Kapraďrosty
HEN
„Tracheophyta"
♦ po skupině Bryophyta již všechny ostatní skupiny mají přítomny tracheidy
♦ tracheidy v xylému a sítkové buňky ve floému (lýku)
Systematika
pro pokročilé
♦ Tracheophyta
- Lycophyta - plavuně
- Euphyllophyta
♦ Monilophyta (kapradiny a jejich příbuzní, včetně Psilotaceae a Equisetaceae)
♦ Spermatophyta - všechny semenné rostliny
- Cycadales
- Ginkgoales I
- Coniferales       } nahosemenné
- Gnetales ^
- Angiosperma - krytosemenné
nahosemenné
Tracheophyta
♦ celkem na světě je asi 290 000 popsaných druhů rostlin
♦ „kapraďrosty" a nahosemenné tvoří dohromady 12 000 druhů, což je asi 5 %
Table 29.1 Ten Phyla of Extant Plants
Common Name
Approximate Number of Extant Species
Bryophytes (nonvascular plants)
Phylum Hepatophyta Liverworts Phylum Anthocerophyta Horn worts Phylum Rryophyta Mosses
100 15,000
Vascular Plants
Seedless Vascular Plants
Phylum Lyeophyta
Phylum Pterophyta
Seed Plants
Gymnospenm Phylum Ginkgophyta
Phylum Cycadophyta
Phylum Gnetophyta
Phylu m Co n i Ee ro p liyta
Angwspi'ims Phylum Aiithophyta
Lyc op bytes (cliab mosses, spike mosses, and qulllworts'3
Pterophytes
{ferns, horsetails,
and whisk Ferns)
Ginkgo
Cycads
Gnetophytes {Gnctum, Ephedra, and Wdwilschia)
Conifers
Flowering plants
1,200
12,000
I
130
75
600 250,000
Kapraďrosty
♦ Lycopodiophyta (Plavuně)
♦ Equisetophyta (Přesličky)
♦ Polypodiophyta (Kapradiny)
Kapraďrosty
♦ Lycophyta (Plavuně) - asi 1 200 druhů
♦ Pterophyta - asi 12 000 druhů
- Equisetophyta (Přesličky)
- Polypodiophyta (Kapradiny)
Kapraďorosty ještě nevytvářejí semena
tvořená již částečně vyvinutým zárodkem a zásobními látkami pro prvotní růst klíčící rostlinky.
Kapraďrosty
pro pokročilé
♦ Lycophyta (Plavuně) - asi 1 200 druhů
- Lycopodiaceae
♦ Huperzia - 300 druhů
♦ Lycopodiella - 40 druhů
♦ Lycopodium - 40 druhů
- Selaginellaceae
♦ Selaginella - 750 druhů
Kapraďrosty
♦ prvních 100 miliónu let dominovaly Bryophyta, ale pak až dodnes dominují cévnaté rostliny
♦ kapraďrosty dominovaly v krbonu, kdy se většina semenných rostlin ještě nerozvinula
♦ podobně jako u bryophyt, spermie je bičíkatá (nebo obrvená) a musí plavat v kapce vody aby dorazila do archegonia a oplodnila vaiíčko...
kapce vody aby dorazila do archego oplodnila vajíčko...
♦ ...z tohoto dUvodu jsou kapraďrosty nejhojnější ve vlhkém prostředí
i
Kapraďrosty
♦ před vynálezem semene tak zřejmě rostliny žily především ve vlhkém prostředí
♦ první cévnaté rostliny jsou známy z doby před 420 milióny lety
♦ na rozdíl od bryophytů, tyto rostliny měly větvený sporofyt který nebyl závislý na gametofytu
♦ ačkoli tyto rostlinky nebyly vyšší než 50 cm, větvení zřejmě umožňovalo vznik složitějších těl s množstvím sporangií
♦ větší množství sporangií znamená více spor, a i když budou některá sporangia zkonzumována býložravci, jiná přežijí
Kapraďrosty
♦ Sporofyt (2n - dipoidní) již výrazně dominuje nad gametofytem (n -
haploidním )
♦ abychom nalezli gametofy(n) u běžných kapradin, je třeba si kleknout a pozorně hledat na povrchu nebo těsně pod povrchem země
Ant he rid in m
Gametop hyte
Ficldleheaci
Evoluce kořenů
♦ kořeny umožňují lépe čerpat vodu a minerály z půdy než rhizoidy
♦ umožňují také rostlině růst výše (což je spojeno také s existencí xylému a floému)
♦ kořeny možná vznikly ze spodních podzemních částí stonku
♦ kořeny možná vznikly mnohokrát nezávisle na sobě
Evoluce listů
♦ mikrofyly = malé, obvykle jehlicovité s jedinou cévou
-poprvé asi před 410 miliónem let
- nejprve zřejmě jako výrůstky na stonku
♦ megafyly = listy široké s rozvětvenými cévami
-poprvé asi před 370 miliónem let, na konci devonu
-možná vznikly srůstem mnoha výr
Evoluce listů
hypotéza
Microphyll
E n řiti o n
Vein
