Informatie

1.4.10.9: Zaadloze vaatplanten - Biologie


leerdoelen

  • Maak onderscheid tussen vasculaire en niet-vasculaire planten
  • Identificeer de belangrijkste kenmerken van pitloze vaatplanten

De vaatplanten, of tracheofyten, zijn de dominante en meest opvallende groep landplanten. Meer dan 260.000 soorten tracheofyten vertegenwoordigen meer dan 90 procent van de vegetatie op aarde. Verschillende evolutionaire innovaties verklaren hun succes en hun vermogen om zich naar alle habitats te verspreiden.

Bryophytes zijn misschien succesvol geweest bij de overgang van een waterhabitat naar land, maar ze zijn nog steeds afhankelijk van water voor reproductie en absorberen vocht en voedingsstoffen via het gametofytoppervlak. Het gebrek aan wortels voor het opnemen van water en mineralen uit de grond, evenals een gebrek aan versterkte geleidende cellen, beperkt bryophyten tot kleine afmetingen. Hoewel ze in redelijk droge omstandigheden kunnen overleven, kunnen ze zich in afwezigheid van water niet voortplanten en hun leefgebied uitbreiden. Vaatplanten daarentegen kunnen enorme hoogtes bereiken en zo met succes concurreren om licht. Fotosynthetische organen worden bladeren en pijpachtige cellen of vaatweefsel transporteren water, mineralen en vaste koolstof door het hele organisme.

In zaadloze vaatplanten is de diploïde sporofyt de dominante fase van de levenscyclus. De gametofyt is nu een onopvallend, maar nog steeds onafhankelijk organisme. Gedurende de hele plantenevolutie is er een duidelijke omkering van rollen in de dominante fase van de levenscyclus. Zaadloze vaatplanten zijn tijdens de bevruchting nog steeds afhankelijk van water, omdat het sperma op een laag vocht moet zwemmen om het ei te bereiken. Deze stap in de voortplanting verklaart waarom varens en hun verwanten meer voorkomen in vochtige omgevingen.

Vaatweefsel: xyleem en floëem

De eerste fossielen die de aanwezigheid van vaatweefsel aantonen, dateren uit de Silurische periode, ongeveer 430 miljoen jaar geleden. De eenvoudigste rangschikking van geleidende cellen vertoont een patroon van xyleem in het midden omgeven door floëem. Xylem is het weefsel dat verantwoordelijk is voor de opslag en het transport over lange afstand van water en voedingsstoffen, evenals de overdracht van in water oplosbare groeifactoren van de synthese-organen naar de doelorganen. Het weefsel bestaat uit geleidende cellen, bekend als tracheïden, en ondersteunend vulweefsel, parenchym genaamd. Xyleem geleidende cellen bevatten de verbinding lignine in hun muren, en worden dus beschreven als verhout. Lignine zelf is een complex polymeer dat ondoordringbaar is voor water en mechanische sterkte verleent aan vaatweefsel. Met hun stijve celwanden geven de xyleemcellen steun aan de plant en kunnen ze indrukwekkende hoogtes bereiken. Hoge planten hebben een selectief voordeel doordat ze in staat zijn om ongefilterd zonlicht te bereiken en hun sporen of zaden verder weg te verspreiden, waardoor hun bereik wordt vergroot. Door hoger te groeien dan andere planten, werpen hoge bomen hun schaduw op kortere planten en beperken ze de concurrentie om water en kostbare voedingsstoffen in de bodem.

floëem is het tweede type vaatweefsel; het transporteert suikers, eiwitten en andere opgeloste stoffen door de plant. Floëemcellen zijn onderverdeeld in zeefelementen (geleidende cellen) en cellen die de zeefelementen ondersteunen. Samen vormen xyleem- en floëemweefsels het vaatstelsel van planten.

Wortels: ondersteuning voor de plant

Wortels zijn niet goed bewaard gebleven in het fossielenbestand. Toch lijkt het erop dat wortels later in de evolutie verschenen dan vaatweefsel. De ontwikkeling van een uitgebreid netwerk van wortels was een belangrijk nieuw kenmerk van vaatplanten. Dunne rhizoïden hechtten bryophyten aan het substraat, maar deze nogal dunne filamenten vormden geen sterk anker voor de plant; evenmin namen ze aanzienlijke hoeveelheden water en voedingsstoffen op. Wortels daarentegen, met hun prominente vaatweefselsysteem, brengen water en mineralen van de grond naar de rest van de plant. Het uitgebreide netwerk van wortels dat diep in de grond doordringt om waterbronnen te bereiken, stabiliseert ook bomen door als ballast of anker te fungeren. De meeste wortels gaan een symbiotische relatie aan met schimmels en vormen mycorrhiza's, die de plant ten goede komen door het oppervlak voor opname van water en bodemmineralen en voedingsstoffen aanzienlijk te vergroten.

Bladeren, sporofylen en strobili

Een derde innovatie markeert de pitloze vaatplanten. Naast de prominentie van de sporofyt en de ontwikkeling van vaatweefsel, verbeterde het verschijnen van echte bladeren hun fotosynthetische efficiëntie. Bladeren vangen meer zonlicht op met hun grotere oppervlakte door meer chloroplasten te gebruiken om lichtenergie op te vangen en om te zetten in chemische energie, die vervolgens wordt gebruikt om atmosferische kooldioxide om te zetten in koolhydraten. De koolhydraten worden door de geleidende cellen van floëemweefsel naar de rest van de plant geëxporteerd.

Het bestaan ​​van twee soorten morfologie suggereert dat bladeren onafhankelijk evolueerden in verschillende groepen planten. Het eerste type blad is de microfyl, of "klein blad", dat kan worden gedateerd op 350 miljoen jaar geleden in het late Siluur. Een microphyll is klein en heeft een eenvoudig vaatstelsel. Een enkele onvertakt ader-een bundel vaatweefsel gemaakt van xyleem en floëem - loopt door het midden van het blad. Microphylls kunnen afkomstig zijn van het afvlakken van zijtakken, of van sporangia die hun voortplantingsvermogen verloren. Microphylls zijn aanwezig in de clubmossen en gingen waarschijnlijk vooraf aan de ontwikkeling van megaphyllen, of "grote bladeren", dit zijn grotere bladeren met een patroon van vertakte nerven. Megaphylls zijn hoogstwaarschijnlijk meerdere keren onafhankelijk verschenen in de loop van de evolutie. Hun complexe netwerken van aderen suggereren dat verschillende takken mogelijk zijn samengevoegd tot een afgeplat orgaan, waarbij de openingen tussen de takken zijn opgevuld met fotosynthetisch weefsel.

Naast fotosynthese spelen bladeren nog een andere rol in het leven van de planten. Dennenappels, volwassen varenbladeren en bloemen zijn het allemaal sporofylen-bladeren die structureel zijn aangepast om sporangia te dragen. Strobili zijn kegelachtige structuren die sporangia bevatten. Ze zijn prominent aanwezig in coniferen en zijn algemeen bekend als dennenappels.

Varens en andere zaadloze vaatplanten

Tegen de late Devoon-periode hadden planten vaatweefsel, goed gedefinieerde bladeren en wortelsystemen ontwikkeld. Met deze voordelen namen planten in hoogte en grootte toe. Tijdens de Carboonperiode bedekten moerasbossen met knotsmossen en paardenstaarten - sommige exemplaren die een hoogte van meer dan 30 m bereikten - het grootste deel van het land. Deze bossen gaven aanleiding tot de uitgestrekte steenkoollagen die het Carboon zijn naam gaven. In zaadloze vaatplanten werd de sporofyt de dominante fase van de levenscyclus.

