SPERMATOFYTEN OF PHANEROGAMEN: KENMERKEN, CLASSIFICATIE, EVOLUTIE - BIOLOGIE - 2026

De espermatofitas of bloeiende planten, ook wel 'zaadplanten' genoemd, zijn een grote monofyletische lijn van planten die behoren tot de groep van lignofitas (houtachtige planten) en die zowel angiospermen (bloeiende planten) als gymnospermen ( coniferen en dergelijke).

Spermatofyten vormen een aparte groep van ligniofyten dankzij het gedeelde kenmerk van zaadontwikkeling, dat in leerboeken wordt beschreven als een "evolutionaire nieuwigheid" voor de groep.

Foto van een appelboom, een spermatofytplant (Bron: W. carter / CC0, via Wikimedia Commons)

Het woord "spermatofyt" betekent letterlijk "planten met zaden", zoals het komt van de Griekse woorden "sperma", wat zaad betekent, en "phyton", wat plant betekent.

Spermatofyten zijn een van de belangrijkste organismen op aarde, aangezien zowel angiospermen als gymnospermen twee groepen zijn die buitengewoon talrijk zijn en essentieel voor het functioneren van praktisch alle terrestrische ecosystemen.

Als je er snel over nadenkt, zijn planten met zaden waarschijnlijk de meest bekende groep voor de meeste mensen, niet alleen vanuit voedingsoogpunt (aangezien oliën, zetmeel en eiwitten worden verkregen uit de zaden van veel planten), maar ook vanuit een landschapsstandpunt.

Spermatofyten zijn de gigantische sequoia's van Californië, de grote en lommerrijke bomen van het Amazone-regenwoud, lelies en rozen, rijst, haver, maïs, tarwe en gerst, en duizenden anderen.

Kenmerken van spermatofyten

- Het belangrijkste kenmerk van spermatofyten of phanerogamen is de productie van zaden na bestuiving, dat wil zeggen als een product dat het resultaat is van de fusie van twee geslachtscellen.

- Het zijn fotosynthetische organismen, dat wil zeggen dat ze chloroplasten hebben die chlorofyl bevatten, en daarom kunnen ze de lichtenergie van de zonnestralen omzetten in bruikbare chemische energie.

- Het lichaam van deze groenten is verdeeld in wortel, stengel en bladeren.

- Sommige spermatofyten, angiospermen, produceren bloemen en van deze bloemen komen de vruchten voort, die de zaden bevatten.

- Gymnospermen produceren geen bloemen, maar ze hebben gespecialiseerde structuren om de zaden te ondersteunen.

- De meeste spermatofyten hebben een goed ontwikkeld vaatweefsel, bestaande uit xyleemweefsel en tracheïden.

- Ze zijn wijd verspreid over de biosfeer, dus ze bezetten honderden verschillende habitats.

- Ze kunnen weefsels hebben met secundaire groei of niet.

Habitat

Bloeiende planten (angiospermen) groeien in vrijwel elk bewoonbaar gebied op aarde (behalve naaldbossen) en kunnen zelfs sommige aquatische ecosystemen domineren. Daarom kunnen ze bewonen:

- Woestijnen

- Vlakten

- Serranías

- Oceanen, zeeën en rivieren

Evenzo hebben gymnospermen, andere zaadplanten, ook een grote plasticiteit met betrekking tot de habitat die ze kunnen innemen, hoewel ze meer beperkt zijn tot terrestrische en niet-aquatische omgevingen.

Classificatie en taxonomie

Zaadplanten behoren tot de divisie Spermatophyta. In deze divisie zijn de varens gegroepeerd met zaden "Pteridospermen", Gymnospermen en Angiospermen.

Zaadvarens zijn een groep die voornamelijk bestaat uit fossiele planten, dus spermatofyten worden vaak beschouwd als gymnospermen en angiospermen.

Gymnospermen

Kegels van een den, een Gymnosperm (Bron: Sridhar Rao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Het woord "gymnosperm" betekent "planten met naakte zaden" (gymnos, wat "naakt" betekent en sperma, wat "zaad" betekent).

Afhankelijk van het onderzoek dat wordt geanalyseerd, is deze groep planten een "niet-natuurlijke" groep, aangezien de leden van parafyletische oorsprong zijn, wat betekent dat ze niet allemaal dezelfde gemeenschappelijke voorouder hebben; of het is een monofyletische groep, broer van angiospermen.

