14.2: Mimea isiyo na mbegu

Aina ya ajabu ya mimea isiyo na mbegu hujumuisha mazingira ya duniani. Mosses hukua juu ya miti ya miti, na farasi (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)) huonyesha shina zao zilizounganishwa na majani ya spindly kwenye sakafu ya misitu. Hata hivyo, mimea isiyo na mbegu inawakilisha sehemu ndogo tu ya mimea katika mazingira yetu. Miaka milioni mia tatu iliyopita, mimea isiyo na mbegu iliongoza mazingira na ilikua katika misitu mikubwa ya mvua ya kipindi cha Carboniferous. Miili yao ya kuoza iliunda amana kubwa za makaa ya mawe tunayopiga leo.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Mimea isiyo na mbegu kama farasi hizi (Equisetum sp.) kustawi katika mazingira yenye uchafu, kivuli chini ya mti wa mti ambapo ukavu ni tukio la kawaida. (mikopo: Jerry Kirkhart)

Bryophytes

Bryophytes, kikundi kisicho rasmi cha mimea isiyo ya kawaida, ni jamaa ya karibu zaidi ya mimea ya mapema duniani. Bryophytes ya kwanza labda ilionekana katika kipindi cha Ordovician, karibu miaka milioni 490 iliyopita. Kwa sababu ya ukosefu wa lignini-polymer mgumu katika kuta za seli katika shina za mimea ya vasili-na miundo mingine ya sugu, uwezekano wa bryophytes kutengeneza fossils ni ndogo sana, ingawa baadhi ya spora zilizoundwa na sporopollenini zimegunduliwa ambazo zimehusishwa na bryophytes mapema. Kwa kipindi cha Silurian (miaka milioni 440 iliyopita), hata hivyo, mimea ya mishipa ilikuwa imeenea katika mabara yote. Ukweli huu hutumiwa kama ushahidi kwamba mimea isiyo na mishipa lazima iwe kabla ya kipindi cha Silurian.

Kuna takriban aina 18,000 za bryophytes, ambazo zinastawi zaidi katika makazi yenye majivu, ingawa baadhi hukua katika jangwa. Wao hufanya flora kubwa ya mazingira yasiyofaa kama tundra, ambapo ukubwa wao mdogo na uvumilivu wa kukausha hutoa faida tofauti. Hawana seli maalumu zinazofanya maji yanayotokana na mimea ya mishipa, na kwa ujumla hawana lignin. Katika bryophytes, maji na virutubisho huzunguka ndani ya seli maalum za kufanya. Ingawa jina la nontracheophyte ni sahihi zaidi, bryophytes hujulikana kama mimea isiyo ya kawaida.

Katika bryophyte, viungo vyote vya kujiendesha vinavyojulikana ni vya viumbe vya haploid, au gametophyte. Sporophyte ya diploid haionekani sana. Gametes iliyoundwa na bryophytes kuogelea kwa kutumia flagella. Sporangium, muundo wa uzazi wa kijinsia wa kijinsia, umepo katika bryophytes. Mtoto pia hubakia kushikamana na mmea wa mzazi, ambao huimarisha. Hii ni tabia ya mimea ya ardhi.

Bryophytes imegawanywa katika mgawanyiko mitatu (katika mimea, kiwango cha taxonomic “mgawanyiko” hutumiwa badala ya phylum): liverworts, au Marchantiophyta; hornworts, au Anthocerotophyta; na mosses, au Bryophyta ya kweli.

Liverworts

Liverworts (Marchantiophyta) inaweza kutazamwa kama mimea inayohusiana kwa karibu zaidi na babu iliyohamia ardhi. Liverworts wamekoloni makazi mengi duniani na mseto kwa aina zaidi ya 6,000 zilizopo (Kielelezo\(\PageIndex{2}\) a). Baadhi gametophytes fomu lobate miundo ya kijani, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\) b. Sura hiyo ni sawa na lobes ya ini na, kwa hiyo, hutoa asili ya jina la kawaida lililopewa mgawanyiko.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): (a) Mchoro wa 1904 wa liverworts unaonyesha aina mbalimbali za fomu zao. (b) Liverwort, Lunularia cruciata, inaonyesha lobate yake, thallus gorofa. Viumbe katika picha ni katika hatua ya gametophyte.

