ANGIOSPERME: CARACTERISTICI, CLASIFICARE, CICLUL DE VIAȚĂ - BIOLOGIE - 2025

Cele angiospermele sunt cele mai numeroase, diverse și de succes grup de plante care populează planeta. Sunt cunoscute sub numele de plante cu flori, deoarece caracteristica lor cea mai distinctivă este floarea.

Termenul de angiosperm provine de la cuvintele grecești „angion” care înseamnă recipient și de la cuvântul „spermă”, care înseamnă sămânță. Prin urmare, numele de angiospermă înseamnă recipient de semințe.

Câmpul cu lalele (Sursa: John O'Neill, prin Wikimedia Commons)

Principala funcție a florilor din aceste plante este de a produce fructe și semințe; semințele pot fi produse prin auto-polenizare, polenizare încrucișată sau prin evenimente non-sexuale, precum apomixis.

Angiospermele sunt un grup monofiletic al plantelor vasculare și este considerat un grup suror la gimnosperme. Principala diferență între angiosperme și gimnosperme este că ovulele sunt închise în ovar, care vor deveni ulterior fructe.

Angiospermele cresc și domină practic toate regiunile planetei, cu excepția pădurilor de conifere. Există angiosperme adaptate habitatelor terestre, acvatice și epifite, regiunile tropicale din America de Sud fiind cele mai bogate din aceste specii. Cacti sunt angiosperme care sunt adaptate să crească în regiuni extrem de aride.

Florile de angiosperme sunt strâns asociate cu polenizatorii și se crede că au evoluat în paralel (co-evoluat). Polenizatorii au modelat adaptarea plantelor la acoperirea ovulelor.

În cadrul grupului de plante cu angiosperme, există cele mai variabile forme de plante, cu reprezentanți foarte mici, cum ar fi rața, care are o dimensiune de 1 mm și copaci gigantici, cum ar fi Eucaliptul, care poate măsura până la 100 m înălțime.

În acest grup se numără majoritatea speciilor de plante cu importanță economică pentru umanitate, unde se disting porumbul, grâul, cafeaua, cacao, cartoful, printre multe alte culturi care sunt fundamentale în dieta omului.

Angiospermele se reproduc sexual după dubla fertilizare care produce un embrion și o endospermă.

Angiospermele sunt reprezentate de peste 300.000 de specii diferite, clasificate aproximativ în 450 de familii, iar aceste plante cu flori au dominat Pământul de peste 100 de milioane de ani.

caracteristici

Angiospermele sunt, în cea mai mare parte, plante cu viață liberă, cu toate acestea, există unele specii parazite și saprofite. Unele angiosperme sunt liane care urcă în vârful pădurii tropicale, în timp ce altele sunt epifite care cresc în stratul arbore al pădurii.

-Floarea angiospermelor este formată din trei whorls : perianth , androecium și gnoecium .

-Cele periant este structurat din frunze shoot modificate care creează caliciul și corola. Caliciul este în general verde și fotosintetic, compus din sepale în formă de frunze. Corola este de obicei colorată, strălucitoare, parfumată și este compusă din petale individuale sau topite.

-Cele androecium este alcătuit din setul de stamine și aceste stamine sunt purtătoare ale polenului în care se găsesc gametofitelor masculine (microgametophytes). Staminele sunt organele reproducătoare masculine ale florilor.

-Cele Gineceu este alcătuit din setul de carpele care formează una sau mai multe pistiluri. În interiorul carpelelor se află ovarele sau mega-sporangia, unde se găsește gametofitul feminin (macrogametofit). Carpele reprezintă organul reproducător feminin al florilor.

Floarea din angiosperme este bisexuală în marea majoritate a speciilor, adică gametofitele masculine și feminine se găsesc nu numai pe aceeași plantă, ci și în aceeași structură.

Majoritatea speciilor de angiosperme posedă vase ca apă și celule conducătoare de minerale, cu toate acestea, unele grupuri de angiosperme bazale posedă traheide ca celule conductoare.

Originea și evoluția

Angiospermele au apărut în Cretaceul inferior în urmă cu aproximativ 125 de milioane de ani, ajungând la un grad ridicat de specializare în Cretacicul Mijlociu. Fosilile vegetale din Cretaceul de Jos împărtășesc caracteristicile grupurilor existente și care pot fi recunoscute în prezent.

Cei mai recente strămoși ai angiospermelor rămân un mister. Cea mai acceptată ipoteză este aceea că au provenit din membrii grupului extinct de Pteridiosperme, despre care se știe că sunt plante cu semințe și frunze asemănătoare ferigii.

Ipoteza originii angiospermelor se bazează pe faptul că Pteridiospermele aveau structuri de reproducere masculine asemănătoare cu anterele, în timp ce structurile feminine erau structuri echivalente cu carpele.