Water is nog steeds nodig voor de bemesting van zaadloze vaatplanten, en de meeste geven de voorkeur aan een vochtige omgeving. Hedendaagse pitloze tracheofyten omvatten clubmossen, paardenstaarten, varens en zwaaivarens.

Phylum Lycopodiophyta: Clubmossen

De club mossen, of phylum Lycopodiophyta, zijn de vroegste groep zaadloze vaatplanten. Ze domineerden het landschap van het Carboon, groeiden uit tot hoge bomen en vormden grote moerasbossen. De huidige clubmossen zijn kleine, groenblijvende planten die bestaan ​​uit een stengel (die vertakt kan zijn) en microphylls (Figuur 2). De phylum Lycopodiophyta bestaat uit bijna 1.200 soorten, waaronder de quillworts (Isoetales), de clubmossen (Lycopodiales), en spike mossen (Selaginellales), die geen van alle echte mossen of bryophyten zijn.

Lycophytes volgen het patroon van afwisseling van generaties gezien in de bryophytes, behalve dat de sporofyt het belangrijkste stadium van de levenscyclus is. De gametofyten zijn niet afhankelijk van de sporofyt voor voedingsstoffen. Sommige gametofyten ontwikkelen zich ondergronds en vormen mycorrhiza-associaties met schimmels. In clubmossen geeft de sporofyt aanleiding tot sporofylen die zijn gerangschikt in strobili, kegelachtige structuren die de klasse zijn naam geven. Lycophytes kunnen homosporous of heterosporous zijn.

Phylum Monilophyta: Klasse Equisetopsida (paardestaarten)

Paardestaarten, zwaaivarens en varens behoren tot de phylum Monilophyta, met paardenstaarten geplaatst in de klasse Equisetopsida. Het enkele geslacht Equisetum is de overlevende van een grote groep planten, bekend als Arthrophyta, die grote bomen en hele moerasbossen produceerde in het Carboon. De planten zijn meestal te vinden in vochtige omgevingen en moerassen (Figuur 3).

De stam van een heermoes wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van gewrichten of knopen, vandaar de naam Arthrophyta (arthro– = “gezamenlijke”; –fyta = "plant"). Bladeren en takken komen als kransen uit de gelijkmatig verdeelde gewrichten. De naaldvormige bladeren dragen niet veel bij aan de fotosynthese, die voor het grootste deel in de groene stengel plaatsvindt (Figuur 4).

Silica verzamelt zich in de epidermale cellen en draagt ​​bij aan de stijfheid van paardenstaartplanten. Ondergrondse stengels, bekend als wortelstokken, verankeren de planten aan de grond. Hedendaagse paardestaarten zijn homosporous en produceren biseksuele gametofyten.

Phylum Monilophyta: Klasse Psilotopsida (Whisk Varens)

Terwijl de meeste varens grote bladeren en vertakte wortels vormen, klop varens, Klasse Psilotopsida, missen zowel wortels als bladeren, waarschijnlijk verloren door reductie. Fotosynthese vindt plaats in hun groene stengels en kleine gele knoppen vormen zich aan het uiteinde van de takstam en bevatten de sporangia. Klopvarens werden beschouwd als een vroege pterofyten. Recente vergelijkende DNA-analyse suggereert echter dat deze groep door evolutie mogelijk zowel vaatweefsel als wortels heeft verloren en nauwer verwant is aan varens.

Phylum Monilophyta: Klasse Psilotopsida (varens)

Met hun grote bladeren, varens zijn de meest herkenbare zaadloze vaatplanten. Ze worden beschouwd als de meest geavanceerde zaadloze vaatplanten en vertonen kenmerken die vaak worden waargenomen bij zaadplanten. Meer dan 20.000 soorten varens leven in omgevingen variërend van tropen tot gematigde bossen.

Hoewel sommige soorten in droge omgevingen overleven, zijn de meeste varens beperkt tot vochtige, schaduwrijke plaatsen. Varens verschenen in het fossielenarchief tijdens het Devoon en breidden zich uit tijdens het Carboon.

Het dominante stadium van de levenscyclus van een varen is de sporofyt, die bestaat uit grote samengestelde bladeren die bladeren worden genoemd. Fronds vervullen een dubbele rol; het zijn fotosynthetische organen die ook voortplantingsorganen dragen. De stengel kan ondergronds worden begraven als een wortelstok, waaruit onvoorziene wortels groeien om water en voedingsstoffen uit de grond op te nemen; of ze kunnen bovengronds groeien als een stam in boomvarens (Figuur 6). adventief organen zijn organen die op ongebruikelijke plaatsen groeien, zoals wortels die aan de zijkant van een stengel groeien.

De punt van een zich ontwikkelend varenblad wordt in een crozier of fiddlehead gerold (Figuur 7a en Figuur 7b). Fiddleheads ontrollen zich naarmate het blad zich ontwikkelt.

De levenscyclus van een varen is weergegeven in figuur 8.

Oefenvraag

Welke van de volgende beweringen over de levenscyclus van varens is onjuist?

  1. Sporangia produceren haploïde sporen.
  2. De sporofyt groeit uit een gametofyt.
  3. De sporofyt is diploïde en de gametofyt is haploïde.
  4. Sporangia vormen zich aan de onderkant van de gametofyt.

[reveal-answer q=”184000″]Antwoord weergeven[/reveal-answer]
[hidden-answer a=”184000″]Statement d is onwaar.[/hidden-answer]

De meeste varens produceren dezelfde soort sporen en zijn daarom homosporeus. De diploïde sporofyt is het meest opvallende stadium van de levenscyclus. Aan de onderkant van zijn volwassen bladeren vormen sori (enkelvoud, sorus) kleine clusters waar sporangia zich ontwikkelen (Figuur 9).

In de sori worden sporen geproduceerd door meiose en vrijgelaten in de lucht. Degenen die op een geschikt substraat landen, ontkiemen en vormen een hartvormige gametofyt, die door dunne draadvormige rhizoïden aan de grond wordt vastgemaakt (Figuur 10).

De onopvallende gametofyt herbergt gametangia van beide geslachten. Gevlagde zaadcellen die vrijkomen uit het antheridium zwemmen op een nat oppervlak naar het archegonium, waar de eicel wordt bevrucht. De nieuw gevormde zygote groeit uit tot een sporofyt die uit de gametofyt voortkomt en door mitose uitgroeit tot de volgende generatie sporofyt.

Probeer het

Kijkend naar de goed aangelegde parterres van bloemen en fonteinen op het terrein van koninklijke kastelen en historische huizen van Europa, is het duidelijk dat de makers van de tuinen meer wisten dan kunst en design. Ze waren ook bekend met de biologie van de planten die ze kozen. Landschapsontwerp heeft ook sterke wortels in de traditie van de Verenigde Staten. Een goed voorbeeld van vroeg Amerikaans klassiek design is Monticello: het privélandgoed van Thomas Jefferson. Onder zijn vele interesses behield Jefferson een sterke passie voor plantkunde. De landschapsindeling kan een kleine privéruimte omvatten, zoals een achtertuin; openbare ontmoetingsplaatsen, zoals Central Park in New York City; of een heel stadsplan, zoals het ontwerp van Pierre L'Enfant voor Washington, DC.

Een landschapsontwerper plant traditionele openbare ruimtes, zoals botanische tuinen, parken, universiteitscampussen, tuinen en grotere ontwikkelingen, evenals natuurlijke gebieden en privétuinen. Het herstel van natuurlijke plekken die door menselijk ingrijpen zijn aangetast, zoals wetlands, vereist ook de expertise van een landschapsarchitect.