Smooth stem
(a) MICROPHYLL EVOLUTION
Ena lion
Vascular supply to ersinn
Microphyll (erne vein)
Thicker main stem
Equal branches
Dichotomy u s end branches
Thinner -side branch
Ok hni omnuly Overtopping branching stems   (unequal branching)
(h) MEGAPHVLL EVOLUTION
Planatlon (branching in same plane]
Webbing of aide branch system
Megaphyll {many veins)
Evoluce listů
♦ sporofyly = modifikované listy nesoucí sporangia
- sporofyly kapradin nesou shluky sporangií - výtrusné kupky zvané sory (j.č. sorus), obvykle na spodní straně sporofylů
-u mnoha plavuní a nahosemenných tvoří skupiny sporofylů šištice, technicky zvané strobily
Spory
♦ většina nesemenných cévnatých rostlin má jen jeden typ spor, které se vyvinou v bisexuální gametofyt (typicky kapradiny)
Společné znaky „kapraďorostů"
♦ prvoklíček (zde zvaný prokel) je schopen alespoň po určitou dobu růst nezávisle na sporofytu
♦ jsou přítomny obrvené spermatozoidy, pohybující se ve vodním prostředí
♦ rozmnožování výtrusy
i
Rodozměna
♦ z haploidního výtrusu vyroste prokel, který představuje gametofyt
♦ na prvoklíčku (= prokel = gametofyt) jsou jak antheridia, tak i archegonia
♦ spermatozoidy z antheridií oplodní vaječnou buňku v archegoniích
♦ vznikne zygota, ze které mitózami vyroste sporofyt (= zelená kapradina, tak jak ji známe z lesů)
♦ na sporofytu vyrostou sporangia, ve kterých dochází k meiose a vznikají haploidní spory
♦ ...a cyklus se opakuje
Lycopodiophyta (Plavuně)
♦ vždyzelené vidličnatě dělené rostliny
♦ prokel se vyvíjí až několik let, pod zemí, vyživuje se endotrofní mykorrhizou
♦ v karbonu tvořily dvě linie:
- malé byliny
- stromy 2m v průměru výšky přes 40m!
♦ tyto stromovité plavuně v karbonu žily milióny let ve vlhkých horkých močálech
♦ na konci karbonu se ale klima stalo sušším a chladnějším a přežily jen malé plavuně, které dnes představuji asi 1 200 druhů
Lycopodiophyta (Plavuně)
♦ uhlí v Evropě a USA pochází především z karbonských plavuní
Lycopodiophyta (Plavuně)
♦ často rostou jako epifyty, jiné na povrchu země
♦ u některých druhů je gametofyt zelený a fotosynteizuje
♦ sporofyt mají množství malých lístků a stonky, plazící se po zemi dávající vznik vidličnatě větveným kořenům
♦ spory plavuní jsou natolik bohatá na olej, že byly používány při kouzelnických kouscích
Lycopodiaceae
♦ stonek se dichotomně větví
♦ lístky 0,2 - 2 cm dlouhé s jednou cévkou, lístky ve velkém počtu často hustě obklopují stonek
♦ homosporní (= spory nejsou odlišeny na samčí a samičí a prvoklíček je tedy „jednodomý")
♦ gemmae = u rodu Huperzia = jednotlivé kusy rostliny se uvolňují a mohou vyrůst v novou rostlinu, jedná se tedy o typ nepohlavního množení
Selaginellaceae
♦ často plazivé
♦ listy 0,5 - 1 cm dlouhé
♦ heterosporní
♦ hlavně tropické deštné pralesy
♦ jsou schopny přežít dlouhá období sucha svinuté do kuličky, po dešti se zase rozpletou a jsou proto zvány „ressurection plants"
ion plants
Lycopodiophyta (PIavuně)
♦ Lycopodium clavatum (Plavuň vidlačka)
♦ Huperzia selago (Vranec jedlový)
♦ Selaginella selaginoides (Vraneček brvitý)
LYCOPHYTES (PHYLUM LYCOPHYTA)
Selaginella apoda a spike moss
fsoetes gunnii, a quillwort
Strobili (clusters of sporophylls)
Diphasiastrum tristachyum, a club moss
Lycopodiophyta
Lycopodiaceae
Lycopodium clavatum
Lycopodiophyta
Lycopodiaceae
Lycopodiophyta
Lycopodiaceae
Equisetophyta (Přesličky)
♦ vytrvalé byliny (vymřelé ale byly i dřeviny)
♦ v karbonu až 15 m vysoké
♦ dodnes přežívá jen 15 druhů jediného rodu Equisetum
Equisetophyta (Přesličky)
♦ spory mají 4 pentlicovité mrštníky, kterými se navzájem proplétají - tím se zvyšuje pravděpodobnost, že vyroste více proklů v bezprostřední blízkosti a dojde ke vzniku zygoty...
