Volgens wetenschappers heeft de kolonisatie van planten op het land slechts één keer plaatsgevonden en dat alle landplanten zijn ontstaan uit groene zoetwateralgen die bekend staan als kranswieren.
Planten zijn geëvolueerd uit eencellige organismen.
Uit protisten van aan water gebonden groene algen. Veel later ontwikkelden ze belangrijke aanpassingen om op het land te kunnen leven, waaronder vaatweefsel, zaden en pas veel later bloemen. Elk van deze grote aanpassingen maakte planten geschikter voor het leven op het land.
Bekende protisten zijn:
Amoeben, ciliaten, waterschimmels, kiezelwieren en foraminiferen
Amoeben zijn microscopische eencellige diertjes. (a=zonder, moebe=vorm). Het zijn parasieten.
Foraminiferen zijn kleine organismen, die voornamelijk aanwezig zijn in de mariene sedimenten.
Kiezelwieren zijn een grote groep van eencellige algen.
Ciliaten zijn trilhaardiertjes die in vrijwel alle waterige omgevingen voorkomen.
Waterschimmel vormt schimmeldraden en veroorzaakt plantenziektes, maar zijn pseudo-schimmels.
De vroegste planten waren algen die meer dan 700 miljoen jaar geleden in de oceanen leefden.
Het Verschijnen van de eerste groene planten.
- Ongeveer 500 miljoen jaar geleden, toen de Aarde 4 miljard jaar oud was, verschenen de eerste groene planten op land.
Vóór die tijd was land alleen bevolkt door microbieel leven.
• Er zijn wetenschappers die vermoeden dat de eerste groene landplanten zijn ontstaan uit zeewier, maar weten weinig over hun voorouders.
Zeewier is een verzamelnaam van groepen algen die in zee of brak water leven.
1 billion-year-old green seaweed fossils identified
Een miljard jaar oude algen en nieuwere genen wijzen op de oorsprong van landplanten
(Image credit: Dinghua Yang; Tang et al., Nature Ecology and Evolution)
Paleontologen van Virginia Tech hebben in China een opmerkelijke ontdekking gedaan: 1 miljard jaar oude microfossielen van groene zeewieren die verband zouden kunnen houden met de voorouder van de vroegste landplanten en bomen die zich 450 miljoen jaar geleden voor het eerst ontwikkelden.
Maar, wat waren de vóórouders van deze groene zeewieren?
- De oorsprong en vroege evolutie van groene zeewieren, zo’n 650-750 miljoen jaar geleden, is terug te vinden aan het einde van een geologische periode die werd gekenmerkt door de zwaarste ijstijden uit de geschiedenis van de Aarde waarbij de ijskappen de evenaar bereikten: Sneeuwbal-aarde
- De voorouders van groene zeewieren overleefden deze extreme klimaatomstandigheden in geïsoleerde toevluchtsoorden (refugia) op ondiepe zeebodems. De isolatie van miljoenen jaren zorgde ervoor dat verschillende groenwiergroepen onafhankelijk van elkaar evolueerden. Na de zware ijstijden stegen de temperaturen wereldwijd en kwamen geschikte habitats op de zeebodem overvloedig voorhanden.
-
De belangrijkste bevinding van gerelateerde studies is, dat er óók in open water - ijsvrije - omstandigheden bestonden in oceanische regio's tijdens het afnemende stadium van één van de Sneeuwbal-aarde perioden op de middelste breedtegraad (tussen 23°26′ en 66°33′). In deze omstandigheden waren groene zeewieren in staat zich onverhinderd te verspreiden en te diversifiëren.
- Een nieuw Snowball Earth-model met open water (blauwe regio) in oceanen zowel op lage als op middelhoge breedtegraden.
Bron afbeelding: Dr. Huyue Song
Vóór de studies waren ijsvrije gebieden alleen geïdentificeerd in peri-equatoriale regio's, gebieden dicht bij de evenaar.
'Snowball Earth' might have been slushball 'Sneeuwbal Aarde zou ook "gebieden met modder'" hebben gehad' oftewel gebieden met dun ijs en open oceaan.
Hier zijn enkele belangrijke punten over hoe dit mogelijk was:
1 . Diepe Oceaan
- Diepe Wateren: Tijdens de Snowball Earth, wanneer het oppervlak van de oceanen bevroren was, konden vroege zeewieren overleven in diepere wateren waar het ijs niet volledig doordrong. Deze gebieden boden een relatief stabiele omgeving met toegang tot licht en voedingsstoffen.