Met zo'n scala aan noodzakelijke vaardigheden, omvat de opleiding van een landschapsontwerper een solide achtergrond in plantkunde, bodemkunde, plantenpathologie, entomologie en tuinbouw. Cursussen in architectuur en ontwerpsoftware zijn ook vereist voor de voltooiing van de opleiding. Het succesvol ontwerpen van een landschap berust op een uitgebreide kennis van plantengroeivereisten, zoals licht en schaduw, vochtgehalte, compatibiliteit van verschillende soorten en gevoeligheid voor ziekteverwekkers en plagen. Mossen en varens gedijen goed in een schaduwrijke plek, waar fonteinen voor vocht zorgen; cactussen daarentegen zouden het niet goed doen in die omgeving. Er moet rekening worden gehouden met de toekomstige groei van individuele planten om drukte en concurrentie om licht en voedingsstoffen te voorkomen. Het uiterlijk van de ruimte in de tijd is ook een punt van zorg. Vormen, kleuren en biologie moeten in balans zijn voor een goed onderhouden en duurzame groene ruimte. Kunst, architectuur en biologie versmelten in een prachtig ontworpen en uitgevoerd landschap.

Het belang van zaadloze vaatplanten

Mossen en levermossen zijn vaak de eerste macroscopische organismen die een gebied koloniseren, zowel in een primaire opeenvolging - waar kale grond voor de eerste keer wordt belegd door levende organismen - of in een secundaire opeenvolging, waar de grond intact blijft nadat een catastrofale gebeurtenis veel wegvaagt bestaande soorten. Hun sporen worden gedragen door de wind, vogels of insecten. Zodra mossen en levermossen zijn gevestigd, bieden ze voedsel en onderdak aan andere soorten. In een vijandige omgeving, zoals de toendra waar de grond bevroren is, groeien bryophyten goed omdat ze geen wortels hebben en snel kunnen drogen en rehydrateren zodra er weer water beschikbaar is. Mossen staan ​​aan de basis van de voedselketen in het toendra-bioom. Veel soorten - van kleine insecten tot muskusossen en rendieren - zijn voor voedsel afhankelijk van mossen. Op hun beurt voeden roofdieren zich met de herbivoren, die de primaire consumenten zijn. Sommige rapporten geven aan dat bryophyten de grond vatbaarder maken voor kolonisatie door andere planten. Omdat ze symbiotische relaties aangaan met stikstofbindende cyanobacteriën, vullen mossen de grond aan met stikstof.

Aan het einde van de negentiende eeuw merkten wetenschappers op dat korstmossen en mossen steeds zeldzamer werden in stedelijke en voorstedelijke gebieden. Omdat bryophyten geen wortelstelsel hebben voor de opname van water en voedingsstoffen, noch een schubbenlaag die hen beschermt tegen uitdroging, dringen verontreinigende stoffen in regenwater gemakkelijk hun weefsels binnen; ze absorberen vocht en voedingsstoffen via hun gehele blootgestelde oppervlak. Daarom dringen in regenwater opgeloste verontreinigende stoffen gemakkelijk door plantenweefsels en hebben ze een grotere impact op mossen dan op andere planten. Het verdwijnen van mossen kan worden beschouwd als een bio-indicator voor de mate van vervuiling in het milieu.

Varens dragen bij aan het milieu door de verwering van gesteente te bevorderen, de vorming van de bovengrond te versnellen en erosie te vertragen door wortelstokken in de grond te verspreiden. De watervarens van het geslacht Azolla stikstofbindende cyanobacteriën herbergen en deze belangrijke voedingsstof in aquatische habitats herstellen.

Zaadloze planten hebben historisch gezien een rol gespeeld in het menselijk leven door gebruik als gereedschap, brandstof en medicijn. Droog veenmos, Veenmos, wordt in sommige delen van Europa vaak als brandstof gebruikt en wordt beschouwd als een hernieuwbare hulpbron. Veenmos moerassen (Figuur 12) worden gekweekt met veenbessen en bosbessenstruiken. het vermogen van Veenmos om vocht vast te houden maakt het mos een veel voorkomende bodemverbeteraar. Bloemisten gebruiken blokken van Veenmos om vocht vast te houden voor bloemstukken.

De aantrekkelijke bladeren van varens maken ze tot een favoriete sierplant. Omdat ze gedijen bij weinig licht, zijn ze zeer geschikt als kamerplant. Wat nog belangrijker is, fiddleheads zijn een traditioneel lentevoedsel van indianen in de Pacific Northwest en zijn populair als bijgerecht in de Franse keuken. De zoethoutvaren, Polypodium glycyrrhiza, maakt deel uit van het dieet van de kuststammen van de Pacific Northwest, deels vanwege de zoetheid van de wortelstokken. Het heeft een vage dropsmaak en dient als zoetstof. De wortelstok komt ook voor in de farmacopee van indianen vanwege zijn geneeskrachtige eigenschappen en wordt gebruikt als een remedie tegen keelpijn.

Ga naar deze website om te leren hoe je varensoorten kunt identificeren op basis van hun vioolkoppen.

Verreweg de grootste impact van zaadloze vaatplanten op het menselijk leven komt echter van hun uitgestorven voorouders. De hoge knotsmossen, paardenstaarten en boomachtige varens die bloeiden in de moerassige bossen van het Carboon, zorgden voor grote steenkoolafzettingen over de hele wereld. Steenkool was een overvloedige energiebron tijdens de industriële revolutie, die enorme gevolgen had voor de menselijke samenlevingen, waaronder snelle technologische vooruitgang en groei van grote steden, evenals de aantasting van het milieu. Steenkool is nog steeds een belangrijke energiebron en levert ook een belangrijke bijdrage aan de opwarming van de aarde.

leerdoelen

Vasculaire systemen bestaan ​​uit xyleemweefsel, dat water en mineralen transporteert, en floëemweefsel, dat suikers en eiwitten transporteert. Met de ontwikkeling van het vasculaire systeem verschenen er bladeren om te fungeren als grote fotosynthetische organen en wortels om toegang te krijgen tot water uit de grond. Kleine ongecompliceerde bladeren zijn microphylls. Grote bladeren met aderpatronen zijn megaphylls. Gemodificeerde bladeren die sporangia dragen zijn sporofylen. Sommige sporofylen zijn gerangschikt in kegelstructuren die strobili worden genoemd.

De zaadloze vaatplanten omvatten clubmossen, die het meest primitief zijn; zwaaivarens, die bladeren en wortels verloren door reductieve evolutie; en paardenstaarten en varens. Varens zijn de meest geavanceerde groep van zaadloze vaatplanten. Ze onderscheiden zich door grote bladeren die bladeren worden genoemd en kleine sporangia-bevattende structuren die sori worden genoemd, die zich aan de onderkant van de bladeren bevinden.

Mossen spelen een essentiële rol in het evenwicht van de ecosystemen; het zijn baanbrekende soorten die kale of verwoeste omgevingen koloniseren en een opeenvolging mogelijk maken. Ze dragen bij aan de verrijking van de bodem en bieden onderdak en voedingsstoffen voor dieren in vijandige omgevingen. Mossen en varens kunnen worden gebruikt als brandstof en dienen voor culinaire, medische en decoratieve doeleinden.