- De groepsleden ontmoeten elkaar in deze divisie omdat ze de gemeenschappelijke eigenschap (apomorfie) delen dat ze geen bloemen produceren.

- Bovendien hebben deze planten structuren die bekend staan ​​als "kegels", sommige vrouwelijk en één mannelijk.

- De zaden zijn na bevruchting niet ingekapseld in de wand van een vrucht.

- Ze hebben gerolde bladeren, naaldvormig en rijk aan was.

Gymnospermen zijn onderverdeeld in de volgende lijnen:

- Cycadophyta , de lijn waarvan wordt gedacht dat deze de meest basale is

- Ginkgophyta

- Coniferophyta , coniferen

- Gnetophyta of Gnetales, soms ingedeeld in de groep van coniferen

Bedektzadigen

Bloemen van Tetradenia riparia, een angiosperm. Conrado / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Bloeiende planten zijn daarentegen een bewezen monofyletische groep, die wordt beschouwd als een zustergroep voor gymnospermen. Ze zijn verreweg de meest voorkomende, diverse en succesvolle plantengroep van allemaal, en omvatten meer dan 95% van alle plantensoorten die tegenwoordig leven.

Ze zijn ook een van de belangrijkste fabrieken voor het wereldeconomische systeem, aangezien ze niet alleen worden geëxploiteerd voor de productie van voedsel, maar ook voor de winning van verschillende soorten grondstoffen.

- Alle angiospermen hebben bloemen, meestal biseksueel (beide geslachten in dezelfde bloem).

- De zaden zijn ingekapseld in een eierstok, die zich ontwikkelt tot een vrucht.

- Ze vertonen doorgaans dubbele bevruchting.

Angiospermen vormen een buitengewoon overvloedige en diverse groep, waarvan de classificatie het object van studie is van veel specialisten in het veld, dus er zijn enkele discrepanties tussen de ene classificatie en de andere. Een van de meest geaccepteerde is echter dat deze groep de clades omvat:

- Amborellales

of Nymphaeales

- Austrobaileyales

- Magnolides

of Laurales

of Magnoliales

of Canellales

o Piperales

o Eenzaadlobbigen

• Petrosavials
• Acorales
• Alismatales
• Asperges
• Dioscoreales
• Liliales
• Pandanales

of Commelinidos

• Arecales
• Commelinales
• Zingiberales
• Poales

of Eudicotylen

• Buxales
• Trochodendrales
• Ranunculales
• Eiwitten
• Berberidopsidales
• Dillenials
• Gunnerales
• Caryophyllales
• Santalales
• Saxifragales
• Rosides
• Vitaal
• Crossosomatales
• Geraniales
• Myrtales
• Zygophyllales
• Celastrales
• Cucurbitals
• Fabales
• Fagales
• Malpighiales
• Oxalidal
• Rosales
• Boomgaarden
• Brassicales
• Malvales
• Sapindales
• Asteriden
• Cornales
• Ericales
• Garryales
• Gentianales
• Lamiales
• Solanales
• Apiales
• Aquifoliales
• Asterales
• Dipsacales

Levenscyclus en voortplanting

De levenscyclus van spermatofyten staat bekend als "sporisch", waarbij de sporofyt overheerst en zaden worden geproduceerd en de gametofyt, in tegenstelling tot andere groepen planten, wordt verminderd in de zaadknop of de pollenkorrel.

Afwisseling van generaties

Hieruit blijkt dat alle planten met zaden een afwisseling van generaties hebben, een gametofytisch en een ander sporofytisch, maar de gametofyt ontwikkelt zich alleen wanneer de planten de volwassenheid of reproductieve fase bereiken.

De sporofyten zijn degenen die de gespecialiseerde structuren dragen waarin de vrouwelijke en mannelijke gametofyten worden geproduceerd. De microsporangia produceren de stuifmeelkorrels (mannelijk) en de megasporangia produceren de megaspores of eitjes (vrouwelijk).

In sommige gevallen worden zowel het megasporangium als het microsporangium in verschillende individuen of structuren aangetroffen (gymnospermen), maar in het algemeen bevinden ze zich in de meeste planten in dezelfde structuur die bekend staat als een bloem (angiospermen).