2. Geothermische Activiteit
- Warmtebronnen: Geothermische bronnen op de oceaanbodem boden een bron van warmte en mineralen, wat een habitat creëerde voor leven, zelfs in een bevroren omgeving. Organismen konden zich ontwikkelen rond deze bronnen.
3. Aanpassingen aan Licht
- Fotosynthese: Zeewieren, evenals cyanobacteriën, konden zich aanpassen aan de beperkte lichtomstandigheden die voortkwamen uit het bevroren oppervlak. Hun vermogen om efficiënt om te gaan met de beschikbare lichtgolven was cruciaal voor hun overleving.
First Land Plants and Fungi Changed Earth's Climate
Dit artikel bespreekt een belangrijke genetische studie over de vroege aanwezigheid van landplanten en schimmels en hun invloed op het klimaat op Aarde.
Belangrijke punten:
• De grootste genetische studie onthult dat landplanten en schimmels veel eerder verschenen dan eerder gedacht, vóór de Snowball Earth-tijdperken en de Cambrische explosie.
• Planten verhoogden het zuurstofniveau en verlaagden het koolstofdioxide in de atmosfeer, wat de evolutie van landdieren mogelijk maakte.
• Volgens de auteurs evolueerden landplanten ongeveer 700 miljoen jaar geleden en schimmels ongeveer 1. 300 miljoen jaar geleden.
• Er zijn geen onbetwiste fossielen van de vroegste landplanten en schimmels uit het Precambrium gevonden, mogelijk vanwege hun kwetsbare lichamen.
• De studie suggereert dat de aanwezigheid van planten en schimmels bijdroeg aan het koeler worden van de Aarde tijdens Snowball Earth-tijdperken en de explosie in dierlijke soorten tijdens het Cambrium.
• Korstmossen en planten speelden een cruciale rol in het verminderen van atmosferisch kooldioxide en het verhogen van zuurstof.
Conclusie:
Het onderzoek toont aan dat de vroegtijdige evolutie van schimmels en planten een grote impact had op de atmosfeer van de aarde en daarmee op het klimaat en de evolutie van leven.
Bron: PennState Eberly College of Science
Verreweg de meest diverse en opvallende leden van het plantenrijk zijn vaatplanten. Dit zijn de planten met een vasculair systeem, een vatensysteem. Als je een bloemenperk ziet, door een bos loopt of een rij struiken aan de rand van een tuin, dan zie je vaatplanten. Bomen, struiken, grassen, bloeiende planten en varens zijn allemaal vaatplanten. Alles wat geen mos, algen, korstmos of schimmel is, is vasculair. Vaatplanten hebben adersystemen die water en voedingsvloeistoffen door de plant geleiden. Niet-vasculaire planten absorberen water via membranen op de plaats van wortels. Zo hebben mossen eenvoudige cellulaire structuren die water en voedingsstoffen via osmose en diffusie opnemen, waarbij een vloeistof, waarin stoffen zijn opgelost, door een halfdoorlatend membraan stroomt.
Het vasculaire systeem is samengesteld uit twee gespecialiseerde geleidende vaten: xyleem en floëem. Xyleem voert water en mineralen van de wortels naar verschillende delen van de plant of boom. Floëem geleidt organische verbindingen van de plaats van fotosynthese naar verschillende delen van de plant of boom.
Bron afbeelding: Libre Texts
Van een eenvoudige, groene algenvoorouder die in het water leefde, ontwikkelden planten uiteindelijk verschillende belangrijke aanpassingen voor het leven op het land.
De evolutionaire geschiedenis van planten is vastgelegd in fossielen die bewaard zijn gebleven in laagland- of mariene sedimenten. Sommige fossielen behouden de uitwendige vorm van plantendelen, andere bestaan uit microfossielen zoals stuifmeel en sporen. In zeldzame gevallen kunnen fossielen zelfs de chemische kenmerken vertonen van de planten die ze ooit hebben bevat.
Lignine, dat bestaat uit complexe organische polymeren van waterstof, koolstof en zuurstof, fungeert als een natuurlijke lijmstof die vaatplanten, bomen en grassen stevigheid geeft om rechtop te staan en watertransport door de stengel mogelijk te maken.