Hornworts

Hornworts (Anthocerotophyta) wamekoloni aina mbalimbali za makazi kwenye ardhi, ingawa hawajawahi mbali na chanzo cha unyevu. Kuna aina 100 zilizoelezwa za hornworts. Awamu kubwa ya mzunguko wa maisha ya hornworts ni gametophyte fupi, ya bluu-kijani. Sporophyte ni tabia inayofafanua ya kikundi. Ni muundo mrefu na mwembamba wa bomba unaojitokeza kutoka kwa gametophyte ya mzazi na inaendelea kukua katika maisha yote ya mmea (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Hornworts kukua sporophyte ndefu na nyembamba. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Jason Hollinger)

Mosses

Zaidi ya spishi 12,000 za mosses zimeorodheshwa. Makazi yao yanatofautiana kutoka tundra, ambako ni mimea kuu, hadi chini ya misitu ya kitropiki. Katika tundra, rhizoids yao isiyojulikana huwawezesha kufunga kwenye substrate bila kuchimba kwenye udongo uliohifadhiwa. Wao hupunguza mmomonyoko wa ardhi, kuhifadhi unyevu na virutubisho vya udongo, na kutoa makazi kwa wanyama wadogo na chakula cha mimea kubwa, kama vile ng'ombe wa musk. Mosses ni nyeti sana kwa uchafuzi wa hewa na hutumiwa kufuatilia ubora wa hewa. Uelewa wa mosses kwa chumvi za shaba hufanya chumvi hizi kuwa kiungo cha kawaida cha misombo inayouzwa ili kuondokana na mosses katika lawns (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Moss hii ya kijani ya manyoya ina sporophytes nyekundu-kahawia kukua zaidi. (mikopo: “Lordgrunt” /Wikimedia Commons)

Mimea ya Mishipa

Mimea ya mishipa ni kundi kubwa na la wazi zaidi la mimea ya ardhi. Kuna aina 275,000 za mimea ya mishipa, ambayo inawakilisha zaidi ya asilimia 90 ya mimea ya Dunia. Uvumbuzi kadhaa wa mageuzi huelezea mafanikio yao na kuenea kwao kwa makazi mengi.

Tishu za Vascular: Xylem na Phloem

Fossils ya kwanza inayoonyesha uwepo wa tishu za mishipa ni tarehe ya kipindi cha Silurian, karibu miaka milioni 430 iliyopita. Mpangilio rahisi wa seli za conductive inaonyesha mfano wa xylem katikati iliyozungukwa na phloem. Xylem ni tishu zinazohusika na usafiri wa umbali mrefu wa maji na madini, uhamisho wa sababu za ukuaji wa maji kutoka kwa viungo vya awali hadi viungo vya lengo, na uhifadhi wa maji na virutubisho.

Aina ya pili ya tishu za mishipa ni phloem, ambayo husafirisha sukari, protini, na solutes nyingine kupitia mmea. Seli za phloem zinagawanywa katika vipengele vya ungo, au kufanya seli, na tishu zinazounga mkono. Pamoja, tishu za xylem na phloem huunda mfumo wa mishipa ya mimea.

Mizizi: Msaada kwa Plant

Mizizi haihifadhiwa vizuri katika rekodi ya mafuta; hata hivyo, inaonekana kwamba walionekana baadaye katika mageuzi kuliko tishu za mishipa. Uendelezaji wa mtandao mkubwa wa mizizi uliwakilisha kipengele kipya muhimu cha mimea ya mishipa. Rhizoids nyembamba zimeunganishwa na bryophytes kwenye substrate. Vipande vyao vyema havikutoa nanga kali kwa mmea; wala hawakunyonya maji na virutubisho. Kwa upande mwingine, mizizi, na mfumo wao maarufu wa tishu za mishipa, kuhamisha maji na madini kutoka kwenye udongo hadi kwenye mmea wote. Mtandao mkubwa wa mizizi inayoingia ndani ya ardhi kufikia vyanzo vya maji pia huimarisha miti kwa kutenda kama ballast na nanga. Mizizi mingi huanzisha uhusiano wa usawa na fungi, na kutengeneza mycorrhizae. Katika mycorrhizae, hyphae ya vimelea inakua karibu na mizizi na ndani ya mizizi karibu na seli, na katika baadhi ya matukio ndani ya seli. Hii inafaidika mmea kwa kuongeza sana eneo la uso kwa ajili ya kunyonya.

