SỰ TIẾN HÓA CỦA THỰC VẬT: THỰC VẬT HIỆN ĐẠI CÓ NGUỒN GỐC - SINH HỌC - 2026

Sự tiến hóa của thực vật có thể bắt đầu từ một nhóm nước ngọt gợi nhớ đến tảo lục ngày nay và từ đó tất cả các nhóm hiện nay đều có nguồn gốc: rêu, rêu câu lạc bộ, cỏ đuôi ngựa, dương xỉ, thực vật hạt trần và thực vật hạt kín.

Thực vật được đặc trưng bởi là một nhóm rất đa dạng và có độ dẻo đáng kể. Theo quan điểm của sinh học tiến hóa, chúng cho phép nghiên cứu một loạt các cơ chế quan trọng và các sự kiện độc đáo, ví dụ, xác định thể đa bội ở thực vật hạt kín.

Nguồn: Bởi Maulucioni, từ Wikimedia Commons

Trong quá trình tiến hóa làm phát sinh nhóm đơn ngành này, những đổi mới đã xuất hiện như thành tế bào được tạo thành chủ yếu từ xenlulo - một loại polyme được tạo thành từ các đơn vị glucoza lặp lại.

Việc xem xét đơn ngành của thực vật ngụ ý sự kết hợp ban đầu của vi khuẩn lam, điều này đã tạo ra sự đa dạng của plastids (bao gồm cả lục lạp, liên quan đến quá trình quang hợp) bằng các sự kiện nội cộng sinh. Sự kiện này xảy ra ở tổ tiên chung của dòng họ này.

Đa bào (sinh vật có nhiều hơn một tế bào) và sự tăng sinh của mô phân sinh đỉnh, một kiểu phân chia tế bào không đối xứng và duy trì hợp tử, cũng xuất hiện. Tuy nhiên, sự đổi mới nổi bật nhất của các loài thực vật là xâm nhập vào môi trường trên cạn.

Dưới đây chúng tôi sẽ mô tả một số khía cạnh chung về sự tiến hóa của thực vật và sau đó chúng tôi sẽ đi sâu vào nguồn gốc của mỗi nhóm.

Cơ chế tiến hóa

Các cơ chế tiến hóa liên quan đến nguồn gốc thực vật cũng giống như các cơ chế tạo ra những thay đổi trong các nhóm sống khác: chọn lọc tự nhiên và di truyền hoặc di truyền.

Chọn lọc tự nhiên theo thuyết Darwin là một cơ chế tiến hóa bao gồm sự thành công sinh sản khác nhau của các cá thể. Khi thực vật sở hữu một đặc tính di truyền nhất định (có nghĩa là, truyền từ cha mẹ sang con cái) và đặc điểm này cho phép chúng để lại nhiều con cháu hơn, hình thái này tăng lên trong quần thể.

Cơ chế khác là trôi dạt gen, bao gồm sự biến đổi ngẫu nhiên hoặc ngẫu nhiên của tần số alen.

Theo cách tương tự, các quá trình cách mạng với động vật đóng một vai trò cơ bản. Như thụ phấn và phát tán hạt ở thực vật hạt kín.

Sự phát triển của các kế hoạch cơ thể thực vật

Sự thay đổi trong kế hoạch cơ thể của thực vật có liên quan đến những biến đổi cơ bản xảy ra trong giai đoạn thể bào tử và giao tử. Các nghiên cứu được thực hiện cho thấy rằng giai đoạn đơn bội trước đây phức tạp hơn.

Tuy nhiên, xu hướng này đã trải qua một sự đảo ngược: giao tử bắt đầu là giai đoạn dễ thấy nhất. Hiện tượng này đã làm tăng đáng kể sự đa dạng hình thái từ kỷ Devon.

Các thời kỳ địa chất về sự xuất hiện của mỗi nhóm

Hồ sơ hóa thạch cung cấp cho chúng ta một nguồn thông tin đáng kinh ngạc về quá trình tiến hóa của tất cả các sinh vật sống, mặc dù nó không hoàn hảo và cũng không hoàn chỉnh.

Bryophytes, những sinh vật rất đơn giản thiếu các mô mạch, đã được biết đến từ thời Ordovic.