♦ ...prokly přesliček jsou totiž zpravidla jednodomé, buď obsahují pouze antheridia, nebo pouze archegoni
Equisetophyta (Přesličky)
♦ obsahuji často křemičité soli (skautské využití na umývání nádobí v terénu)
Equisetophyta (Přesličky)
♦ Equisetum arvense (Přeslička rolní)
♦ Equisetum sylvaticum (Přeslička lesní)
Equisetaceae
Equisetum arvense
arvense 1 ml i m M
Equisetaceae
Equisetum hyemale
yemale
ľ/J
Equisetaceae
quisetum hyemale -a fotografii je dobře vidět šištici nesoucí
s
sporangiofor a
Equisetaceae
Equisetum telmateia
till A
Polypodiophyta (Kapradiny)
♦ vytrvalé byliny, v tropech i subtropech často dřeviny až 20m vysoké!
♦ stonek u našich druhů často přeměněn v podzemní oddenek,
♦ oddenek se táhne i 7 metrů pod zemí
♦ listy většinou velké, ploché, často 1 - 3 x peřenosečné
♦ výtrusnice velké, na rubu listů a často spojené dohromady ve výtrusné kupky, zvané sory (j.č. sorus)
Polypodiophyta (Kapradiny)
♦ listy s výtrusnicemi = sporofyly
♦ listy pouze k fotosyntéze = trofofyly
♦ prokel lupenitý a zelený, spermatozoidy mnohobrvé
OPHYTES (PHYLUM PTEROPHYTA)
lypodium virginianum - na rubu jsou krásně vidět výtrusné kupky, sory, které u osladičů nejsou kryty ostěrou
Dryopteris fiIix-mas - zde jsou sory kryty indusiemi
É
Polypodiophyta (Kapradiny)
♦ kapradiny vznikly v devonu a prošly mnoha obdobími rozvoje a ústupu
♦ na rozdíl od většiny ostatních cévnatých nesemenných rostlin mají kapradiny megafyly
♦ skoro všechny druhy jsou homosporní
♦ jakmile začne sporofyt růst, gametofyt se zmenšuje a zahyne
♦ některé druhy produkují během života a bilión (1000 miliard) spor
PoIypodiophyta (Kapradiny)
♦ Dryopteris filix-mas (Kapraď samec)
♦ Athyrium filix-femina (Papratka samičí)
♦ Polypodium vulgare (Osladič obecný)
Cyatheaceae
Stromové kapradiny subtropů a tropů
Cyathea arborea
orea
Cyatheaceae
a rubu listů jsou jas viditelné sory
míli
Alsophila tricolor
Polypodiaceae
CampyIoneuron phyIIitidis
Campyloneuron phyllitidis sory na listu
Vlil
Polypodiaceae
Nephrolepis exaltata
f 'já
Prutovky (Whisk ferns)
♦ tvoří rody Psilotum a Tmesipteris
♦ většinou tropické epifyty
♦ chybí pravé kořeny a listy
♦ dnes přímo řazeny mezi kapradiny
Prutovky (Whisk ferns)
Psilotaceae
Psilotum nud
Význam cévnatých nesemenných
rostlin
♦ jejich předkové vládli v karbonu, kde vytvářeli první lesy na světě
♦ díky kořenům a xylému a floému začaly mohutně fotosyntetizovat, během karbonu klesla koncentrace CO2 v atmosféře až 5x (!), čímžto nastalo globální ochlazování doprovázeno tvorbou ledovců
♦ tyto karbonské pralesy daly vznik uhlí
♦ dodnes se každý rok spálí 6 miliard tun uhlí
♦ je ironií, že rostliny, které přispěly ke globálnímu ochlazování nyní - po létech - přispívají ke globálnímu oteplování, tak, jak se z nich uhlík dostává zpět do atmosféry
Lesy v karbonu
mterephylls lm_
massive, pender little actual xylem
100 ft high 3 ft. in diameter