Majani, Sporophylls, na Strobili

Hatua ya tatu inaashiria mimea ya mishipa isiyo na mbegu. Kufuatana na umaarufu wa sporophyte na maendeleo ya tishu za mishipa, kuonekana kwa majani ya kweli kuboresha ufanisi wa photosynthetic. Majani huchukua jua zaidi na eneo lao la kuongezeka.

Mbali na photosynthesis, majani yana jukumu jingine katika maisha ya mimea. Pinecones, fronds kukomaa ya ferns, na maua yote ni sporophylls-majani kwamba walikuwa iliyopita kimuundo kubeba sporangia. Strobili ni miundo iliyo na sporangia. Wao ni maarufu katika conifers na hujulikana kwa kawaida kama mbegu: kwa mfano, mbegu za pine za miti ya pine.

Mimea ya Mishipa isiyo na mbegu

Kwa kipindi cha Devonian cha Marehemu (miaka milioni 385 iliyopita), mimea ilikuwa imebadilika tishu za mishipa, majani yaliyofafanuliwa vizuri, na mifumo ya mizizi. Kwa faida hizi, mimea iliongezeka kwa urefu na ukubwa. Katika kipindi cha Carboniferous (miaka milioni 359—299 iliyopita), misitu ya mabwawa ya mosses ya klabu na farasi, huku baadhi ya vielelezo vinavyofikia zaidi ya mita 30, vilifunika sehemu kubwa ya ardhi. Misitu hii ilitoa kupanda kwa amana kubwa ya makaa ya mawe ambayo ilitoa Carboniferous jina lake. Katika mimea isiyo na mbegu, sporophyte ikawa awamu kubwa ya maisha.

Maji bado yanahitajika kwa ajili ya mbolea ya mimea isiyo na mbegu, na wengi hupendeza mazingira ya unyevu. Mimea ya mishipa isiyo na mbegu ya kisasa ni pamoja na mosses ya klabu, farasi, ferns, na ferns za whisk.

klabu Mosses

Mosses ya klabu, au Lycophyta, ni kundi la kwanza la mimea isiyo na mbegu. Waliongoza mazingira ya kipindi cha Carboniferous, wakiongezeka katika miti mirefu na kutengeneza misitu mikubwa ya mvua. Leo klabu mosses ni diminutive, mimea evergreen yenye shina (ambayo inaweza kuwa matawi) na majani madogo aitwaye microphylls (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Mgawanyiko wa Lycophyta una aina karibu na 1,000, ikiwa ni pamoja na quillworts (Isoetales), klabu mosses (Lycopodiales), na mosses ya Mwiba (Selaginellales): hakuna ambayo ni moss ya kweli.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Lycopodium clavatum ni klabu moss. (mikopo: Cory Zanker)

horsetails

Ferns na ferns whisk ni ya mgawanyiko Pterophyta. Kikundi cha tatu cha mimea katika Pterophyta, farasi, wakati mwingine huwekwa tofauti na ferns. Farasi huwa na jenasi moja, Equisetum. Wao ni waathirika wa kundi kubwa la mimea, inayojulikana kama Arthrophyta, ambayo ilizalisha miti mikubwa na misitu yote ya mabwawa katika Carboniferous. Mimea hupatikana katika mazingira ya uchafu na mabwawa (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Horsetails kustawi katika Marsh. (mikopo: Myriam Feldman)