De eerste vaatplanten ontstonden in het Siluur (443 miljoen jaar geleden). Hoewel de meeste planten in deze periode geen verscheidenheid van bladeren, stengel en wortels vertoonden, zorgde een aanpassing van het vaatsysteem, door lignine en cellulose, ervoor dat planten rechtop konden staan en water omhoog konden trekken door hun structuren. Wetenschappers hebben onlangs de aanwezigheid van lignine ontdekt in rode zeewieren, wat suggereert dat zelfs de vroegste plantachtige organismen het potentieel hadden voor toekomstige aanpassing om rechtop te staan en watertransport door de stengel mogelijk te maken.
Pectine beïnvloedt de doorlaatbaarheid en de structurele vormgeving van de cel.
Cellulose: planten gebruiken zonne-energie om glucose te produceren en slaan dat op in de vorm van cellulose.
Hemicellulose is een reeks zeer nauw verwante koolhydraten die worden gemaakt in planten.
Huidmondjes (stomata)
Transpiratie van planten, de afgifte van waterdamp aan de atmosfeer in hun omgeving, wordt gereguleerd door zogeheten huidmondjes of stomata.
Structures Necessary For Plants To Live On Land
Enkele termen uit de video:
Lignine: een essentieel bestanddeel voor bomen en planten om rechtop te kunnen blijven staan en watertransport door de stengel mogelijk te maken.
Osmose: Planten hebben in hun cellen een blaasje (de vacuole) met vloeistof, waarin veel stoffen opgelost zijn. Door osmose komt er water van buiten de cel het blaasje in, waardoor deze uitzet en tegen de celwand van de cel aankomt.
Gameet: dient voor de geslachtelijke voortplanting.
Cuticula: bij bomen en planten is er een vettig waslaagje boven op de epidermis (een cellaag dikke opperhuid), dat beschermt tegen uitdrogen. Zónder cuticula kan het vocht in de stengel of blad naar buiten komen en verdampen, met uitdroging als gevolg.
Huidmondje of stomata: via de huidmondjes vindt verdamping van water plaats en dat heeft gevolgen voor de opname van water via de wortels. Via de huidmondjes wordt óók CO2 opgenomen die van belang is voor de fotosynthese.
Tegen de tijd dat de vroegste planten evolueerden, waren dieren al de dominante organismen in de oceaan. Planten waren bovendien beperkt tot de bovenste laag water die voldoende zonlicht ontving voor fotosynthese. Daarom zijn planten nooit dominante mariene organismen geworden. Maar toen planten het land op trokken, 'gingen alle deuren open'. Waarom was het land verstoken van ander leven? Zonder planten die op het land groeiden, was er niets voor andere organismen om zich mee te voeden behalve andere levende organismen. Land kon niet worden gekoloniseerd totdat landplanten zich vestigden.
Maar de eerste landplanten waren waarschijnlijk zacht, bemost, met ondiepe wortels en hadden geen vaatbundels (nodig) voor het transport van water. De vroege mosachtige planten die de continenten koloniseerden, creëerden habitats voor landdieren, en bereidden de weg voor andere planten.
Mossen zijn planten die vergelijkbaar zijn met algen die als niet-vasculair wordt geclassificeerd, wat betekent dat het geen echte wortels hebben en geen vaatbundels voor het transport van water. Mos heeft de mogelijkheid om te groeien op meerdere objecten en op verschillende locaties, variërend van rotsen tot stammen.
Mos hecht zich aan een ondergrond vast met rizoïden (wortelachtige structuren).
Mossen hebben eenvoudige cellulaire structuren die water en voedingsstoffen via osmose en diffusie opnemen, waarbij een vloeistof, waarin stoffen zijn opgelost, door een halfdoorlatend membraan stroomt.
Groenwieren zijn, zoals eerder beschreven, meer dan 1 miljard jaar geleden ontstaan. Een splitsing vroeg in hun evolutie gaf aanleiding tot twee groepen. De ene waaruit zo’n 400 miljoen jaar geleden de landplanten zijn ontstaan, de andere gaf aanleiding tot een grote diversiteit aan groene algen, waaronder de groene zeewieren
De evolutionaire voorgeschiedenis van groene algen omvat een complex proces van ontwikkeling vanuit eenvoudige eukaryotische d.w.z. eencellige organismen, endosymbiotische gebeurtenissen en een lange periode van verspreiding in aquatische omgevingen zoals oceanen, zeeën, rivieren en moerassen. Deze processen hebben bijgedragen aan de aanpassing en evolutie van groene algen tot de veelzijdige organismen die we op dit moment kennen.