Bloemen

Een bloem is een gespecialiseerde structuur voor reproductie en komt voort uit de stengel als een "verlengstuk" van het lichaam van de plant.

Het megasporangium in de bloemen heeft een "container" (de eierstok) die functioneert bij de opname van stuifmeelkorrels, die worden geproduceerd door het microsporangium (van dezelfde bloem of van verschillende bloemen).

De eitjes in de eierstok bevatten alle noodzakelijke voedingsstoffen om de ontwikkeling van het embryo, het zaad en de vrucht te ondersteunen, een proces dat plaatsvindt na bestuiving en bevruchting van de zaadknop door een stuifmeelkorrel.

De aldus geproduceerde zaden kunnen op verschillende manieren worden verspreid en, zodra ze zijn ontkiemd, vormen ze een nieuwe sporofyt die de levenscyclus kan herhalen.

Voorbeelden van soorten spermatofyten

Spermatofyten zijn zeer diverse planten, met zeer verschillende levenscycli, vormen, maten en levenswijzen.

Tot deze groep behoren alle bloeiende planten die we kennen, praktisch alle planten die we consumeren als voedsel en de grote en majestueuze bomen in de bossen en oerwouden die het leven van dieren ondersteunen.

- De appel, typisch voor het herfstseizoen in veel seizoenslanden, behoort tot de Malus domestica- soort , maakt deel uit van de Magnoliophyta-divisie en de Rosales-orde.

- Pinus mugo is een soort heesterpijnboom die groeit in de Alpen en waaruit sommige verbindingen met slijmoplossend, anti-astmatische en desinfecterende eigenschappen worden gewonnen.

- Het brood dat de mens dagelijks consumeert, is gemaakt met meel dat is geproduceerd uit de zaden van tarwe, een soort angiosperm die behoort tot het geslacht Triticum en dat Triticum aestivum wordt genoemd .

Evolutie van spermatofyten

De evolutie van zaadplanten hangt nauw samen met de evolutie van twee structuren: zaden en stuifmeelkorrels.

- Evolutie van zaden

De evolutie van zaden is een proces dat in verschillende stappen plaatsvond, maar de exacte volgorde hiervan is niet bekend, en het kan zijn dat er twee of meer tegelijkertijd plaatsvonden. Vervolgens worden de "stappen" van de evolutie van zaden gepresenteerd zoals sommige auteurs voorstellen:

1-Heterosporia

De term verwijst naar de vorming van twee soorten haploïde sporen (met de helft van de chromosomale belasting van de plant waaruit ze zijn voortgekomen) in twee verschillende sporangia

- Megaspores: groot en klein in aantal, geproduceerd door meiose in een structuur die bekend staat als een megasporangium. Elke megaspore ontwikkelt zich in de vrouwelijke gametofyt, waarin archegonia wordt aangetroffen.

- Microsporen: de meiotische producten van het microsporangium. Microsporen zijn afkomstig van de mannelijke gametofyt, waarin de antheridia worden aangetroffen.

Het wordt beschouwd als een van de essentiële "stappen" tijdens de evolutie van spermatofyten, omdat de voorouderlijke aandoening bestond uit homosporium, dat wil zeggen de productie van een enkel type sporen (gelijke sporen).

2-Endosporia

Naast de vorming van twee verschillende soorten sporen, ontwikkelden de spermatofyten een andere aandoening die bekend staat als endosporia, die bestaat uit de volledige ontwikkeling van de vrouwelijke gametofyt in de oorspronkelijke wand van de sporen.

De voorouderlijke aandoening staat bekend als "exosporia" en heeft te maken met het ontkiemen van de sporen en zijn groei als een externe gametofyt.

3-Vermindering van het aantal megaspores

Zaadplanten worden gekenmerkt door het produceren van een enkele megaspore, een eigenschap waarvan wordt aangenomen dat deze op twee manieren is geëvolueerd.

Aanvankelijk moesten ze het vermogen hebben verworven om het aantal meiosecellen in het megasporangium terug te brengen tot slechts één; Het is belangrijk op te merken dat elk van deze cellen bekend staat als een megasporocyt of megaspore moedercel.