Shina la farasi lina sifa ya kuwepo kwa viungo, au nodes: kwa hiyo jina la Arthrophyta, ambalo linamaanisha “mmea uliojiunga”. Majani na matawi hutoka kama whorls kutoka pete sawasawa spaced. Majani ya umbo la sindano hayakuchangia sana photosynthesis, ambayo wengi hufanyika katika shina la kijani (Kielelezo\(\PageIndex{7}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{7}\): Majani mazuri yanayotoka kwenye viungo yanaonekana kwenye mmea wa farasi. (mikopo: Myriam Feldman)

Ferns na Whisk Ferns

Ferns huchukuliwa kama mimea ya mishipa isiyo na mbegu na sifa za kuonyesha zinazoonekana katika mimea ya mbegu. Ferns huunda majani makubwa na mizizi ya matawi. Kwa upande mwingine, ferns ya whisk, psilophytes, hawana mizizi na majani, ambayo labda yalipotea na kupunguza mabadiliko. Kupunguza mabadiliko ni mchakato ambao uteuzi wa asili hupunguza ukubwa wa muundo usiofaa tena katika mazingira fulani. Photosynthesis hufanyika katika shina la kijani la fern ya whisk. Vipande vidogo vya njano vinaunda kwenye ncha ya shina la tawi na vyenye sporangia. Whisk ferns wamekuwa classified nje ferns kweli; hata hivyo, hivi karibuni kulinganisha uchambuzi wa DNA unaonyesha kwamba kundi hili inaweza kuwa wamepoteza wote tishu mishipa na mizizi kwa njia ya mageuzi, na kwa kweli ni karibu kuhusiana na ferns.

Kwa mipaka yao kubwa, ferns ni mimea ya mishipa isiyo na mbegu inayojulikana kwa urahisi (Kielelezo\(\PageIndex{8}\)). Takriban aina 12,000 za ferns huishi katika mazingira kuanzia tropiki hadi misitu yenye joto. Ingawa baadhi ya spishi huishi katika mazingira kavu, ferns nyingi zimezuiwa kwenye maeneo yenye unyevunyevu na yenye kivuli. Walifanya muonekano wao katika rekodi ya mafuta wakati wa kipindi cha Devonian (miaka milioni 416—359 iliyopita) na kupanua wakati wa kipindi cha Carboniferous, miaka milioni 359—299 iliyopita (Kielelezo\(\PageIndex{9}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{8}\): Baadhi ya mifano ya aina hii fupi-fern inaweza kukua mrefu sana. (mikopo: Adrian Pingstone)

Kielelezo\(\PageIndex{9}\): Chati hii inaonyesha kijiolojia wakati wadogo, kuanzia na Eon kabla ya Archean 3800 milioni iliyopita na kuishia na kipindi Quaternary katika wakati huu. (mikopo: mabadiliko ya kazi na USGS)

DHANA KATIKA HATUA

Tazama video hii inayoonyesha mzunguko wa maisha ya fern na tathmini ujuzi wako.

Kazi katika hatua: Landscape Designer

Kuangalia bustani zilizowekwa vizuri za maua na chemchemi zinazoonekana katika majumba ya kifalme na nyumba za kihistoria za Ulaya, ni wazi kwamba wabunifu wa bustani hizo walijua zaidi ya sanaa na kubuni. Pia walikuwa wanafahamu biolojia ya mimea waliyochagua. Mazingira ya kubuni pia ina mizizi imara katika utamaduni wa Marekani. Mfano mkuu wa kubuni mapema ya Marekani classical ni Monticello, mali binafsi Thomas Jefferson; kati ya maslahi yake mengine mengi, Jefferson aliendelea shauku kwa botania. Mpangilio wa mazingira unaweza kuhusisha nafasi ndogo ya kibinafsi, kama bustani ya mashamba; maeneo ya kukusanya umma, kama Central Park katika jiji la New York; au mpango mzima wa mji, kama mpango wa Pierre L'Enfant kwa Washington, DC.

