ppm na oko 300ppm u eksploziji fotosinteze i reakcije silikatnih stena sa organskim kiselinama koje je oslobađao raspad biljnog tkiva. Novi drvenasti materijali su takođe bili nešto novo – jednoćelijski organizmi nisu još bili prilagođeni za njihovo brzo razlaganje. Ovo je dovelo do akumulacije organskog materijala tokom miliona godina, koji je bio prekriven daljim sedimentnim i vulkanskim slojevima, i konačno se pretvorio u ugalj.
Sa razvojem transportnih sistema i drvenastog stabla koje može da podnese veliku visinu i težinu biljke, rešeni su svi glavni problemi osim reproduktivnih. Biljke iz perioda Karbona su se i dalje razmnožavale pomoću spora, koje su zahtevale veliku količinu vlage. Ali i pored toga, biljke su se našle u poziciji u kojoj su im ogromne površine Zemlje postale otvorene za naseljavanje. Naglo širenje je dovelo do nagle radijacije biljaka na ogroman broj različitih osnovnih vrsta; u određenom smislu, kraj Devonskog perioda je period eksplozije kopnenog biljnog života na sličan način kao što je broj životinjskih vrsta eksplodirao u Kambrijskom periodu nekih dve stotine miliona godina ranije.
Kao što smo videli u prvom poglavlju ovog teksta, alge su među prvima razvile višećelijske organizme, koji su već imali primitivno stablo (sastavljeno samo od par jedva diferenciranih vrsta ćelija) i rizome, primitivne strukture koje su služile da ih drže pričvršćenim za tlo. Tri glavne prepreke stoje između prelaza tih prvobitnih algi na suvo tlo.
Prvi problem je reprodukcija. Kao i većina drugih eukariota, alge poseduju sposobnost seksualne reprodukcije, u kojoj se jedna ćelija sa dve kopije svakog hromozoma (takozvana diploidna ćelija) razdvaja na dve ćelije sa po jednom kopijom svakog hromozoma (takozvana haploidna ćelija). U vodi, proces reprodukcije je jednostavan: dve haploidne ćelije plivaju kroz vodu, nađu jedna drugu, spoje se u diploidnu ćeliju, i izrastu u novi organizam. Na suvom, ovaj proces je mnogo komplikovaniji.
Drugi problem je tečnost. Alga izbačena na suvo tlo će se ubrzo osušiti, pošto ne poseduje mehanizme koji bi joj omogućili da zadrži vodu unutar stabla.
Treći problem je prenos hranjivih sastojaka. Alge u vodi mogu da upijaju minerale direktno iz vode koja ih okružuje. Na suvom, minerali iz zemljišta moraju nekako biti preneseni do drugih delova biljke.[/font] Razvoj kopnenih biljaka počinje sa razvojem grupe poznate kao Embryophyta, koja se razvila iz veoma sličnih vodenih Chlorophyta, zelenih algi. Prve embriopite su bile biljke koje su rasle samo na veoma vlažnom i stalno kvašenom zemljištu, i bile su visoke samo nekoliko milimetara do maksimalno par centimetara. Ovim su sva tri problema izbegnuta: haploidne ćelije (spermatozoidi) i dalje mogu da plivaju kroz vodu do svog cilja, voda stalno kvasi biljku i donosi hranjive sastojke, a njihov prenos se obavlja kroz statički pritisak vode unutar biljke.
Ali ove biljke su bile veoma osetljive – povlačenje vode je značilo sušenje i smrt. Ovo je ubrzo dovelo do razvoja epiderma, voštanog sloja koji prekriva biljku i sprečava njeno isušivanje. Epiderm predstavlja napredak, ali i problem: prilikom suvog perioda, pošto voda ne može da isparava slobodno iz biljke, ona se na suncu može lako pregrejati. Zbog ovoga, rane embriofite razvijaju drugu ključnu osobinu: stome, parova ćelija koje proizvode kontrolisane pore u lišću, i omogućavaju da voda ipak isparava dovoljno da bi se temperatura mogla kontrolisati.