Primele angiosperme

Printre cele considerate cele mai vechi angiosperme se numără plantele fosile din genul Archaefructus, care datează de 130 de milioane de ani. Acestea sunt plante acvatice care sunt înrudite cu Magnoliaceae, deoarece prezintă flori fără periant, cu carpele localizate pe stamine.

Florile Archaefructus sunt clasificate de către botanici ca flori foarte vechi, precursoare ale florilor actuale ale angiospermelor, cu toate acestea, unii botanici consideră florile ca fiind atipice, asemănătoare cu cele observate în unele angiosperme curente.

Botanistii cladici și paleobotanști cred că este necesar să descoperi și să descrie mai multe fosile cu tehnici noi pentru a clarifica și rezolva misterul provocator al originii angiospermelor. Analizele evolutive în angiosperme se bazează pe trăsături cheie precum simetria, trăsăturile florale, palinologia și dimensiunea genomului.

Natura genetică a plantelor este complexă, ceea ce le-a limitat înțelegerea evolutivă. Cu toate acestea, analizele moleculare clasifică speciile cladei Magnoliide drept cel mai ancestral grup de angiosperme.

Floarea ancestrală a angiospermelor a fost recreată cu caracter bisexual, simetrie radială, cu două sau mai multe whorls, perianth separat cu tepale nediferențiate, androeciumul cu trei stamine groase ușor despărțite și ginenociul cu cinci carpele spiralate individuale.

Florile angiospermelor actuale (eudicotiledonate), au flori ciclice aranjate de whorls specializați, alternând caliciul și corola. Filamentele de rezistență ale androeciumului sunt subțiri cu antere diferențiate și gineceu, cu carpele, stiluri și stigme inferioare.

Boabele de polen ale angiospermelor sunt un caracter care a evoluat până la a avea trei sau mai multe deschideri (tricolpate), așa cum s-a observat în eudicotiledonate, în timp ce în gimnosperme și Archaefructus sunt observate boabe de polen cu o singură deschidere (monosulcat).

Clasificarea angiospermelor

Prima clasificare a angiospermelor a fost făcută de Linnaeus pe baza Sistemului sexual al plantelor din 1735, el a folosit caractere florale pentru a distinge grupurile de fanerograme.

Plantele sunt clasificate în prezent în funcție de sistemul APG (Angiosperm Phylogeny Group). Acest sistem a fost propus de o echipă de numeroși cercetători care au propus o clasificare care să includă toate informațiile disponibile despre familiile de plante cunoscute.

Sistemul APG construiește separarea familiilor pe baza genelor cloroplastelor și genelor care codifică ribozomii, deoarece aceste gene din organele au o rată de mutație mai lentă. Multe caractere morfologice sunt de asemenea utilizate, cum ar fi morfologia polenului.

Primul sistem de clasificare APG a fost publicat în 1998. În prezent, sistemul APG se află la cea de-a patra ediție, publicat în 2016 în Journal Botanical. APG IV recunoaște 64 de ordine și 416 familii diferite, spre deosebire de cele 40 de ordine și 457 de familii recunoscute de APG I.

Clasificarea recentă a angiospermelor are grupul „ANITA” (Amborellaceae, Nymphaeales, Illiciaceae, Trimeniaceae și Austrobaileyaceae), ca fiind cel mai bazal, apoi ridică clada Magnoliidae, apoi monocotele și, în final, dicotele și eudicotele.

Ciclul de viață al angiospermelor

Ca toate spermatofitele, angiospermele au o alternanță de generații. Gametofitul se dezvoltă în întregime în structurile reproducătoare ale sporofitului, acesta fiind un ciclu de viață heterosporic.

Diagrama ciclului de viață a angiospermului (Sursa: Angiosperm_life_cycle_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruizderivative Lucrare: Tinymonty via Wikimedia Commons)

Microgametofit sau gametofit masculin

Ciclul începe cu stamele care produc polen sau microgametofite. Fiecare stamen are o anteră care conține patru microsporangii sau saci de polen, în cadrul fiecărui sac de polen celula stem suferă de meioză și produce patru microspoare haploide.

Microsporesele se dezvoltă și se dezvoltă pentru a produce un bob de polen imatur, compus dintr-o celulă cu tub de polen și o celulă generativă care va produce două celule spermatozoide. Microspoarele se dezvoltă pentru a completa un perete extern (exin) și un perete intern (intin).

Pentru a termina dezvoltarea bobului de polen, acesta trebuie să ajungă la stigmatul receptiv al florii, odată ce are loc germinarea tubului de polen.

Megagametofitul sau gametofitul feminin

Dezvoltarea megagametofitelor are loc în cadrul mega-sporangiei, care fac parte din ovule, care se găsesc în interiorul ovarului. Ovarul poate conține unul sau mai multe ovule, fiecare fiind format dintr-un megasporangium sau nucelă acoperit de un integument.