Muumbaji wa mazingira atapanga nafasi za jadi za umma-kama bustani za mimea, mbuga, vyuo vikuu vya chuo, bustani, na maendeleo makubwa-pamoja na maeneo ya asili na bustani binafsi (Kielelezo\(\PageIndex{10}\)). Kurejeshwa kwa maeneo ya asili yaliyoingizwa na kuingilia kati ya binadamu, kama vile maeneo ya mvua, pia inahitaji utaalamu wa mtengenezaji wa mazingira.

Kwa aina hiyo ya ujuzi unaohitajika, elimu ya mtengenezaji wa mazingira inajumuisha historia imara katika botania, sayansi ya udongo, ugonjwa wa mimea, entomology, na kilimo cha maua. Kazi katika usanifu na programu ya kubuni pia inahitajika kwa kukamilisha shahada. Ufanisi wa kubuni wa mazingira hutegemea ujuzi mkubwa wa mahitaji ya ukuaji wa mimea, kama vile mwanga na kivuli, viwango vya unyevu, utangamano wa aina tofauti, na uwezekano wa vimelea na wadudu. Kwa mfano, mosses na ferns zitastawi katika eneo la kivuli ambako chemchemi hutoa unyevu; cacti, kwa upande mwingine, bila nauli vizuri katika mazingira hayo. Ukuaji wa baadaye wa mimea ya mtu binafsi lazima uzingatiwe ili kuepuka kuongezeka na ushindani wa mwanga na virutubisho. Kuonekana kwa nafasi kwa muda pia kuna wasiwasi. Maumbo, rangi, na biolojia lazima iwe na usawa kwa nafasi iliyohifadhiwa vizuri na endelevu ya kijani. Sanaa, usanifu, na biolojia mchanganyiko katika mazingira uzuri iliyoundwa na kutekelezwa.

Kielelezo\(\PageIndex{10}\): Bustani hii ya chuo iliundwa na wanafunzi katika idara ya kilimo cha maua na mandhari ya chuo. (mikopo: Myriam Feldman)

Muhtasari wa sehemu

Mimea isiyo na mbegu isiyo na mbegu ni ndogo. Hatua kubwa ya mzunguko wa maisha ni gametophyte. Bila mfumo wa mishipa na mizizi, hupata maji na virutubisho kupitia nyuso zao zote zilizo wazi. Kuna makundi matatu makuu: liverworts, hornworts, na mosses. Wao hujulikana kwa pamoja kama bryophytes.

Mifumo ya mishipa inajumuisha tishu za xylem, ambazo husafirisha maji na madini, na tishu za phloem, ambazo husafirisha sukari na protini. Kwa mfumo wa mishipa, kulionekana majani-viungo vikubwa vya photosynthetic- na mizizi ili kunyonya maji kutoka ardhini. Mimea isiyo na mbegu ni pamoja na mosses ya klabu, ambayo ni ya kwanza zaidi; whisk ferns, ambayo ilipoteza majani na mizizi kwa mageuzi ya kupunguza; farasi, na ferns.

faharasa

klabu moss

kikundi cha mwanzo cha mimea isiyo na mbegu

fern

mmea usio na mbegu ambao huzalisha fronds kubwa; kikundi cha juu zaidi cha mimea isiyo na mbegu

hornwort

kikundi cha mimea isiyo ya vascular ambayo stomata inaonekana

horsetail

mmea usio na mbegu unaojulikana na shina la jointed

liverwort

kikundi cha kwanza cha mimea isiyo ya vascular

kuvumwani

kikundi cha mimea ambayo mfumo wa conductive wa primitive unaonekana

phloem

tishu mishipa kuwajibika kwa ajili ya usafiri wa sukari, protini, na solutes nyingine

sporophyll

jani limebadilishwa kimuundo ili kubeba sporangia

strobili

miundo kama koni ambayo ina sporangia

whisk fern

mbegu mishipa kupanda kwamba waliopotea mizizi na majani na kupunguza mabadiliko

xylem

tishu mishipa kuwajibika kwa ajili ya usafiri wa umbali mrefu wa maji na virutubisho

Wachangiaji na Majina

• Template:ContribOpenStaxConcepts