De vroegste algen behoren tot de groep van de rode en bruine algen. Deze groepen zijn ontstaan uit een gemeenschappelijke voorouder die in de oceanen leefde. De voorouders van rode algen zijn ongetwijfeld eencellige of zeer eenvoudige meercellige organismen die behoren tot de groep van groenwieren die zich hebben ontwikkeld tot fotosynthetische organismen. Hun evolutie en verspreiding bieden inzicht in de oorsprong van landplanten en de ontwikkeling van fotosynthese op Aarde.
Cyanobacteriën | Microscopie van de Natuur
Cyanobacteriën kunnen leven als enkele cellen of kolonies die filamenten, bollen of onregelmatige klonten vormen.
De meeste organismen zijn heterotrofe organismen, die kunnen, in tegenstelling tot autotrofen, zelf geen energie uit de omgeving in voedsel voor henzelf omzetten en zijn aangewezen op de suikers en andere moleculen met hoge energie-inhoud, aangemaakt door andere organismen. Zo’n 3,5 miljard jaar geleden zijn het de cyanobacteriën die als eersten tot fotosynthese in staat zijn.
- Elk organisme breekt stoffen af om energie vrij te maken, die het gebruikt voor de opbouw van nieuwe stoffen. Wij mensen zijn heterotroof (anders voedend) en moeten een ander organisme (plantaardig of dierlijk) eten om aan energie te komen. Wanneer wij eten verteert je lichaam de maaltijd tot voedingsstoffen, die weer worden omgezet in de stoffen die je nodig hebt. Planten en bepaalde bacteriën doen dit anders; zij kunnen organische stoffen opbouwen via fotosynthese.
- Fotosynthese is een biochemisch proces waarbij zonlicht (d.w.z. fotonen die de Zon uitstraalt), als energiebron gebruikt wordt om koolstofdioxide en water om te zetten in glucose voor hun energie. Dit gebeurt bij planten en cyanobacteriën in de chloroplasten (bladgroenkorrels) door middel van het pigment chlorofyl, een groene kleurstof waarmee cyanobacteriën, algen en planten licht opvangen.
Tijdens het Archeïsche Eon hadden de voorouders van cyanobacteriën zich afgesplitst van andere bacteriën. Deze voorouders hadden al ongeveer 3 miljard jaar geleden het vermogen om door fotosynthese zuurstof te produceren: dit was 400 miljoen jaar vóór de Great Oxidation Event. Dan moeten die voorouders ook al beschikt hebben over chlorofyl. Hoe de pigmentdiversiteit is ontstaan, is de sleutel tot het onthullen van hun evolutionaire geschiedenis.
Fotosynthese beleef je in een zonovergoten bos.
Het is een biochemisch proces waarbij bomen, groene planten, de meeste algen en sommige bacteriën zonlicht als energiebron gebruiken om koolstofdioxide en water om te zetten in glucose. Chlorofyl, de groene kleurstof, absorbeert de energie van het zonlicht en is tevens de reden dat planten en bladeren groen zijn.
Cyanobacteriën gebruiken het licht van de Zon om water te splitsen in z'n chemische componenten waterstof (als elektronendonor om hiermee andere opslagverbindingen te maken) en zuurstof als afvalproduct!!! Ook protonen en elektronen komen vrij. Deze elektronen en protonen worden vervolgens naar een reactiecentrum getransporteerd, waar ze worden omgezet in chemische energie.
De beschikbaarheid van zuurstof in de atmosfeer en in de oceanen zorgt ervoor dat aerobe stofwisseling mogelijk is, waardoor organismen meer energie krijgen dan door een anaerobe stofwisseling.
Uit de elementen CHONSP: koolstof (C), waterstof (H), zuurstof (O), stikstof (N), zwavel (S) en fosfor (P) halen cyanobacteriën de koolstof uit lucht en water in de vorm van CO2 en H2O. Hier maken ze organische stoffen van door fotosynthese, waarbij vervolgens stikstof (N) het meest nodig is voor het maken van eiwitten en fosfor (P), hun eigen DNA en voor de opslag van energie (ATP). Daarnaast zijn ook de metalen ijzer, koper en magnesium in zeer lage concentraties noodzakelijk voor hun groei.
In het membraansysteem van cyanobacteriën, thylakoïden genaamd, vinden lichtreacties plaats. De fotosynthese (licht+donkerreacties) vindt plaats in de bladgroenkorrels (ook wel chloroplasten genoemd). Dit zijn speciale structuren in de cel die fotosynthese mogelijk maken doordat ze de energie van de Zon kunnen opvangen en omzetten in energie.
