A növényvilág fejlődéstörténete (A növénytörzsek fontosabb taxonjai és gyakorlati jelentőségük)

(ostorosmoszatok evolúciós jelentősége) legősibb sejtes szerveződést mutató élőlények (prokarióták) – 3 milliárd éve egysejtű eukarióták (ostorosmoszatok evolúciós jelentősége) Ostoros moszat (Phacus lismorensis f. lismorensis, Euglenophyta, Euglenophyceae) Ostorosmoszat (Phacus longicauda var. tortuosus, Euglenophyta, Euglenophyceae)

- többsejtű eukarióta szervezetek – kb. egy milliárd éve

Többsejtű eukarióta növények A növények setfalas sejtekből felépülő, túlnyomó többségükben fotoszintetizáló szervezetek. 400.000 növényfaj → rendszerezés Carl Linné – 1735. Természet rendszere (4236 állat, 8455 növény) Alaktani és szervezettani hasononlóságokon alapuló mesterséges rendszerének alapegysége a faj. pl.: Fagus sylvatica (bükk)

Charles Darwin- 1859. A fajok eredete című művében a rendszertan szempontjait új alapokra helyezte. A fajok származását, rokonságát figyelembe vevő rendszereket fejlődéstörténeti rendszereknek nevezzük. Faj kritériumai: származásuk azonos lényeges külső felépítésükben és belső tulajdonságaikban megegyeznek természetben szaporodási közösséget alkotnak magukhoz hasonló termékeny utódokat hoznak létre

A különböző méretű rokonsági körök rendszertani kategóriákat alkotnak: törzs osztály rend család nemzetség faj

A mai többsejtű eukarióta növénytörzsek két evolúciós irányvonalat képviselnek: prokarióta kékmoszatokból → vörösmoszatok ostoros moszatokból → sárgásmoszatok → barnamoszatok → zöldmoszatok ↓ ↓ mohák harasztok ↓ nyitvatermők zárvatermők

Algák nem képviselnek egységes rendszertani csoportot fotoszintézist folytató, gyökerekkel és edénynyalábokkal nem rendelkező, szárra és levélre nem tagolódó, telepes testű szervezetek tápláléklánc termelői a Föld oxigén termelésének jelentős részét adják takarmányozásra alkalmasak emberi táplálék → jövő táplálkozása szennyvíztisztításban szerepet játszanak szélsőséges körülmények között is megtalálhatók

Vörösmoszatok törzse (Rhodophyta) származás : kékalgáktól egysejtű és telepes testfelépítés melegebb tengerek part menti régióiban aljzathoz rögzülnek 200 méteres mélységben is megtalálhatóak agar-agar kinyerése → baktérium táptalaj Melegvizű forrásban élő vörösmoszatfaj a Yellowstone Nemzeti Parkban

Barnamoszatok törzse (Phaeophyta) fonalas vagy telepes testfelépítésű növények főleg hidegebb tengerekben terjedtek el algaliszt → állatok takarmányozása testükben halogén elemeket (főként brómot és jódot) halmoznak fel → gazdaságosan kinyerhető Csendes-óceán part menti, 2-25 m mély vizeiben → 100 (egyes becslések szerint 400) m-es méretével a Föld legnagyobb növénye Barnamoszatok a Csendes-óceánban

Zöldmoszatok törzse ( Chlorophyta) 11.000 faj evolúciós jelentőség → mohák és a harasztok közvetlen ősei voltak döntően édesvíziek, de a tengerekben is megtalálhatók szárazföldi képviselőik → talajban, levelek felszínén (epifitonokként), fák kérgén , nedves helyeken színanyagaik a hajtásos növényekével megegyező (klorofill-a és –b, karotin, xantofill) vegetatív, ivartalan és ivaros szaporodás földtörténeti ókori zöldmoszatok → grafit, kőolajtelepek jelentős haltáplálékok három osztályuk különböző szerveződési szinteket ért el

1. Zöldmoszatok (Chlorophyceae) osztálya (Volvox aureus, Chlorophyta, Chlorophyceae) Zöldmoszat (Volvulina steinii, Chlorophyta, Chlorophyceae)

Zöldmoszat (Pediastrum duplex, Chlorophyta, Chlorophyceae) Tengeri saláta (Ulva lactuca, Chlorophyceae)

2. Járommoszatok (Zygnematophyceae) osztálya (Micrasterias cf. rotata, Chlorophyta, Zygnematophyceae) többségük egysejtű (egy sejtmagvú, ostor nélküli sejtek) ivaros szaporodás a sejteket összekötő járom segítségével

3. Csillárkamoszatok (Charophyceae) osztálya - telepes testük hasonlít a virágos növények testére - sekély tavakban és árkokban sűrű gyepet alkotnak Csillárkamoszat (Chara vulgaris, Characeae)