Zaadloze planten

Een ongelooflijke verscheidenheid aan zaadloze planten bevolkt het aardse landschap. Mossen groeien op boomstammen en paardenstaarten ([link]) vertonen hun gelede stengels en spichtige bladeren op de bosbodem. Toch vertegenwoordigen pitloze planten slechts een klein deel van de planten in onze omgeving. Driehonderd miljoen jaar geleden domineerden zaadloze planten het landschap en groeiden in de enorme moerassige bossen van het Carboon. Hun ontbindende lichamen creëerden grote steenkoolafzettingen die we tegenwoordig ontginnen.

Bryophyten

Bryophytes, een informele groepering van de niet-vasculaire planten, zijn de naaste bestaande verwant van vroege terrestrische planten. De eerste bryophyten verschenen hoogstwaarschijnlijk in de Ordovicium-periode, ongeveer 490 miljoen jaar geleden. Vanwege het gebrek aan lignine - het taaie polymeer in celwanden in de stengels van vaatplanten - en andere resistente structuren, is de kans dat bryophyten fossielen vormen vrij klein, hoewel er enkele sporen van sporopollenine zijn ontdekt die zijn toegeschreven aan vroege bryophyten. In de Silurische periode (440 miljoen jaar geleden) hadden vaatplanten zich echter over de continenten verspreid. Dit feit wordt gebruikt als bewijs dat niet-vasculaire planten de Silurische periode moeten zijn voorafgegaan.

Er zijn ongeveer 18.000 soorten bryophyten, die vooral gedijen in vochtige habitats, hoewel sommige in woestijnen groeien. Ze vormen de belangrijkste flora van onherbergzame omgevingen zoals de toendra, waar hun kleine omvang en tolerantie voor uitdroging duidelijke voordelen bieden. Ze hebben niet de gespecialiseerde cellen die vloeistoffen geleiden die in de vaatplanten worden aangetroffen, en hebben over het algemeen geen lignine. In bryophyten circuleren water en voedingsstoffen in gespecialiseerde geleidende cellen. Hoewel de naam nontracheophyte nauwkeuriger is, worden bryophytes gewoonlijk niet-vasculaire planten genoemd.

In een bryophyte behoren alle opvallende vegetatieve organen tot het haploïde organisme of gametofyt. De diploïde sporofyt is nauwelijks waarneembaar. De gameten gevormd door bryophyten zwemmen met behulp van flagella. Het sporangium, de meercellige seksuele voortplantingsstructuur, is aanwezig in bryophyten. Het embryo blijft ook gehecht aan de ouderplant, die het voedt. Dit is een kenmerk van landplanten.

De bryophyten zijn onderverdeeld in drie afdelingen (in planten wordt de taxonomische "afdeling" gebruikt in plaats van phylum): de levermossen, of Marchantiophyta de hoornmossen, of Anthocerotophyta en de mossen, of echte Bryophyta.

Levermossen

Levermossen (Marchantiophyta) kan worden gezien als de planten die het nauwst verwant zijn aan de voorouder die naar het land verhuisde. Levermossen hebben veel habitats op aarde gekoloniseerd en gediversifieerd tot meer dan 6.000 bestaande soorten ([link]een). Sommige gametofyten vormen gelobde groene structuren, zoals te zien in [link]B. De vorm is vergelijkbaar met de lobben van de lever en vormt daarom de oorsprong van de algemene naam die aan de divisie wordt gegeven.

Hoornmossen

De hoornblad (Anthhocerotophyta) hebben een verscheidenheid aan habitats op het land gekoloniseerd, hoewel ze nooit ver verwijderd zijn van een bron van vocht. Er zijn ongeveer 100 beschreven soorten hoornblad. De dominante fase van de levenscyclus van hoornmossen is de korte, blauwgroene gametofyt. De sporofyt is het bepalende kenmerk van de groep. Het is een lange en smalle pijpachtige structuur die voortkomt uit de ouder-gametofyt en de groei gedurende het hele leven van de plant in stand houdt ([link]).

Mossen

Meer dan 12.000 soorten mossen zijn gecatalogiseerd. Hun leefgebieden variëren van de toendra, waar ze de belangrijkste vegetatie vormen, tot het understory van tropische bossen. In de toendra zorgen hun ondiepe rhizoïden ervoor dat ze zich aan een substraat kunnen hechten zonder in de bevroren grond te graven. Ze vertragen erosie, slaan vocht en bodemvoedingsstoffen op en bieden onderdak aan kleine dieren en voedsel aan grotere herbivoren, zoals de muskusos. Mossen zijn erg gevoelig voor luchtvervuiling en worden gebruikt om de luchtkwaliteit te bewaken. De gevoeligheid van mossen voor koperzouten maakt deze zouten een veelgebruikt ingrediënt van verbindingen die op de markt worden gebracht om mossen in gazons te elimineren ([link]).

Vaatplanten

De vaatplanten zijn de dominante en meest opvallende groep landplanten. Er zijn ongeveer 275.000 soorten vaatplanten, die meer dan 90 procent van de vegetatie op aarde vertegenwoordigen. Verschillende evolutionaire innovaties verklaren hun succes en hun verspreiding naar zoveel leefgebieden.

Vaatweefsel: xyleem en floëem

De eerste fossielen die de aanwezigheid van vaatweefsel aantonen, dateren uit het Siluur, ongeveer 430 miljoen jaar geleden. De eenvoudigste rangschikking van geleidende cellen toont een patroon van xyleem in het midden omgeven door floëem. Xylem is het weefsel dat verantwoordelijk is voor het transport over lange afstand van water en mineralen, de overdracht van in water oplosbare groeifactoren van de syntheseorganen naar de doelorganen en de opslag van water en voedingsstoffen.

Een tweede type vaatweefsel is: floëem, die suikers, eiwitten en andere opgeloste stoffen door de plant transporteert. Floëemcellen zijn onderverdeeld in zeefelementen, of geleidende cellen, en ondersteunend weefsel. Samen vormen xyleem- en floëemweefsels het vaatstelsel van planten.

Wortels: ondersteuning voor de plant

Wortels zijn echter niet goed bewaard gebleven in het fossielenarchief, het lijkt erop dat ze later in de evolutie zijn verschenen dan vaatweefsel. De ontwikkeling van een uitgebreid netwerk van wortels was een belangrijk nieuw kenmerk van vaatplanten. Dunne rhizoïden bevestigden de bryophyten aan het substraat. Hun nogal dunne filamenten vormden geen sterk anker voor de plant en namen ook geen water en voedingsstoffen op. Wortels daarentegen, met hun prominente vaatweefselsysteem, brengen water en mineralen van de grond naar de rest van de plant. Het uitgebreide netwerk van wortels dat diep in de grond doordringt om waterbronnen te bereiken, stabiliseert ook bomen door als ballast en anker te fungeren. De meeste wortels gaan een symbiotische relatie aan met schimmels en vormen zo mycorrhizae. In de mycorrhiza groeien schimmelhyfen rond de wortel en binnen de wortel rond de cellen, en in sommige gevallen binnen de cellen. Dit komt de plant ten goede door het oppervlak voor opname sterk te vergroten.

Bladeren, sporofylen en strobili

Een derde aanpassing markeert zaadloze vaatplanten. Naast de prominentie van de sporofyt en de ontwikkeling van vaatweefsel, verbeterde het verschijnen van echte bladeren de fotosynthese-efficiëntie. Bladeren vangen meer zonlicht op met hun grotere oppervlakte.

Naast fotosynthese spelen bladeren nog een rol in het leven van de planten. Dennenappels, volwassen varenbladeren en bloemen zijn het allemaal sporofylen-bladeren die structureel zijn aangepast om sporangia te dragen. Strobili zijn structuren die de sporangia bevatten. Ze zijn prominent aanwezig in coniferen en zijn algemeen bekend als kegels: bijvoorbeeld de dennenappels van pijnbomen.