Deze video laat zien hoe de fotosynthese van planten kwantumeffecten vertoont. Onderzoekers bestudeerden fotosynthese in een lab en ontdekten dat "de energie van geabsorbeerd licht zich op twee plaatsen tegelijk bevindt" -- een fenomeen dat in de kwantumfysica bekendstaat als "superpositie."
De formule voor fotosynthese is:
6 H2O + 6 CO2 + licht = 6 O2 + C6 H12 O6.
In woorden: Zes moleculen koolstofdioxide plus twaalf moleculen water zijn gelijk aan één molecuul glucose plus zes moleculen zuurstof.
Voor de vorming van één glucosemolecuul (C6H12O6) moet de Calvincyclus zesmaal worden doorlopen. Calvincyclus is de donkerreactie, gebruikt de energie om koolstofdioxide om te zetten in glucose.
Thylakoïden zijn in zowel cyanobacteriën als chloroplasten complexe interne membraansystemen waar de lichtreacties van zuurstofrijke fotosynthese plaatsvinden. In chloroplasten van planten zijn thylakoïden gestapeld, in cyanobacteriën, de evolutionaire voorlopers van chloroplasten, zijn deze niet gestapeld. Thylakoïden zijn betrokken bij fotosynthetische lichtreacties en elektronentransport d.w.z. dat zonlicht wordt omgezet in elektronen die vervolgens worden gebruikt in chemische reacties.
- Het proces omvat meerdere stappen, waaronder de absorptie van licht, de omzetting van lichtenergie in chemische energie en de synthese van glucose.
Een endosymbiont is prokaryotische een cel die is opgenomen en leeft in een andere cel met wederzijds voordeel.
De prokaryotische cellen in de afbeelding werden mitochondrieën en chloroplasten (groen)
De opgenomen prokaryotische cellen bleven onverteerd omdat het nieuwe functionaliteit aan de opgenomen cellen bijdroeg zoals fotosynthese (door cyanobacteriën) en energievoorziening (door mitochondriën)
In de loop van generaties verloor de opgenomen cel een deel van zijn onafhankelijke nut en werd een aanvullend organel
Evolutionist Lynn Margulis toonde aan dat een belangrijke organisatorische gebeurtenis in de geschiedenis van het leven waarschijnlijk de samensmelting van twee of meer afstammingslijnen betrof.
Chloroplasten (bladgroenkorrels) worden verondersteld te zijn geëvolueerd door endosymbiose, nadat een cyanobacterie-achtige prokaryoot werd opgeslokt door een eukaryote cel.
Chlorella is een eencellige groene micro alg die in grote mate zonlicht absorbeert. De alg bevat zeer veel chlorofyl, groene fotosynthetische pigmenten. In ideale omstandigheden vermenigvuldigen cellen van Chlorella zich snel en hebben ze alleen koolstofdioxide, water, zonlicht en een kleine hoeveelheid mineralen nodig om zich voort te planten.
Fotosynthese door planten:
Stap 1: De lichtreactie
Fotosynthese begint als zonlicht op chlorofyl valt, wat twee elektronen vrijmaakt. Deze elektronen gaan door de elektronen transportketen, een reeks eiwitten die elektronen afgeven en opnemen. Tijdens het transport wordt energie gebruikt om ATP te maken, dat dient voor energieopslag. Aan het einde worden de elektronen gebruikt voor de vorming van NADPH, dat elektronen levert voor andere reacties. Water zal de elektronen van chlorofyl aanvullen.
Stap 2: De donkerreactie
De lichtreactie zet energie van zonlicht om in ATP en NADPH. De donkerreactie, of Calvincyclus, gebruikt deze energie om koolstofdioxide in glucose om te zetten. Iedere stap in de cyclus wordt gekatalyseerd door enzymen, met rubisco als belangrijkste enzyme. Voor één glucosemolecuul moet de cyclus zes keer doorlopen worden.
1. Lichtreacties: Deze reageren in het thylakoïdemembraan van chloroplasten en hebben zonlicht nodig. Planten kunnen de energie uit licht niet direct gebruiken, maar zetten het om in chemische energie in de vorm van ATP en NADPH.
2. Water en Elektronen: Planten hebben water nodig om NADPH te maken, wat leidt tot de afsplitsing van zuurstof en elektronen. Deze elektronen bewegen door speciale eiwitten in het thylakoïde membraan, genaamd fotosysteem I en II.