Mohák (Bryophyta) törzse első autotróf szárazföldi növények kb. 400 millió évvel ezelőtt a zöldmoszatokból alakultak ki fejlődésük megrekedt testük a telepes növények közül a legdifferenciáltabb, tulajdonságaik alapján a telepes (Thallophyta) és a hajtásos növények (Cormophyta) között helyezkednek el vékony kutikulájúak, és így teljes felületükön vesznek fel vizet és ásványi anyagokat asszimiláló és raktározó szöveteik vannak részt vesznek a termőtalaj kialakításában két osztályba soroljuk őket

Egyedfejlődésük két szakaszból áll: Ivarsejtet termelő ivaros szakasz → mohanövényke Spórát termelő ivartalan szakasz a növény csúcsán jönnek létre az ivarszervek megtermékenyítéshez víz szükséges zigótából → spóratartó → spórák Tőzegmoha (Sphagnum recurvum, Sphagnaceae) spóratartókkal (capsula)

1. Májmohák osztálya (Hepaticopsida) Egyszerűbb felépítésűek, karéjos telepeik májra emlékeztetnek Nedves élőhelyeken képesek megélni (források, lápok, erdők) differenciált belső felépítésű növény nedves árkokban, falakon és sziklákon gyakran fordul elő 1-2 cm széles telepes teste van Csillagosmájmoha (Marchantia polymorpha)

Rügykosárkák sarjmorzsákkal a csillagosmájmoha telepének fölső oldalán

2. Lombosmohák osztálya (Bryopsida) - testük tagoltabb (levélke, gyökér- és szárszerű képletek) Erdei szőrmoha (Polytrichum formosum) A 15 cm magas erdei szőrmoha mészben szegény talajokon, szilikátos kőzeten és fák tövének elsavanyodott területein él.

Háztetőmoha (Tortula ruralis) - meszes talajokon, kőzeteken és falakon található meg Ciprusmoha (Hypnum cupressiforme) - sarlószerűen görbült levelű, kozmopolita faj

Berzedt tőzegmoha (Sphagnum squarrosum) Karcsú tőzegmoha (Sphagnum recurvum) A mintegy 300 tőzegmohafaj (Sphagnum spp.) vízzel borított, savanyú talajú területeken fordul elő. A csapadékosabb-hűvösebb klímájú területek jellemző növényei.

Harasztok törzse (Pteridophyta) hajtásos növények: valódi száruk és levelük van, gyökérzetük mellékgyökérrendszert alkot képviselőik a devon korszakban meghódították a szárazföldet edényes virágtalanoknak is nevezzük őket, hiszen szerveikben már megjelennek az edénynyalábok őseik a zöldmoszatok voltak kétszakaszos egyedfejlődés jellemzi őket Pecsétfák, pikkelyfák → tőzeg, kőszén a szilur korszakban megjelent ősharasztokból (Psilophytopsida) származó mintegy 12 000 ma élő fajukat három osztályba - a korpafűalakúak (Lycopodiopsida), a zsurlóalakúak (Equisetopsida) és a páfrányalakúak (Pteridopsida) osztályába – soroljuk

1. Korpafűalakúak osztálya (Lycopodiopsida) Ősi növények. Fosszilis maradványaikat már az alsó devon rétegekben megtalálták. Kisebb, lágyszárú és hatalmasra növő fásszárú képviselőik nagy fajszámban fordultak elő a karbon korszak kőszéntelepeket kialakító mocsaraiban. Mai, mindössze 5 nemzetségbe sorolható fajaik minden földrészen előfordulnak. A korpafüvek rendje – Lycopodiales A csipkeharasztok rendje - Selaginellales A pikkelyfák rendje – Lepidodendrales A durdafüvek rendje - Isoëtales

A korpafüvek örökzöld növények, pikkelyszerű levelekkel A korpafüvek örökzöld növények, pikkelyszerű levelekkel. Fajaik száma mintegy 400. Többnyire talajlakók, de a trópusokon fánlakó (epifiton) képviselőik is vannak. Sporofillum-füzéreik jellegzetes villás elágazások csúcsán, kettesével helyezkednek el. A villás elágazódás hajtástengelyükre és gyökérzetükre egyaránt jellemző. Kapcsos korpafű (Lycopodium clavatum) Közönséges laposkorpafű (Diphasium complanatum)

2. Zsurlóalakúak osztálya (Equisetopsida) (Sphenopsida) Ezt a korábban igen fajgazdag osztályt ma már csak 32 faj képviseli. Ausztrália és Új-Zéland kivételével az egész Földön elterjedtek. Föld fölötti hajtásaik rizómákból erednek, melyek az áttelelő föld fölötti hajtással nem rendelkező fajokon keményítőben gazdag gumókat viselnek. A csúcsukon örvökben elhelyezkedő és egymással alapjuknál összenőtt pikkelylevelek találhatók. Száruk gyakran dús örvös elágazódású, és az elcsökevényesedett levelek helyett is fotoszintetizál.