Zaadloze vaatplanten

In het Laat-Devoon (385 miljoen jaar geleden) hadden planten vaatweefsel, goed gedefinieerde bladeren en wortelstelsels ontwikkeld. Met deze voordelen namen planten in hoogte en grootte toe. Tijdens de Carboonperiode (359-299 miljoen jaar geleden), bedekten moerasbossen met knotsmossen en paardenstaarten, waarvan sommige exemplaren meer dan 30 meter hoog werden, het grootste deel van het land. Deze bossen gaven aanleiding tot de uitgestrekte steenkoollagen die het Carboon zijn naam gaven. In zaadloze vaatplanten werd de sporofyt de dominante fase van de levenscyclus.

Water is nog steeds nodig voor de bemesting van zaadloze vaatplanten, en de meeste geven de voorkeur aan een vochtige omgeving. Hedendaagse pitloze vaatplanten omvatten clubmossen, paardenstaarten, varens en zwaaivarens.

Club Mosses

De club mossen, of Lycophyta, zijn de vroegste groep zaadloze vaatplanten. Ze domineerden het landschap van het Carboon, groeiden uit tot hoge bomen en vormden grote moerasbossen. Hedendaagse clubmossen zijn kleine, groenblijvende planten die bestaan ​​uit een stengel (die vertakt kan zijn) en kleine bladeren die microphylls worden genoemd ([link]). De divisie Lycophyta bestaat uit bijna 1.000 soorten, waaronder quillworts (Isoetales), clubmossen (Lycopodiales) en puntmossen (Selaginellales): geen van alle is een echt mos.

Paardestaarten

Varens en zwaaivarens behoren tot de afdeling Pterophyta. Een derde groep planten in de Pterophyta, de paardenstaarten, wordt soms apart van varens geclassificeerd. Paardestaarten één geslacht hebben, Equisetum. Ze zijn de overlevenden van een grote groep planten, bekend als Arthrophyta, die grote bomen en hele moerasbossen produceerde in het Carboon. De planten staan ​​meestal in vochtige omgevingen en moerassen ([link]).

De stam van een heermoes wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van gewrichten, of knopen: vandaar de naam Arthrophyta, wat "gezamenlijke plant" betekent. Bladeren en takken komen als kransen uit de gelijkmatig verdeelde ringen. De naaldvormige bladeren dragen niet veel bij aan de fotosynthese, die voor het grootste deel in de groene stengel plaatsvindt ([link]).

Varens en klopvarens

Varens worden beschouwd als de meest geavanceerde zaadloze vaatplanten en vertonen kenmerken die vaak worden waargenomen bij zaadplanten. Varens vormen grote bladeren en vertakte wortels. In tegenstelling tot, klop varens, de psilofyten, missen zowel wortels als bladeren, die waarschijnlijk verloren zijn gegaan door evolutionaire reductie. Evolutionaire reductie is een proces waarbij natuurlijke selectie de grootte verkleint van een structuur die niet langer gunstig is in een bepaalde omgeving. Fotosynthese vindt plaats in de groene stengel van een gardevaren. Kleine gele knoppen vormen zich aan het uiteinde van de takstam en bevatten de sporangia. Klopvarens zijn geclassificeerd buiten de echte varens, maar recente vergelijkende analyse van DNA suggereert dat deze groep door evolutie zowel vaatweefsel als wortels kan hebben verloren, en eigenlijk nauw verwant is aan varens.

Met hun grote bladeren, varens zijn de meest herkenbare zaadloze vaatplanten ([link]). Ongeveer 12.000 soorten varens leven in omgevingen variërend van tropen tot gematigde bossen. Hoewel sommige soorten in droge omgevingen overleven, zijn de meeste varens beperkt tot vochtige en schaduwrijke plaatsen. Ze verschenen in het fossielenbestand tijdens het Devoon (416-359 miljoen jaar geleden) en breidden zich uit tijdens het Carboon, 359-299 miljoen jaar geleden ([link]).

Bekijk deze video die de levenscyclus van een varen illustreert en evalueer je kennis.

Landschapsontwerper Kijkend naar de goed aangelegde tuinen met bloemen en fonteinen in koninklijke kastelen en historische huizen van Europa, is het duidelijk dat de makers van die tuinen meer wisten dan kunst en design. Ze waren ook bekend met de biologie van de planten die ze kozen. Landschapsontwerp heeft ook sterke wortels in de traditie van de Verenigde Staten. Een goed voorbeeld van vroeg Amerikaans klassiek design is Monticello, het privélandgoed van Thomas Jefferson naast zijn vele andere interesses, Jefferson behield een passie voor plantkunde. De landschapsindeling kan een kleine privéruimte omvatten, zoals openbare ontmoetingsplaatsen in de achtertuin, zoals Central Park in New York City of een volledig stadsplan, zoals het ontwerp van Pierre L'Enfant voor Washington, DC.

Een landschapsontwerper plant traditionele openbare ruimtes, zoals botanische tuinen, parken, universiteitscampussen, tuinen en grotere ontwikkelingen, evenals natuurlijke gebieden en privétuinen ([link]). Het herstel van natuurlijke plekken die door menselijk ingrijpen zijn aangetast, zoals wetlands, vereist ook de expertise van een landschapsarchitect.

Met zo'n scala aan vereiste vaardigheden, omvat de opleiding van een landschapsontwerper een solide achtergrond in plantkunde, bodemkunde, plantenpathologie, entomologie en tuinbouw. Cursussen in architectuur en ontwerpsoftware zijn ook vereist voor de voltooiing van de opleiding. Het succesvol ontwerpen van een landschap berust op een uitgebreide kennis van plantengroeivereisten, zoals licht en schaduw, vochtgehalte, compatibiliteit van verschillende soorten en gevoeligheid voor ziekteverwekkers en plagen. Mossen en varens zullen bijvoorbeeld gedijen in een schaduwrijk gebied waar fonteinen zorgen voor vochtige cactussen, aan de andere kant zouden ze het in die omgeving niet goed doen. Er moet rekening worden gehouden met de toekomstige groei van de individuele planten om drukte en concurrentie om licht en voedingsstoffen te voorkomen. Het uiterlijk van de ruimte in de tijd is ook een punt van zorg. Vormen, kleuren en biologie moeten in balans zijn voor een goed onderhouden en duurzame groene ruimte. Kunst, architectuur en biologie versmelten in een prachtig ontworpen en uitgevoerd landschap.

Sectie Samenvatting

Zaadloze niet-vasculaire planten zijn klein. De dominante fase van de levenscyclus is de gametofyt. Zonder vaatstelsel en wortels nemen ze water en voedingsstoffen op via al hun blootgestelde oppervlakken. Er zijn drie hoofdgroepen: de levermossen, de hoornmossen en de mossen. Ze zijn gezamenlijk bekend als bryophytes.

Vasculaire systemen bestaan ​​uit xyleemweefsel, dat water en mineralen transporteert, en floëemweefsel, dat suikers en eiwitten transporteert. Met het vasculaire systeem verschenen er bladeren - grote fotosynthetische organen - en wortels om water uit de grond te absorberen. The seedless vascular plants include club mosses, which are the most primitive whisk ferns, which lost leaves and roots by reductive evolution horsetails, and ferns.


What are Bryophytes?