3. Energie Opslag: Terwijl de elektronen door de fotosystemen gaan, verzamelen ze energie van zonlicht via chlorofyl, wat helpt bij de productie van NADPH. De beweging van deze elektronen helpt ook bij de productie van ATP via ATP synthase.
4. Calvincyclus: Deze cyclus vindt plaats buiten de thylakoïden in de chloroplasten en gebruikt ATP en NADPH van de lichtreacties om koolstof uit koolstofdioxide in de lucht om te zetten in suikers. Dit proces wordt geholpen door het eiwit RuBisCO, dat koolstof vastlegt.
5. Eindproduct: De calvincyclus levert glucose op, die kan worden omgezet in complexere suikers zoals zetmeel en cellulose, wat energie opslaat en de structuur van planten vormt.
ATP en NADPH
Adenosinetrifosfaat (ATP) en nicotinamide-adeninedinucleotidefosfaat (NADPH) zijn verbindingen die in organismen voorkomen. ATP is de valuta voor energieoverdracht in de meeste organismen. Wanneer er een energiebehoefte is, levert ATP gemakkelijk de energie voor het proces. Aan de andere kant werkt NADPH als een elektronendrager in planten tijdens de fotosynthese. Daarom is NADPH een belangrijk reducerend molecuul, dat elektronen opneemt in het belangrijkste voedselproductieproces van planten.
Fotosynthese is voor ons mensen een ingewikkeld biochemisch proces, maar voor planten al vele miljoenen jaren en voor de eenvoudigste microben al 2,5 miljard jaar een vanzelfsprekend systeem van energie-opbouw en groei.
De tijdlijn van de plantenevolutie omvat:
- Het Precambrium (4 miljard – 541 miljoen jaar geleden)
Planten verschenen ongeveer 700 miljoen jaar geleden voor het eerst op het land. Vóór die tijd bestond het land voornamelijk uit kale rotsen met alleen algen, bacteriën en schimmels.
Ongeveer 3 miljard jaar geleden, lang voordat meercellige organismen over de Aarde zwierven, begonnen weelderige hopen cyanobacteriën te gedijen langs warme, ondiepe kustlijnen.
Deze algenmatten hielden sediment vast, dat zich laag voor laag ophoopte tot koepelvormige heuvels. Dergelijke heuvels worden stromatolieten genoemd.
Stromatolieten kunnen een voedselbron en toevluchtsoord zijn geweest voor sommige diergroepen zoals vlokkreeften, mosseldiertjes en wormen.
Het Paleozoïcum (541 miljoen – 251 miljoen jaar geleden)
- Cambrium (541 – 485 miljoen jaar geleden)
Vanwege extreem hoge niveaus van koolstofdioxide in de atmosfeer, zou de temperatuur van de Aarde tijdens de Cambrische periode ongeveer 48°C zijn geweest. Het meeste plantenleven bestond uit kleine, zachte zee-planten, zoals groene algen. Naarmate terrestrische planten evolueerden, koelden ze het klimaat af en leverden ze zuurstof om de weg vrij te maken voor het leven op het land. Dit leidde tot de Cambrische explosie, een periode van diversificatie waarin veel voorouders van moderne planten en dieren evolueerden.
Een "explosie"?
De term "explosie" is misschien een beetje een verkeerde benaming. Het Cambrische leven evolueerde niet in een oogwenk. Het Cambrium werd voorafgegaan door vele miljoenen jaren evolutie.
- Ordovicium (485 – 443 miljoen jaar geleden)
Omdat de vroegste landplanten niet-vasculair waren d.w.z. geen uitgebreid vaatweefsel dus geen echte wortels, bladeren of stengels hadden, was er geen enkele manier om water te geleiden. Daarom leefden terrestrische planten uit deze periode voornamelijk in natte omgevingen. Deze vroege planten plantten zich voort door sporen.
- Siluur (443 – 419 miljoen jaar geleden)
In deze periode ontwikkelden zich de reeds besproken allereerste vaatplanten zoals coniferen, varens en paardenstaarten (die een vaatsysteem hebben om water, mineralen en voedingsstoffen te transporteren, waardoor ze hoger kunnen groeien dan niet-vaatplanten).
Hoewel de meeste Silurische planten geen differentiatie van bladeren, stengel en wortels vertoonden, stelde de aanpassing van deze vaatsystemen de landplanten in staat rechtop te staan en water door hun structuren naar boven te trekken.