Các địa tầng cổ nhất bao gồm các cấu trúc rất đơn giản của thực vật có mạch. Sau đó, trong kỷ Devon và kỷ Carboniferous, sự phát triển mạnh mẽ của dương xỉ, rêu câu lạc bộ, cỏ đuôi ngựa và thực vật thân sinh đã xảy ra.

Vào kỷ Devon, những cây có hạt đầu tiên đã xuất hiện. Do đó, hệ thực vật Mesozoi chủ yếu bao gồm các cá thể gợi nhớ đến thực vật hạt trần. Cuối cùng, thực vật hạt kín xuất hiện trong kỷ Phấn trắng.

Sự tiến hóa của tảo

Tảo là nhóm nguyên thủy nhất. Đối với chúng tương ứng với nguồn gốc của tế bào quang hợp đầu tiên do một sự kiện nội sinh: một tế bào ăn phải một loại vi khuẩn có khả năng quang hợp.

Đây là một lời giải thích khá được chấp nhận cho sự tiến hóa của lục lạp, và nó cũng áp dụng cho ti thể.

Sự tiến hóa của bryophytes

Bryophytes được cho là những sinh vật đầu tiên tách ra khỏi tảo. Chúng tương ứng với nhóm thực vật đất đầu tiên. Đặc điểm chính của nó là thiếu hệ thống rễ và hệ thống mạch bao gồm xylem và phloem.

Bryophytes thống trị môi trường thời tiền sử trong 100 triệu năm đầu tiên từ nguồn gốc thực vật.

Sự tiến hóa của thực vật không hạt có mạch

Cây không hạt có mạch

Thực vật có mạch bắt đầu đa dạng hóa trong thời kỳ Lá kim, cụ thể là thực vật có mạch không hạt.

Giống như tế bào sinh dục, các giao tử bơi của thực vật không hạt cần nước để cả hai tế bào sinh dục gặp nhau. Vì lý do này, người ta cho rằng các dạng đầu tiên của thực vật có mạch chỉ giới hạn trong môi trường ẩm ướt thuận lợi cho sự sinh sản.

Hóa thạch và tổ tiên của thực vật có mạch có niên đại 420 triệu năm. Các sinh vật được đặc trưng bởi một bào tử phân nhánh, không phụ thuộc vào giai đoạn giao tử để sinh trưởng và phát triển của chúng. Những phân nhánh này tạo nên kích thước nhỏ của chúng - chúng hiếm khi vượt quá năm mươi cm.

Sự sắp xếp này đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất bào tử và do đó làm tăng xác suất sống sót và sinh sản.

Nhóm thực vật có mạch nguyên thủy nhất là các loài thực vật lycophytes hiện đại (rêu câu lạc bộ, selaginella, và dương xỉ hoặc đồng đẳng). Các loài lycophytes phát triển trong các đầm lầy và các địa hình tương tự, cho đến khi các dạng khổng lồ tuyệt chủng và các dạng nhỏ mà chúng ta quan sát được ngày nay.

Dương xỉ đã tỏa ra từ khi chúng có nguồn gốc từ kỷ Devon, cùng với họ hàng của chúng là đuôi tóc và lông cọ.

Tầm quan trọng của mô mạch và rễ

Thực vật có mạch - như tên gọi của chúng - có mô mạch, được chia thành phloem và xylem. Những cấu trúc này có nhiệm vụ dẫn muối và chất dinh dưỡng đi khắp cơ thể của cây.

Việc có được một mô tế bào chết cho phép cây tăng kích thước so với cây bryophytes. Những thân cây này ngăn chặn sự nghiêng ngả và rũ xuống, đồng thời có thể vận chuyển chất dinh dưỡng và nước lên độ cao đáng kể.

Mặt khác, rễ cho phép cây bám vào bề mặt đất, giúp chúng hấp thụ nước và chất dinh dưỡng. Rễ cũng đóng một vai trò cơ bản giúp cây đạt được kích thước lớn hơn. Hệ thống rễ quan sát được trong hóa thạch khá giống với hệ thống rễ hiện tại.

Nguồn gốc của rễ cây vẫn chưa rõ ràng trong lịch sử tiến hóa. Người ta không biết liệu chúng xuất hiện trong một sự kiện duy nhất ở tổ tiên của tất cả các loài thực vật có mạch, hay trong nhiều sự kiện - cái được gọi là sự tiến hóa hội tụ.