Rizomi nekih embriofita, osim svoje osnovne funkcije da drže biljku vezanom za jedno mesto, takođe počinju da upijaju minerale iz okolnog zemljišta. Ove strukture su, međutim, i dalje daleko od prvih pravih korena. Sledeci korak osvajanja kopna vidimo kod biljaka koje su pripadale danas izumrloj grupi poznatoj kao Rhyniophyta, u koju spada i biljka poznata kao Cooksonia pertoni (fosil na slici). Arkegonium, organ koji drži “ženske” haploidne ćelije, ostaje vezan za biljku, umesto da bude prosto izložen na površini. Stablo postaje izduženo i dihotomno se grana (jedna grana se razdvaja na dve manje, još uvek nema specijalizovanog lišća), sa muškim seksualnim organom, sporangijom, na krajevima.
Najprostije riniofite (kao što je, recimo, Horneophyton) nemaju nikakav sistem prenosa tečnosti, ali kasnije forme pokazuju prvi razvoj traheida, kanala koji prenose tečnost kroz stablo biljke. Ovi kanali su omogućili biljci da se manje oslanja na pritisak vode, i da više izraste: najveće riniofite su bile i do 20cm visoke. Riniofite su davno izumrle, ali se generalno smatraju direktnim precima svih kopnenih biljaka osim mahovine.
Kasne riniofite, i još neke prelazne grupe iz ovog perioda, (zosterofilofite, na primer) pokazuju dalji razvoj transportnih tkiva do prve diferencijacije između ksilema i floema. Ksilem je prosta serija kanala koji kapilarnim pritiskom vuku vodu iz donjih delova biljke u gornje. Floem je slična serija kanala, koja prenosi šećere proizvedene fotosintezom i minerale u sve delove biljke pomoću osmotskog pritiska.
Lycophyta ssu ovu osnovnu strukturu dovele do maksimuma. Ova grupa biljaka je razvila strukture slične lišću, takozvane mikrofile, koji se sastoje od jednog vaskularnog kanala za prenos tečnosti koji raste van stabla biljke. Mada ni približno onoliko efikasne kao moderno lišće, ovaj sistem je značajno unapredio sposobnost biljke za fotosintezu, i doveo do ogromne eksplozije biljnog života na kopnu u doba Karbona (360-290Ma).
Likofite su počele da proizvode materijale slične ligninu, i da izrastaju u sve čvršća i čvršća stabla. Na vrhuncu razvoja, ogromna stabla ovih biljaka su bila i po 35 metara visoka, i (zajedno sa potomcima likofita o kojima će biti reči u daljem tekstu) prekrivala su kopno ogromnim šumama. Geohemijska merenja pokazuju da je količina ugljen-dioksida u atmosferi u ovom periodu opala sa 3600ppm na oko 300ppm u eksploziji fotosinteze i reakcije silikatnih stena sa organskim kiselinama koje je oslobađao raspad biljnog tkiva. Novi drvenasti materijali su takođe bili nešto novo – jednoćelijski organizmi nisu još bili prilagođeni za njihovo brzo razlaganje. Ovo je dovelo do akumulacije organskog materijala tokom miliona godina, koji je bio prekriven daljim sedimentnim i vulkanskim slojevima, i konačno se pretvorio u ugalj.
Sa razvojem transportnih sistema i drvenastog stabla koje može da podnese veliku visinu i težinu biljke, rešeni su svi glavni problemi osim reproduktivnih. Biljke iz perioda Karbona su se i dalje razmnožavale pomoću spora, koje su zahtevale veliku količinu vlage. Ali i pored toga, biljke su se našle u poziciji u kojoj su im ogromne površine Zemlje postale otvorene za naseljavanje. Naglo širenje je dovelo do nagle radijacije biljaka na ogroman broj različitih osnovnih vrsta; u određenom smislu, kraj Devonskog perioda je period eksplozije kopnenog biljnog života na sličan način kao što je broj životinjskih vrsta eksplodirao u Kambrijskom periodu nekih dve stotine miliona godina ranije.