Lignine, complexe organische polymeren, was cruciaal voor deze aanpassing. Wetenschappers hebben onlangs de aanwezigheid van lignine in mariene rode algen ontdekt, wat suggereert dat zelfs de vroegste landplanten het potentieel hadden voor toekomstige aanpassing om rechtop te staan en water te geleiden.
Lignine is een natuurlijke lijmstof die bomen, planten maar ook grassen stevigheid én flexibiliteit geeft.
- Devoon (419 – 358 miljoen jaar geleden)
De eerste herkenbare bodems ontwikkelden zich in deze tijd. De vroegste landplanten plantten zich voort via sporen. Planten gingen stengels met vaatweefsel verder ontwikkelen, houtachtig weefsel voor structuur en huidmondjes voor de ademhaling. Ecosystemen, gedomineerd door planten, omvatten bossen met grote bomen en veel planten die werden gereproduceerd door zaden te dragen. Het klimaat op Aarde bleef afkoelen omdat het kooldioxidegehalte bleef dalen en het zuurstofgehalte toenam als gevolg van de verspreiding van de planten.
- Carboon (358– 298 miljoen jaar geleden)
Planten bleven onderscheidende structuren ontwikkelen. Zaadplanten ontwikkelden zich en koloniseerden habitats waar sporen-producerende planten niet konden gedijen. Zaadplanten planten zich voort door zaden. Uit een zaad kan een nieuw plantje groeien. Voorbeelden van zaadplanten zijn gras, struiken, bomen en planten. Naaktzadigen, zoals primitieve naaldbomen en varens, verschenen in deze periode. Bij naaktzadigen zitten de zaden tussen de schubben van kegels (bijv. dennenappels). De bladeren van naaktzadigen zijn meestal naald- of schubvormig.
- Perm (299 – 251 miljoen jaar geleden)
Het klimaat droogde op, wat leidde tot de evolutie van geavanceerde coniferen. Cycaden en ginkgo's verschenen waardoor in sommige regio's wijdverbreide bebossing verscheen.
Cycade
Ginkgo
Coniferen
- Trias (251 – 201 miljoen jaar geleden)
Naaktzadigen, zoals cycaden, ginkgo's en coniferen, waren toen de meest voorkomende planten van deze periode.
- Jura (201 – 145 miljoen jaar geleden)
Het klimaat werd natter, wat leidde tot de ontwikkeling van grote oerwouden waar coniferen het landschap domineerden.
Bloeiende planten verschenen in deze periode, maar ze speelden slechts een ondergeschikte rol tussen andere gewassen. Hiervóór was er een tijd zonder bloemen, tot 140 miljoen jaar geleden de eerste bloemplanten evolueerden.
Alle moderne bloemen stammen af van één voorouder die 140 miljoen jaar geleden leefde.
De eerste bloemen van planten zouden gebruik hebben gemaakt van gespecialiseerde cellen die door middel van xyleem-achtige structuren water en voedingsstoffen ontvingen.
In deze vroege bloeiende planten fungeerden de cellen in de bloem als receptoren voor water en voedingsstoffen. Dit was cruciaal voor de ontwikkeling en bloei van de bloemen, omdat ze afhankelijk waren van deze stoffen voor groei, metabolisme en voortplanting. De transportstructuren in de plant zorgden ervoor dat water en voedingsstoffen vanuit de wortels naar de verschillende delen, inclusief de bloemen, werden geleid. Dit maakte het mogelijk om bloemen te vormen, die essentieel zijn voor de voortplanting van de plant en het aantrekken van bestuivers.
De bloei van planten is een complex proces dat zich in de loop van miljoenen jaren ontwikkeld. Het wordt beïnvloed door verschillende factoren en fases:
1. Belichting: Bloei wordt vaak beïnvloed door de hoeveelheid licht die een plant ontvangt. Veel planten hebben specifieke lichtperioden (daglengte) nodig om te bloeien, een fenomeen dat fotoperiodisme wordt genoemd.
2. Veroudering en groei: Na een bepaalde periode van vegetatieve groei, waarin de plant zich ontwikkelt en energie opslaat, kunnen hormonale veranderingen optreden die de bloei in gang zetten.
3. Hormonale Regulatie: Hormonen zoals auxines spelen een cruciale rol bij het stimuleren van de bloei. Deze zorgen voor de ontwikkeling van bloemknoppen.
Darwin beschreef hoe zijn experimenten aantoonden dat planten een stof bevatten die de groeirichting verandert onder invloed van licht.