Sự tiến hóa của thực vật hạt có mạch

Ở cây lá kim, thực vật phân nhánh thành hai nhóm lớn cây có hạt: cây hạt trần và cây hạt kín.

Sự tiến hóa của cây hạt trần

Lúc đầu, các cây con gợi nhớ đến một cây dương xỉ. Thực vật hạt trần là thực vật không có hoa, tất cả đều tỏa ra trong một kiểu hình rất giống nhau. Phổ biến nhất hiện nay là thông và bách. Một số mẫu vật cổ nhất bao gồm ginkgos, cycads và gnetales.

Sự tiến hóa của thực vật có hoa: hạt kín

Thực vật có hoa, hay thực vật hạt kín, là một nhóm thực vật tạo nên hầu hết các loài thực vật tồn tại trên hành tinh trái đất. Ngày nay chúng phân bố ở khắp mọi nơi và bao gồm các dạng khác nhau như cây cối, bụi rậm, bãi cỏ, cánh đồng lúa mì và ngô, và tất cả các loại cây thông thường mà chúng ta quan sát được với hoa.

Đối với cha đẻ của sinh học tiến hóa, Charles Darwin, sự xuất hiện đột ngột của nhóm này đại diện cho một sự kiện bí ẩn kéo dài một sự phân bố rộng lớn.

Ngày nay, nhóm tạo ra thực vật hạt kín được coi là một số nhóm thực vật hạt trần nguyên thủy - một sinh vật giống cây bụi. Mặc dù không có ứng cử viên cụ thể, một số dạng sống có đặc điểm trung gian giữa hai nhóm được nghi ngờ, từ các thời đại Mesozoi và Paleozoi.

Về mặt lịch sử, sự biến đổi này được chấp nhận, vì có thể dễ dàng hình dung sự biến đổi cấu trúc có khả năng mang noãn (điển hình của cây hạt trần) thành lá noãn. Gần đây, việc chủ động tìm kiếm các hình thức chuyển đổi này không còn là bình thường nữa.

Hóa thạch đầu tiên của thực vật hạt kín (và những dấu vết khác như hạt phấn hoa) có niên đại hơn 125 triệu năm.

Hoa

Sự đổi mới phù hợp nhất của thực vật hạt kín là cấu trúc hoa. Người ta suy đoán rằng những bông hoa ban đầu có hình thái của một cây mộc lan hiện tại, được tạo thành từ nhiều lá noãn, nhị hoa và các mảnh của bao hoa.

Về kích thích thị giác và khứu giác, hoa đại diện cho một cơ quan hấp dẫn đối với các loài thụ phấn. Chúng có thể là động vật có xương sống (như chim và dơi) hoặc động vật không xương sống (như ong, ong bắp cày hoặc ruồi). Được thụ phấn thể hiện một lợi thế rõ ràng của cây: nó phân tán phấn hoa tốt hơn nhiều so với gió.

Sự thụ phấn là một sự kiện được lựa chọn, vì càng nhiều động vật đến thăm cây trồng, thì việc sản xuất hạt giống cũng diễn ra theo. Do đó, bất kỳ thay đổi nào có lượt truy cập tăng tích cực ngay lập tức mang lại lợi thế chọn lọc lớn cho cá nhân.

Ví dụ, thực vật có hoa do một đột biến ngẫu nhiên nào đó bắt đầu tiết ra một chất dinh dưỡng để thu hút một loài thụ phấn có ưu thế chọn lọc so với các cây đồng loại thiếu đặc điểm này.

Ngoài ra, trái cây còn tượng trưng cho phần thưởng giàu năng lượng cho con vật tiêu thụ nó. Sau khi tiêu hóa, con vật đào thải và từ đó phân tán hạt. Ví dụ, nhiều loài chim và dơi ăn quả đóng một vai trò quan trọng không thể thiếu trong vai trò phân tán hạt giống trong rừng.

Người giới thiệu

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Sinh học: khoa học và tự nhiên. Giáo dục Pearson.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Thư mời tham gia môn Sinh học. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Phân tích tiến hóa. Sảnh Prentice.
4. Futuyma, DJ (2005). Sự phát triển. Sinauer.
5. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Sinh học thực vật (Tập 2). Tôi đã đảo ngược.
6. Rodríguez, EV (2001). Sinh lý sản xuất cây trồng nhiệt đới. Editorial University of Costa Rica.
7. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Sinh lý thực vật. Đại học Jaume I.