Na meiose geeft een enkele diploïde megasporocyt aanleiding tot 4 haploïde megaspores. Drie van deze megaspores "breken" af, waardoor er een enkele functionele megaspoor overblijft, die in omvang toeneemt, wat gecorreleerd is met de toename in grootte en voedingsbronnen in het megasporangium.

4-Retentie van de megaspore

Een van de voorouderlijke voorwaarden of kenmerken van spermatofyten is dat de megaspore vrijkomt uit het megasporangium, iets dat in deze groep veranderde, omdat in deze planten de megaspore, eenmaal geproduceerd, wordt vastgehouden in het megasporangium.

Deze nieuwe evolutionaire "acquisitie" ging op zijn beurt gepaard met een vermindering van de dikte van de megaspore celwand.

5-Evolutie van het omhulsel

Veel auteurs beschouwen dit als een van de laatste gebeurtenissen die plaatsvonden tijdens de evolutie van zaadplanten. Het is de "bedekking" van het megasporangium door een speciaal weefsel, het omhulsel genaamd, dat het bijna volledig omgeeft, met de uitdrukking van het distale uiteinde.

Het omhulsel groeit uit de basis van het megasporangium, dat in veel teksten nucela kan worden genoemd.

Fossiele gegevens tonen aan dat het omhulsel eerst is geëvolueerd als twee afzonderlijke lobben, maar alle zaadplanten die tegenwoordig bestaan, hebben een omhulsel dat bestaat uit een doorlopende bedekking rond de nucela, behalve de micropyle, wat het uiterste is. distaal.

De micropyle is de plaats van binnenkomst voor stuifmeelkorrels of de stuifmeelbuis tijdens de bevruchting van de megaspore, dus het neemt actief deel aan dit proces.

- Evolutie van stuifmeelkorrels

De evolutie van zaden ging direct gepaard met de evolutie van stuifmeelkorrels, maar wat is een stuifmeelkorrel?

Een stuifmeelkorrel is een onrijpe mannelijke endosporische gametofyt. Het endosporium in deze structuren evolueerde op dezelfde manier als wat er in de zaden gebeurde, omdat het de ontwikkeling van de mannelijke gametofyt binnen de wanden van de sporen betrof.

Ze zijn onvolwassen omdat ze, wanneer ze worden vrijgelaten, nog niet volledig gedifferentieerd zijn.

In tegenstelling tot andere soorten planten, en zoals hierboven besproken, zijn stuifmeelkorrels heel anders dan megaspores. Dit zijn extreem kleine mannelijke gametofyten, die uit een paar cellen bestaan.

Wanneer ze vrijkomen uit het microsporangium, moeten de stuifmeelkorrels naar de micropyle van de zaadknop worden getransporteerd om de bevruchting te laten plaatsvinden. Het voorouderlijke karakter van de bestuiving was anemofiel (bestuiving door wind).

Eenmaal in contact met de eicel voltooit de mannelijke gametofyt zijn ontwikkeling door te delen door mitose en te differentiëren. Hieruit groeit een exosporische stuifmeelbuis (buiten de sporen), die functioneert als een orgaan voor de opname van voedingsstoffen rond het sporofytische weefsel.

De stuifmeelbuis

Alle zaadplanten die tegenwoordig bestaan, hebben mannelijke gametofyten die in staat zijn om een ​​pollenbuis te vormen kort nadat ze in contact zijn gekomen met het weefsel van de megaspore (de nucela). De vorming van de stuifmeelbuis staat bekend als syfonogamie.

De stuifmeelbuis functioneert niet alleen als een orgaan voor de opname van voedsel, maar ook voor de afgifte van zaadcellen aan het "ei" van de eicel.

Referenties

1. Merriam Webster. (zd). Spermatofyt. In het woordenboek Merriam-Webster.com. Opgehaald op 7 april 2020, van merriam-webster.com
2. Nabors, MW (2004). Inleiding tot de plantkunde (nr. 580 N117i). Pearson.
3. Simpson, MG (2019). Plantensystematiek. Academische pers.
4. Raven, PH, Evert, RF en Eichhorn, SE (2005). Biologie van planten. Macmillan.
5. Westoby, M., & Rice, B. (1982). Evolutie van de zaadplanten en inclusieve fitheid van plantenweefsels. Evolutie, 36 (4), 713-724.