Bryophytes are the most primitive type of plants in nature. They live in moist environments. They show alternation of generations. The gametophytic generation of bryophytes is dominant. The gametophyte is independent and haploid. It consists of a small stem with leaf-like projections termed as pseudo leaves or leafless flattened bodies. Bryophytes anchor to surface through thread-like structures called rhizoids. The gametophyte reproduces sexually, giving rise to a diploid sporophyte. The sporophyte is dependent on the gametophyte.

Figure 01: Bryophytes

Bryophytes depend on water for fertilization. They usually depend on a film of water or splashing of raindrops for transfer of sperms to the egg. Bryophytes produce motile flagellate sperms which are directed to the archegonium. The fertilized egg (zygote) grows out of the gametophyte.


1.4.10.9: Seedless Vascular Plants - Biology

A subscription to J o VE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds .

The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.

If that doesn't help, please let us know.

There are three major groupings covering the plant life on Earth&mdashnonvascular plants, seedless vascular plants, and seed plants.

The seedless vascular plants were the first to evolve specialized vascular systems&mdashan adaptation that helped them become the first tall plants on Earth. Today, seedless vascular plants are represented by lycophytes and monilophytes.

Lycophytes include clubmosses, spikemosses, and quillworts. Notably, none of the lycophytes are true mosses, which are nonvascular plants. Monilophytes include ferns, horsetails, and whisk ferns and their relatives.

Like all plants, seedless vascular plants display an alternation of generations in their life cycle, as shown here using a fern plant as an example.

This means that they spend part of their life cycle as a haploid gametophyte, and the other part as a diploid sporophyte.

Like nonvascular plants, seedless vascular plants reproduce using spores, rather than seeds. The spores are haploid, and are dispersed by structures called sori, clustered on the underside of the leaves.

The sori themselves contain many sporangia. Upon reaching maturity, these sporangia open, dispersing the haploid spores. The spores then grow via mitosis to form the haploid gametophyte.

At the gametophyte stage - which is typically very small and found on or just below the soil surface - haploid gametes are formed by mitosis. A single gametophyte is bisexual and develops two different structures - the antheridia and archegonia - that produce gametes in male and female forms respectively.

Like the nonvascular plants, the male sperm gamete is flagellated and requires water to travel to the female gamete, following a chemical attractant to find the egg.

Because the gametes in a single gametophyte will be genetically identical due to their haploid origin, crosses typically occur between different gametophytes. Ferns can prevent any self-fertilization by having their antheridia and archegonia mature at different times.

Finally, the fertilized egg will grow a new diploid sporophyte from the diploid zygote of the gametophyte, completing the life cycle.

Like seed plants, seedless vascular plants have life cycles dominated by sporophytes. However, unlike either of the other major plant lineages, their smaller gametophytes can live independently&mdashmeaning they do not provide nourishment to the sporophyte, or require it from the sporophyte.

Arguably the key feature of seedless vascular plants is their specialized network of vascular tissue, akin to that of the seed plants. This adaptation allowed them to transport water, nutrients, and other organic materials, and to attain greater sizes&mdashwhich distinguished them from their nonvascular relatives.

34.3: Seedless Vascular Plants

Seedless Vascular Plants Were the First Tall Plants on Earth

Today, seedless vascular plants are represented by monilophytes and lycophytes. Ferns&mdashthe most common seedless vascular plants&mdashare monilophytes. Whisk ferns (and their relatives) and horsetails are also monilophytes. Lycophytes include club mosses, spikemosses, and quillworts&mdashnone of which are true mosses.

Unlike nonvascular plants, vascular plants&mdashincluding seedless vascular plants&mdashhave an extensive network of vascular tissue comprised of xylem and phloem. Most seedless vascular plants also have true roots and leaves. Furthermore, the life cycles of seedless vascular plants are dominated by diploid spore-producing sporophytes, rather than gametophytes.

However, like nonvascular plants, seedless vascular plants reproduce with spores rather than seeds. Seedless vascular plants are also typically more reproductively successful in moist environments because their sperm require a film of water to reach the eggs.

The Life Cycle of Seedless Vascular Plants

Like animals, seedless vascular plants (and other plants) alternate between meiosis and fertilization during reproduction. Meiosis is a cell division process that produces haploid cells&mdashwhich contain one complete set of chromosomes&mdashfrom a diploid cell&mdashwhich contains two complete sets of chromosomes. Fertilization, by contrast, produces a diploid cell called a zygote through the fusion of haploid cells called gametes&mdashsperm and eggs.

In most animals, only the diploid stage is multicellular, and gametes are the only haploid cells. Plants, however, alternate between haploid and diploid stages that are both multicellular this is called alternation of generations. Alternation of generations is a feature of all sexually reproducing plants, but the relative size and prominence of the haploid and diploid stages differ among plants.

In seedless vascular plants (as well as seed plants), the diploid stage of the life cycle&mdashthe sporophyte&mdashis dominant. For example, what most people recognize as a fern is the large, independent fern sporophyte. Sporophytes produce haploid cells called spores through meiosis.

A spore can germinate and develop into a gametophyte&mdashthe haploid stage of the life cycle&mdashthrough mitosis. Gametophytes produce egg and sperm cells through mitosis (unlike animals, which produce gametes through meiosis). Most seedless vascular plants produce one type of spore that gives rise to a bisexual gametophyte. The gametophytes are smaller and less structurally complex than the sporophytes, but they can photosynthesize and do not depend on the sporophyte for nourishment or protection.

Egg and sperm cells fuse through fertilization, forming a diploid zygote. The zygote divides through mitosis to generate the familiar, fronded fern sporophyte&mdashcontinuing the cycle.

Jones, Victor A.s., and Liam Dolan. 2012. "The Evolution of Root Hairs and Rhizoids." Annals of Botany 110 (2): 205&ndash12. [Source]

Pittermann, Jarmila, Craig Brodersen, and James E. Watkins. 2013. "The Physiological Resilience of Fern Sporophytes and Gametophytes: Advances in Water Relations Offer New Insights into an Old Lineage." Grenzen in de plantenwetenschappen 4. [Source]

Sigel, Erin M., Eric Schuettpelz, Kathleen M. Pryer, and Joshua P. Der. 2018. "Overlapping Patterns of Gene Expression Between Gametophyte and Sporophyte Phases in the Fern Polypodium Amorphum (Polypodiales)." Grenzen in de plantenwetenschappen 9 (September). [Source]


The Transition From Aquatic to Terrestrial Environments

Although it is not certain when plants first arose, it appears that they did so during a time when the Earth's climate was changing. Likely, those areas where plants evolved was subject to periods of saturation and periods of drying, and characteristics that enabled some species to better survive during the dry periods evolved slowly. Adaptation to the drier conditions eventually enabled early plants to colonize the land. To fully appreciate the huge advantages that terrestrial migration had for plant development, it is necessary to understand the differences between aquatic and terrestrial environments with respect to requirements for plant growth.


Apical Meristems

Shoots and roots of plants increase in length through rapid cell division in a tissue called the apical meristem, which is a small zone of cells found at the shoot tip or root tip (see the figure below). The apical meristem is made of undifferentiated cells that continue to proliferate throughout the life of the plant. Meristematic cells give rise to all the specialized tissues of the organism. Elongation of the shoots and roots allows a plant to access additional space and resources: light in the case of the shoot, and water and minerals in the case of roots. A separate meristem, called the lateral meristem, produces cells that increase the diameter of tree trunks.

Addition of new cells in a root occurs at the apical meristem. Subsequent enlargement of these cells causes the organ to grow and elongate. The root cap protects the fragile apical meristem as the root tip is pushed through the soil by cell elongation.