Integrările se întâlnesc la deschiderea stilului sau a microfilului, această deschidere este acolo unde tubul de polen pătrunde în flori.

În cadrul fiecărui megasporangium, un megasporofit acționează ca o celulă mamă pentru mega spori și suferă meioză, formând patru megaspore haploide. Trei dintre aceste megaspore se dezintegrează sau degenerează și megasporul cel mai îndepărtat de microfil supraviețuiește, ceea ce va deveni megagametofitul.

În majoritatea angiospermelor, megagametofitul în curs de dezvoltare produce opt nuclei. Patru nuclee sunt grupate la capetele inferioare și superioare. În continuare, doi nuclei migrează spre centru. Aceste nuclee sunt cunoscute sub numele de nuclee polare.

Restul de trei nuclee la capete formează celule individuale și cei doi nuclei polari formează o singură celulă binucleată. Celula cea mai îndepărtată de micropilă va da naștere celulei de ou, care va fi flancată de două celule de scurtă durată, numite sinergiști.

Sinergiștii vor participa la procesul de fertilizare prin formarea capetelor sacului embrionar. Celelalte trei celule situate la capătul opus se numesc antipode și vor servi ca țesut nutritiv pentru celula de ou.

Megametofitul, numit și sac de embrioni, este format din opt nuclee separate în șapte celule diferite. În interiorul sacului embrionar este locul unde se va dezvolta embrionul deja fertilizat.

Fertilizare

Odată ce stigmatul primește boabele de polen, ionii de calciu de pe această suprafață stimulează germinarea tubului de polen pentru o perioadă cuprinsă între câteva ore și câteva zile. Acest lucru crește prin materialul de transmisie al stilului într-una dintre sinergii.

Fiind în interiorul sinergiilor, tubul de polen expulzează două celule spermatozoizi care alunecă în el și, odată acolo, produc o dublă fertilizare.

Una dintre celulele spermatozoide se deplasează în sinergiști și fertilizează celula de ovine adiacente, dând naștere la un zigot care devine un embrion. A doua celulă spermatozoidă se combină cu celula care conține cei doi nuclei polari, care după ce a suferit mitoză, formează țesut nutritiv cunoscut sub numele de endosperm.

După terminarea procesului de fertilizare, procesul de maturare a semințelor continuă. Când sămânța germinează, crește și se maturizează, va da naștere unui sporofit diploid sau poliploid matur, a spus sporofitul, atunci când își dezvoltă floarea, va începe din nou ciclul.

Exemple de specii de angiosperme

Așa cum am menționat anterior, angiospermele grupează toate plantele cu flori pe care le cunoaștem. Prin urmare, alegerea unor specii exemplare în cadrul acestei subdiviziuni vegetale poate fi o sarcină nu atât de banală.

Din punct de vedere antropocentric, multiple specii de angiosperme au o importanță comercială mare, deoarece reprezintă principalele surse alimentare ale omului. Multe specii din genul Triticum sunt esențiale pentru producerea de făini comestibile din întreaga lume.

Zea mays este un bun exemplu de altă specie comestibilă de mare importanță în cultura, istoria și gastronomia unei mari părți a țărilor din America Centrală și de Sud.

Coffea arabica este o plantă de mare interes comercial în lume, deoarece cerealele sale sunt utilizate pentru producția de cafea, o zonă de mare importanță economică și gastronomică.

În același mod, Thebroma cacao este o altă specie exemplificativă de plante cu flori foarte apreciate de bărbați și care are diverse utilizări. Toate fructele și nucile sunt produse de copaci ale căror specii aparțin grupului de plante cu flori sau angiosperme.

Trandafirii, lalelele, floarea-soarelui și margaretele sunt exemple bune de plante cu interes comercial și cultural în multe țări de pe cele cinci continente ale pământului.

Referințe

1. Chase, MW, Christenhusz, MJM, Fay, MF, Byng, JW, Judd, WS, Soltis, DE, … și Stevens, PF (2016). O actualizare a clasificării Grupului de angiosperm filogenie pentru comenzile și familiile plantelor cu flori: APG IV. Botanical Journal of the Linnean Society, 181 (1), 1-20.
2. Lindorf, H., De Parisca, L., & Rodríguez, P. (1985). Clasificare, structură și reproducere botanică.
3. Luis, E., Eguiarte, LE, Castillo, A., & Souza, V. (2003). Evoluția moleculară și genomică a angiospermelor. Interciencia, 28 (3), 141–147.
4. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (2005). Biologia plantelor. Macmillan. Agiosperme Pg (333-345)
5. Simpson, MG (2010). Sistematica plantelor. Presă academică. Evoluția plantelor cu flori. Pg (121-136).
6. Soltis, DE, Bell, CD, Kim, S., & Soltis, PS (2008). Originea și evoluția timpurie a angiospermelor. NY Acad. Sci., 1133, 3-25.