A mezei zsurló kétféle föld fölötti hajtást képez A mezei zsurló kétféle föld fölötti hajtást képez. Ezek egyike el nem ágazó, klorofillt nem tartalmazó, barna színű spóratermő hajtás (tavasszal), a másik pedig zöld meddő hajtás. Mezei zsurló (Equisetum arvense) Mocsári zsurló (Equisetum palustre)

3. Páfrányalakúak osztálya (Polypodiopsida) (Filicopsida) Közel 11 000 fajukkal a harasztok legnagyobb osztályát alkotják. A trópusokon nagy formagazdagságban előforduló lágyszárú növények. Néhány milliméteres nagyságú és több méteresre növő, vékony száraikon 3 m-es leveleket viselő képviselőiket egyaránt ismerjük. A gyep-, valamint a cserjeszintben tenyészők mellett fánlakók (epifitonok) is nagy számban előfordulnak közöttük. A mérsékelt égövben megtalálhatók legtöbbje rövid szártagú szárán szárnyasan összetett vagy szárnyasan tagolt levelekből álló levélrózsát képez.

Hölgypáfrány (Athyrium filix-femina ) Vízipáfrány-társulás (Salvinio-Spirodeletum)

Nyitvatermők törzse (Gymnospermatophyta) A perm időszakban megjelenő magvaspáfrányok voltak a legősibb képviselőik A nyitvatermők legfontosabb megkülönböztető tulajdonsága a harasztoktól az, hogy virágokat hoznak létre. Ennélfogva szaporodásukat már nem spórákkal, hanem magvakkal biztosítják. A tartalék tápanyagokat is magukba foglaló magvak szárazabb körülmények között nagyobb biztonságot nyújtanak a csírázás folyamán a növénynek, mint az ilyenekkel nem rendelkező spórák. A nyitvatermőket a zárvatermőkkel együtt a virágos növények közé soroljuk

Kizárólag fás szárú és többségükben örökzöld növények. Leveleik tű , pikkely vagy ritkán lemez alakúak. Virágaik egyivarúak, többnyire kifejezett virágtakaró nélküliek. Gyakoriak azonban bennük a meddő pikkelylevelek. A porzós virágok porzólevelein (microsporophyllum) 2 vagy több pollenzsákból álló, egy vagy több pollenzsákcsoport helyezkedik el. A pollenzsákokban (microsporangium) redukciós osztódással jönnek létre a pollenszemek (microspora). A megporzást a szél segíti. A tobozvirágzatot (conus) alkotó termőleveleken a magkezdemények szabadon helyezkednek el.

1. Páfrányfenyők rendje (Ginkgoales) Ősi nyitvatermők. Élő kövületként ma már csak egy fajuk él, a lombhullató gingó-, illetve ginkófa (Ginkgo biloba). A jura és a kréta korszak növényeként a dinoszauruszok kortársa volt. Kínában és Japánban kultúrfaként sikerült megóvni a kipusztulástól. 30 m-esre is megnövő, sűrűn elágazó fa. Legyező alakú levelei főér nélküli, ún. villás erezetűek. A megérés után sárga magköpennyel borított magvai vajsavat tartalmaznak, ami kellemetlen, macskabűzre emlékeztető szagot áraszt. Kínában a sós ízű magvakat pirítva nyalánkságként fogyasztják.

Ginkófa (Ginkgo biloba)

2. Toboztermők rendje (Coniferales) (Pinales) A fenyőfélék családja – Pinaceae A család fajai az északi félteke erdőalkotó fái. A jura korszakban jelentek meg. Jelenleg élő fajaik száma 210. Északi irányban, valamint a magas hegyekben a fahatárt képezik . Ide tartoznak legfontosabb tűlevelű fáink. A vörösfenyő kivételével örökzöldek. Tűleveleik kettesével, hármasával, ötösével vagy sokadmagukkal csomókban vagy két sorba rendezetten (fésűsen) állnak. Termős, ún. tobozvirágzataik elfásodók.

Magashegyi lucos erdő, fölötte alhavasi gyeppel

Európai vörösfenyő (Larix decidua) Jegenyefenyő (Abies alba)

3. Tiszafafélék rendje (Taxales) Csaknem kizárólag az északi féltekén őshonos kétlaki fák vagy cserjék. 15 fajuk ismert. Tűleveleik csavarvonalban helyezkednek el. A közönséges tiszafa (Taxus baccata) a család egyetlen európai képviselője. Szöveteiben nincsenek gyantajáratok. Tűlevelei 1-3 cm hosszúak, színükön sötétzöldek, fényesek, fonákukon világosabb színűek. Az érett magot pirosas színű, húsos magköpeny (arillus) burkolja. A magköpeny a növény egyetlen alkaloidmentes része. Minden más része mérgező taxin alkaloidot tartalmaz.