Introduction to Vascular Plant Structure

Feature image. Plant anatomy sections. Left: Cross section of a polyarch root of Aeglopsis chevalieri, a plant in the citrus family (Rutaceae) of angiosperms. Center: Cross section of a woody stem of kenaf (Hibisicus cannabinus, an angiosperm). Right: Epidermis of a leaf of redgal (Morinda royoc, an angiosperm). Credits: Aeglopsis chevalieri Swingle (SV422), Hibiscus cannabinus L. (C8), and Morinda roioc (F24) (University of Miami Swingle Plant Anatomy Reference Collection, not under copyright in the United States). Images modified from originals.

What are vascular plants (tracheophytes)?

Most land plants are tracheophytes, or vascular plants. Their defining feature is the presence of vascular tissue, or specialized tissue that conducts food (floëem) and water (xyleem). When considered in a phylogenetic context or in the fossil record, tracheophytes can be more specifically defined by the origin of a type of water-conducting cell known as a tracheid. The first evidence for tracheids shows up in the fossil record in the Silurian period. Tracheophytes later diversified structurally, with many key innovations appearing by the end of the Devonian period, such as leaves and wood. The dominant life stage in most vascular plants is the sporophyte, or the diploid, spore-producing plant.

Vascular tissue. Left: Cross section of a vascular bundle in the stem of clover (Trifolium, an angiosperm) showing food-conducting phloem and water-conducting xylem. Right: Detail of portion of the tracheids in pine (Pinus, a conifer) wood, radial section (longitudinal section on the radius of the axis) note the characteristic circular-bordered pits typical of conifer tracheids. Credits: Cortex and pith in Trifolium stem and Circular bordered pits in Pinus wood (Fayette A. Reynolds M.S./Berkshire Community College Bioscience Library, via flickr, CC0 1.0/Public Domain Dedication).

Living tracheophytes belong to one of two major sister groups: 1) The lycophytes (clubmosses and relatives) and 2) The euphyllophytes (ferns, horsetails, and seed plants). The lycophytes, ferns, and horsetails are free-sporing (seedless) vascular plants sometimes collectively called pteridophytes. These plants share certain plesiomorophic or ancestral structural and developmental characteristics. Thus, it is sometimes useful when discussing the comparative sporophyte structure of vascular plants to contrast the paraphyletic pteridophytes with the monophyletic spermatophytes, or seed plants. Furthermore, while bedektzadigen (flowering plants) are a group of seed plants, they have many of their own unique structural characteristics that set them apart from gymnosperms (the group made up of non-angiospermous seed plants).

Relationships among major extant land plant groups. This phylogenetic tree shows the relative relationships among extant land plants, with emphasis on vascular plant groups. Note that the relationships among extant gymnosperm groups is shown as unresolved. Recent molecular phylogenetic analyses indicate that extant gymnosperms are monophyletic this contradicts the traditional view that extant gymnosperms are a paraphyletic group. Regardless, gymnosperms are paraphyletic when extinct groups are included. Credit: E.J. Hermsen (DEAL).

Overview of sporophyte structure

The study of plant structure includes morfologie, the study of form, and anatomie, the study of internal structure (cells, tissues, etc.). Paleobotany uses both of these disciplines in order to analyze fossil plants.

Organs & organ systems of the plant body

The vascular plant sporophyte (hereafter, simply called the plant) includes three basic categories of non-reproductive, or vegetative, organen. These are the roots, stems, and leaves. Roots are organs that typically occur belowground and anchor the plant in the soil. They also function in absorbing water and sometimes in storage. Stems are often (although not always) aboveground structures. Stems bear the leaves, and also serve as conduits between roots and leaves. Finally, leaves are lateral appendages on the stem. Their main function is photosynthesis. A stem and its leaves together are known as a schieten.

Plant organs can be grouped into two organ systems. All the shoots (stems and leaves) of a plant are together known as the shoot system, whereas all the roots together comprise the root system. Sporangia (spore-producing structures) are borne on modified leaves or shoots thus, sporangium-bearing organs can also be considered part of the shoot system.

Vegetative organs and organ systems of the vascular plant sporophyte. The shoot system includes al of the stems, leaves, and reproductive structures (sporangia, cones, flowers, etc.). The root system includes all of the roots. Credit: E.J. Hermsen (DEAL).

Groei

Groei is the process by which a plant increases in size (length, height, or girth) through cell division (adding new cells) and cell expansion. Active cell division is typically concentrated in regions known as meristemen. As cells are distanced from the meristems by new growth, they begin to differentiate. Differentiatie is the process by which a cell takes on a specific identity and function in the plant body. Once a cell is fully differentiated, or mature, it often does not—and in many cases cannot—divide further.

Vascular plant sporophytes have two major categories of meristems that contribute to growth: apical and lateral. However, other types of meristems may contribute to growth of stems and expansion of leaves (e.g., intercalary meristems, marginal meristems).

Apicale meristemen

Apical meristems are meristems at the tips of roots and stems that add length to these organs growth from apical meristems is known as primaire groei. Primary growth also produces the leaves. De primaire meristemenprotoderm, grondmeristeem, en progamium—include partially differentiated cells. The primary meristems can be found in regions still undergoing growth between the apical meristem proper and the fully mature tissues of the stem, leaf, and root. They correspond to the three tissue systems of vascular plants (discussed below).

Apical and primary meristems. Left: Longitudinal section of the shoot apex of coleus (Plectranthus, an angiosperm), showing the shoot apical meristem and primary meristems the horn-like projects to either side of the apical meristem are developing leaves. Right: Longitudinal section of the root apex of wheat (Triticum) the root apical meristem is immediately above the root cap. Credits: Coleus shoot tip and wheat root tip (BlueRidgeKitties, via flickr, CC BY-NC-SA 2.0). Images modified from originals.

Lateral meristems (cambia)

Lateral meristems, also called cambia of secundaire meristemen, are located within roots and stems and increase the diameter of these structures. Growth from cambia is known as secundaire groei. Living pteridophytes do not have secondary growth. Seed plants may or may not have secondary growth, depending on the taxon.

A woody stem or root has two major concentric regions hout is surrounded by blaffen. In a typical woody seed plant, two types of lateral meristems contribute cells to these regions. De vascular cambium is a layer of dividing cells between the wood and the bark. It produces vascular tissue to its interior (xylem) and to its exterior (phloem), thus contributing to the growth of both the wood and the bark. De cork cambium develops within the bark and most notably adds layers of protective cork to the bark.

Bark encompasses the entire region outside of the vascular cambium. In addition to tissues produced by the cambia, it may also include tissues produced by primary growth. Wood is made up entirely of xylem (more specifically, secondary xylem, or xylem produced by secondary growth).

Vascular cambium. Cross section of a woody pine (Pinus) stem. The vascular cambium is a layer of dividing cells located between the wood and the bark. Note that the vascular cambium produces cells both to its inside and its outside the cells are produced in neat rows. In this young stem, much primary tissue is still present in the bark and there is no well-developed cork layer. For a good example of cork, see the cross section of birthwort (Aristolochia) periderm below. Credit: Four year Pinus (Fayette A. Reynolds M.S./Berkshire Community College Bioscience Image Library, via flickr, CC0 1.0/Public Domain Dedication). Image modified from original.

Tissues & tissue systems

Tissues are regions of cells in the plant body that are functionally and physically connected to one another. There are two basic categories of tissues in the plant body, eenvoudig en complex. Simple tissues are made up of one type of cell, whereas complex tissues include more than one type of cell. Tissues can also be classified as primaire weefsels of secondary tissues. Primary tissues are produced by growth from the apical and primary meristems, whereas secondary tissues are produced by growth from the cambia.