4. Bloemontwikkeling: Zodra de juiste omstandigheden zijn voldaan, ontwikkelen zich bloemknoppen. In deze fase differentiëren cellen zich in specifieke bloemonderdelen, zoals kelkblaadjes, kroonblaadjes, meeldraden en stampers.
5. Bestuiving: Wanneer de bloemen volledig zijn ontwikkeld, kunnen ze worden bestoven. Dit kan plaatsvinden via wind, insecten of andere dieren. Bestuiving is essentieel voor de voortplanting, omdat het de overdracht van pollen van de meeldraad naar de stamper mogelijk maakt.
6. Zaadvorming: Na succesvolle bestuiving vindt bevruchting plaats, wat leidt tot de ontwikkeling van zaden binnen de vruchten. Dit zorgt voor de voortplanting van de plant en de verspreiding van nieuwe planten.
De evolutie van bloemen is een boeiend verhaal dat miljoenen jaren omspant. Vroegere planten die afhankelijk waren van wind voor bestuiving zijn veranderd in bloemen met speciale structuren die insecten aantrekken. Van vroege naaktzadigen tot de opkomst van angiospermen met gespecialiseerde voortplantingsstructuren, hebben bloemen opmerkelijke veranderingen ondergaan om de gevarieerde, levendige planten te worden waar we tegenwoordig van genieten.
Belangrijke punten
• Eerste bloeiende planten: Angiospermen verschenen ongeveer 130 miljoen jaar geleden, met eenvoudige bloemen die geen insecten aantrokken. In tegenstelling tot voorgangers zoals cycaden gebruikten ze water voor bestuiving.
• Overgang naar gesloten vruchtbladen: Ongeveer 115 tot 90 miljoen jaar geleden ontstonden gesloten vruchtbladen, die de eitjes beschermden en samen evolueerden met bestuivende insecten. Deze verandering gaf angiospermen een reproductief voordeel.
• Opkomst van bestuivende insecten: Bloemen ontwikkelden specifieke kenmerken zoals nectargidsen en geuren om insecten aan te trekken. Bestuivers zoals bijen en vlinders vormden een symbiose met bloeiende planten, wat essentieel was voor hun succes.
• Ontwikkeling van dubbele bloemen: Ongeveer 67 miljoen jaar geleden ontstonden dubbele bloemen door mutaties die extra bloemblaadjes creëerden. Deze bloemen trokken meer bestuivers aan, ondanks dat ze minder reproductief efficiënt waren.
• Moderne bloeiende planten: Bloeiende planten maken 90% van alle plantensoorten uit. Ze zijn cruciaal voor het voeden van mensen en ondersteunen ecosystemen en culturele waarden over de hele wereld.
- Krijt (145 – 66 miljoen jaar geleden)
Bedektzadigen, planten waarin mannelijke of vrouwelijke voortplantingsorganen in een bloem zijn ondergebracht (de stampers en meeldraden), vermenigvuldigden zich en werden de dominante planten. Hedendaagse bomen verschenen. Coniferen bleven belangrijke bomen in koudere streken. Voorouders van de hedendaagse varens evolueerden tijdens het late Krijt.
- Het Cenozoïcum (66 – heden) verdeeld in
- Tertiaire periode (66 – 1,8 miljoen jaar geleden)
Grassen evolueerden in deze periode, wat leidde tot de ontwikkeling van uitgestrekte savanne-ecosystemen. De verspreiding van grassen zorgde voor voedsel voor grote, grazende zoogdieren en bescherming voor kleine dieren zoals knaagdieren. Coniferen domineerden in koudere klimaten, terwijl bedektzadigen (bloeiende en vruchtdragende planten) domineerden in tropische klimaten.
- Kwartair (1,8 miljoen jaar geleden – heden)
Toen het klimaat afkoelde, stierven grote bossen af, waardoor open graslanden overbleven. Dit gebeurde ongeveer 30 miljoen jaar geleden en grassen floreerden vanwege hun vermogen om zich aan te passen aan droge omstandigheden. De mens verscheen voor het eerst tijdens het Kwartair van het Cenozoïcum.
Na duizenden jaren als jager-verzamelaars te hebben geleefd, begonnen mensen planten te cultiveren als voedselbron. Vanaf ongeveer 13.000 jaar geleden bestond de vroegste landbouw uit het kweken van granen zoals tarwe en gerst.
Bron: Kremp Florist USA