Közönséges tiszafa (Taxus baccata)

4. Cikászok rendje (Cycadales) Mintegy száz fajuk trópusi és szubtrópusi területeken él. Többnyire el nem ágazó, rövid törzsük a pálmákéhoz hasonló. Nagy, spirálisan álló leveleik a törzs csúcsán üstököt alkotnak. Cikász (Cycas revoluta)

Velvicsiafélék rendje (Welwitschiales) és a csikófarkvirágúak rendje (Ephedrales) Leveleik átellenesen vagy örvösen állók. Egyivarú virágaik fejlett virágtakaróval rendelkeznek. Csikófark (Ephedra distachya)

Zárvatermők törzse (Angiospermatophyta) A zárvatermők olyan új tulajdonságokkal jelentek meg az evolúció során, amelyekkel a kréta korszakban szárazabbá váló klímához jobban alkalmazkodtak, mint a többi szárazföldi növény. Valószínűleg a magvaspáfrányokból jöttek létre. Alkalmazkodásukat mindenekelőtt az alábbi új tulajdonságok tették lehetővé: Termőleveleik zártak , aminek következtében a magkezdemények és a termőből képződő termésben a magvakba zárt embriók egészen megérésükig rendkívül nagymértékű védelmet élveznek.

Koevolúció eredményeképpen a rovarmegporzás elterjedésével párhuzamosan megjelent a kétivarú, színes virágtakarójú virág , amelyben nektár valamint ragacsos pollen képződött. A virágokat egynemű lepel vagy különnemű, csészére és pártára tagolódó virágtakaró fedte be. Kialakult a kettős megtermékenyítés Fejlettek a vízszállító és a párologtatást csökkentő berendezéseik A fásszár mellett a lágyszár kialakulásával, a vegetatív szervek (gyökér, szár, levél) sokirányú módosulásával és az életformák változatosságával új élőhelyeket (pl. édesvizeket, száraz, magashegyi és hideg vidékeket) népesíthettek be.

A zárvatermők a növényvilág legnagyobb fajszámú törzse A zárvatermők a növényvilág legnagyobb fajszámú törzse. Mintegy 240 000 ismert fajuk több, mint 10 000 nemzetségbe és 450 családba tartozik. Az ember gazdasági tevékenységében is az összes növény közül a legnagyobb jelentőségűek. A kétszikűeket (Dicotyledonopsida) 8 (Magnoliidae, Ranunculidae, Caryophyllidae, Hamamelididae, Rosidae, Dilleniidae, Lamiidae, Asteridae), az egyszikűeket (Monocotyledonopsida) 6 (Alismatidae, Aridae, Liliidae, Zingiberidae, Commelinidae, Arecidae) alosztályba soroljuk.

A kétszikűek magjában 2, az egyszikűekében 1 sziklevél van. A kétszikűek gyökerei főgyökérrendszert , az egyszikűek gyökerei pedig mellékgyökérrendszert képeznek. A kétszikűek levélerezete főeres, az egyszikűeké mellékeres. A fás- vagy lágyszárú kétszikűek edénynyalábjai körkörösen , míg a többségükben lágyszárat fejlesztő egyszikűek edénynyalábjai szórtan helyezkednek el a szárban. Csészéből és pártából álló kettős virágtakaró jellemzi a kétszikűek virágait, míg egynemű lepel borítja az egyszikűek hasonló szerveit. A kétszikűek virágában az egyes köröket (csésze-, párta-, porzó- és termőkör) alkotó levelek száma 5 , 4 vagy ezen számok többszöröse, míg az egyszikűek virágaira a hármas szám vagy annak többszöröse jellemző.

Pásztortáska főgyökérrendszere Pázsitfű bojtos gyökérrendszere

Kétszikű liánszár keresztmetszete Kukoricaszár (Zea mays) keresztmetszete

Kétszikűek osztálya (Dicotyledonopsida) Mintegy 174 000 ismert fajukat 8 alosztályba és kb. 350 családba soroljuk.

Egyszikűek osztálya (Monocotyledonopsida) Csaknem 100 családjukba mintegy 65 000 faj tartozik. A kréta korszakban a kétszikűekkel párhuzamosan alakultak ki a Magnoliidae alosztály egykori lágyszárú, vízben élő vagy mocsári fajaiból. Ősi formáik ennek következtében lágyszárúak és rovarmegporzásúak voltak. Fatermetű és szélmegporzású fajaik csak később jöttek létre. Fejlődési vonalaik még sok tekintetben vitatottak, így rendszerük is számos ponton bizonytalan. Hat alosztályukat különböztetjük meg.