Tissues can further be grouped into tissue systems. Tissue systems may include more than one type of tissue. The three tissue systems and their tissues are:

Dermal tissue system

The dermal tissue system covers the outer surface of the plant body. The primary dermal tissue is the opperhuid, which matures from the protoderm. The epidermis is typically one cell layer thick and primarily made up of epidermaal cellen. The secondary dermal tissue is the periderm, which is produced by the cork cambium and makes up part of the bark in woody plants. Periderm consists of multiple layers of cells, including outer layers of protective cork cellen (which are dead when mature), the cork cambium, and a typically thin inner zone of living cells. The dermal tissues are complex (made up of more than one cell type).

Vasculair weefselsysteem

The vascular tissue system (less often called the fascicular tissue system) conducts food and water through the plant body. The two types of vascular tissue are phloem, or the food-conducting tissue, and xylem, or the water-conducting tissue. Phloem and xylem are complex tissues and include conducting cells and other cell types. The conducting cells are sieve elements in the phloem and tracheaire elementen in the xylem (a tracheid is a type of tracheary element). Vascular tissue can be primary or secondary, depending on its origin. If it matures from the procambium, it is primary if it develops from the vascular cambium, it is secondary.

In leaves, vascular tissue is often arranged into one or more veins of vascular bundles (strands) that may form complex networks. The veins are surrounded by a region of ground tissue (discussed below) called the mesofyl.

Arrangement of vascular tissue in a leaf. Left: Diagram of a leaf, with the petiole (stalk) and veins in purple the entire expanded portion of the leaf in which the veins are embedded is the blade. The dotted line indicates where the leaf would be cut to make a cross-section. Right: Cross section of leaf blade showing the vascular bundles embedded in the mesophyll. Credit: E.J. Hermsen (DEAL).

In the stem, the arrangement of primary vascular tissue varies. It can be arranged, for example, in a solid cylinder (protostele), a hollow cylinder surrounding a central pith (siphonostele), or in separate vascular bundles around a pith (eustele). The primary vascular tissue of the root typically takes the form of a protostele (solid cylinder) with a central strand of lobed xylem and phloem between the lobes of xylem.

Arrangement of primary vascular tissue in axes (stems and roots). The diagrams above show axes (roots or stems) in cross section (transverse section). Left: Protostele, solid vascular tissue with no pith this arrangement is typical of roots and of lycophyte stems. Center: Siphonostele, vascular tissue in a ring surrounding a pith this arrangement is typical of fern stems. Right: Eustele, vascular tissue in bundles surrounding a pith this arrangement is typical of seed plant stems. Credit: E.J. Hermsen (DEAL).

In stems and roots with secondary growth, the secondary xylem typically forms a continuous ring internal to a continuous ring of secondary phloem. The xylem and phloem are separated by a thin vascular cambium, or layer of undifferentiated dividing cells. Secondary xylem is also known as wood. All tissues external to the vascular cambium are part of the bark. Thus, secondary phloem is part of the bark.

Relative arrangement of secondary tissues in a mature woody stem. This diagram shows the relative arrangement of secondary tissues in a mature seed plant stem in cross section. Note that some of the primary tissues are retained in the center of the woody stem. The yellow arrows show the directions of cell division that add cells to the secondary phloem and secondary xylem. A woody root would be similar in anatomy, except that the center of the stem would be made up of a lobed strand of primary xylem with no pith. In young woody stems, some primary tissues may be retained between the secondary phloem and the periderm (see the cross section of a young pine stem above on this page for an example). These are often crushed and destroyed/sloughed off as the stem ages. Credit: E.J. Hermsen (DEAL).

Ground tissue system

The ground tissue system (also called the fundamental tissue system) fills in the spaces in the plant body between the dermal and vascular tissues it develops from the ground meristem. Ground tissue is typically primary tissue. It can be found primarily in the following regions of the plant body:

  • Cortex: The region between the epidermis and the vascular tissue in the stem and root.
  • Pith: The region in the center of the stem, internal to the vascular tissue (not always present).
  • Mesophyll: Occurs between and around the vascular bundles of the leaf.

In addition, ground tissue occurs between the vascular bundles in stems with separate vascular bundles, such as stems with eusteles.

There are three types of ground tissue: parenchym, collenchym, en sclerenchym. They are simple tissues. The cells that make up these tissues share the name of their respective tissue type: parenchyma cells, collenchyma cells, en sclerenchyma cells. Parenchyma cells often have thin cell walls, whereas collenchyma and sclerenchyma cells have thicker cell walls. Collenchyma adds support to non-woody stems and leaves, whereas rigid sclerenchyma cells often function in support or protection. Parenchyma is versatile, and functions in photosynthesis, storage, healing, etc.

Note: Parenchyma cells and sclerenchyma cells do not occur only in the ground tissue system. They can also be found in the vascular tissue.


Life Cycle of Seedless Vascular Plants

Unlike nonvascular plants, all vascular plants&mdashincluding seedless vascular plants&mdashhave a dominant sporophyte generatie. Seedless vascular plants include clubmosses and ferns. Figuur below shows a typical fern life cycle.

In the life cycle of a fern, the sporophyte generation is dominant.

A mature sporophyte fern has the familiar leafy bladeren. The undersides of the leaves are dotted with clusters of sporangia. Sporangia produce spores that develop into tiny, heart-shaped gametophytes. Gametophytes have antheridia en archegonia. Antheridia produce sperm with many cilia archegonia produce eggs. Fertilization occurs when sperm swim to an egg inside an archegonium. The resulting zygote develops into an embryo that becomes a new sporophyte plant. Then the cycle repeats.


1.4.10.9: Seedless Vascular Plants - Biology

BOTANY LS1203 - PLANT BIOLOGY

Features of Vascular Plants:
1) chl a, chl b, carotenoids, starch, cellulose walls
2) well developed cuticle functional stomata
3) lignin: xylem, fibers, sclereids
upright growth on land
large leaves
roots for anchorage and absorption + conduction of soil minerals and water
4) sporic life cycle
7) sporophyte is dominant generation and can be long lived
8) seedless plants have an independent gametophyte seed plants have a dependent gametophyte

Extant Seedless Vascular Plants
Ferns (Polypodiophyta)
Horsetails ( Equisetophyta)
Whisk Ferns (Psilotophyta)
Club Mosses, Quillwort (Lycophyta)
Note: These are the phyla used in your textbook. A new classification puts the extant seedless vascular plants in two phyla: Lycopodiophyta (club mosses, quillwort) and Pteridophyta (ferns, whisk ferns, horsetails)

Extant Seed Plants
Gymnosperms and Angiosperms

Conifers (Pinophyta) = the cone bearers: pine, spruce, fir, redwood, cedar, juniper
Cycads (Cycadophyta) = cycads, sago palm (not true palms, which are angiosperms)
Ginkgo (Ginkgophyta) = Ginkgo biloba is only extant species
Gnetophytes (Gnetophyta) = includes Ephedra (Mormon tea), Welwitschia, en Gnetum
Flowering plants (Magnoliophyta)


1.4.10.9: Seedless Vascular Plants - Biology


Copyright information:
The images contained in the COMMON PLANTS of WISCONSIN web site may be freely used for non-profit, educational purposes, as long as complete citation information is included.

Use in any copyrighted document or any web site is prohibited without specific permission of the University of Wisconsin - Stevens Point Department of Biology. Please contact Webmaster for more information.


Bekijk de video: Basisstof 6 Wortels, stengels en bladeren (Januari- 2022).