Sự tiến hóa từ thực vật hạt trần sang thực vật hạt kín: Các yếu tố và quá trình phát triển

Những hiểu biết mới về sự tiến hoá của cây hạt kín đầu tiên

Một nghiên cứu mới đây của đại học Florida xuất hiện trong những tài liệu trực tuyến của Học viện khoa học quốc gia, đó hộ lộ bớ ẩn về hỡnh dạng của thực vật cú hoa đầu tiên (hay thực vật hạt kín) và cách mà chúng tiến hóa từ thực vật không hoa (hay thực vật hạt trần) thành thực vật có hoa.“Không loài thực vật nào trước đó và sau này giống như chúng. “Với những cơ sở đó được hỡnh thành này, giờ đây chúng ta có thể nghĩ tới những không gian rộng lớn, mở ra đối với việc chọn lọc tự nhiên để thiết lập những ranh giới ngày càng rừ ràng hơn”, Virginia Walbot, giáo sư sinh học tại Đại học Stanford, người rất am hiểu về nghiên cứu này cho biết.

Bí mật về sự xuất hiện của thực vật hạt kín

Sự xuất hiện của nhiều loài thực vật hạt kín trên Trái đất, đặc biệt là sự lan nhanh của chúng ở kỷ Phấn trắng (cách đây xấp xỉ 100 triệu năm) được cho là do khả năng tự biến đổi điều kiện sống theo nhu cầu của chúng. Sự tăng lên nhanh chóng của đa dạng sinh học ở các loài hạt kín – liên quan trực tiếp tới sự xâm chiếm của chúng trên toàn Trái đất – là một trong những câu hỏi lớn nhất mà Charles Darwin từng gặp phải. Liệucú phải vỡ – ngay trước kỉ Phấn trắng – những con khủng long Sauropodto lớn đó bị loại trừ bởi khủng long Ornithischian nhỏ bộ hơn nhiều, vàloài mới xuất hiện này đú ăn hết cỏc cừy con của thực vật hạt trần?.

Thế giới khi đó nghèo nàn dinh dưỡngvà hầu như hoàn toàn bị che phủ bởi thực vật hạt trần có rác rất khó phân hủy, cho nên đất đai cằn cỗi, và cây có hoa gặp nhiều khó khăn đểbắt đầu phát triển. Nhưng ở những địa điểm nơi thực vật hạt trần tạmthời biến mất, ví dụ do tác động của lũ lụt, hỏa hoạn hay mưa búo, cừyhạt kớn sẽ cỳ điều kiện phỏt triển về số lượng, từ đó chúng có khả năngtự cải thiện điều kiện sống của mỡnh bằng chính những rác rưởi dễ phân hủy mà chúng tạo ra. Theo lý thuyết của Berendse và Scheffer, điều này dẫn tới một kết quả tích cực: từ khởi đầu trên, thực vật hạt kín có thể phát triển số lượng nhanh hơn nữa, và sớm thay thế thực vật hạt trần ở nhiều nơi trên toàn thế giới.Từ đó, các loài động vật ăn lá và quả của cây hạt kín tăng nhanh về sốlượng, tạo điều kiện cho sự tiến hóa của thú có vú, và cuối cùng là sựxuất hiện của con người.

Cơ thể thực vật không những phân hoá thành các cơ quan khác nhau, mà mỗi cơ quan đều có cấu tạo rất phức tạp và phân hoá thành nhiều mô trong đó mô quan trọng nhất là mô dẫn.

Quá trình phát triển của thực vật hạt kín

Trong mỗi bỳ, chia tỏch bởi phần chất gỗ và phần li be, là một lớp mụ phừn sinh hay mụ hỡnh thành đang hoạt động, được biết dưới tên gọi tầng phát sinh gỗ; bằng sự hỡnh thành của lớp phỏt sinh gỗ giữa cỏc bú (tầng phỏt sinh gỗ trong bú) thỡ vũng gỗ hoàn hảo được tạo ra, và đều đặn tăng độ dày hàng năm do sự phát triển của chất gỗ ở bên trong và lớp li be ở bên ngoài. Điều đỏng chỳ ý thỳ vị này sẽ tăng gấp đôi khả năng thụ phấn, mặc dù chỉ được phát hiện ra gần đây, đó được chứng minh là xảy ra ở nhiều họ có sự phân tách rộng, và nó xảy ra trong cả thực vật một lá mầm cũng như nguyên tản sau khoảng lặng tiếp theo sau quỏ trỡnh tỏi tiếp sinh lực hợp nhất của cỏc nhừn cỳ cực. Mặt khác, nếu nội nhũ là sản phẩm của hành vi thụ phấn giống như hành vi đó tạo ra phụi thỡ người ta phải thừa nhận rằng các thực vật sinh đôi được tạo ra trong túi phôi - một là phôi, nó sẽ trở thành thực vật hạt kín và hai là nội nhũ, có chu kỳ sống ngắn ngủi, nơi nuôi dưỡng không được phân hóa để hỗ trợ cho quá trỡnh dinh dưỡng của phôi, thậm chí giống như là các phôi phụ trợ trong thực vật hạt trần nhiều phôi để có thể làm thuận lợi cho sự dinh dưỡng của phôi trội.

Nếu đúng như vậy và nội nhũ cũng giống như phôi, là sản phẩm thông thường của hành vi sinh sản, thỡ sự lai giống sẽ tạo ra nội nhũ lai giống như nó tạo ra phôi lai, và ở đây (được giả thiết) chúng ta có thể có được sự giải thích cho hiện tượng giao phấn quan sát thấy ở các nội nhũ hỗn hợp của các giống ngô lai và các thực vật khác và nó là khả năng duy nhất có thể cho đến hiện nay để xác nhận rằng chúng là biểu hiện của sự mở rộng ảnh hưởng của phấn hoa đối với noón và cỏc sản phẩm của nú. Một lượng thay đổi của các "bức thành" phân chia theo chiều ngang biến đổi chúng thành mầm phôi - một dóy tế bào trong đó tế bào gần nhất với màng bao noón sẽ gắn liền với đỉnh của túi phôi, và như thế nó cố định vị trí của phôi đang phát triển, trong khi tế bào cuối cùng được chứa trong khoang của nó. Cùng thời gian đó, cuống noón đóng vai trũ của người vận chuyển chất dinh dưỡng và thậm chí có thể phát triển, khi mà không có phôi nhũ được tạo ra, các "rễ cuống noón" hấp thụ đặc biệt bao lấy phôi đang phát triển hay chui vào trong thân và vỏ bao noón, hoặc thậm chớ vào trong thực giỏ noón.

Khi phụi phỏt triển nú cú thể hấp thụ mọi chất nuụi dưỡng có sẵn để lưu trữ hoặc là trong các lá mầm hay trong trụ dưới lá mầm của nó, là nơi không cần dùng ngay để tăng trưởng, như là nguồn thức ăn dự trữ để sử dụng khi nảy mầm và nhờ vậy nó tăng trưởng về kích thước cho đến khi nó chiếm toàn bộ túi phôi; hoặc sức hấp thụ của nó ở giai đoạn này có thể bị giới hạn chỉ ở mức cần thiết cho sự phát triển và nó duy trỡ ở kớch thước tương đối nhỏ, chiếm một thể tích nhỏ của túi phôi, mà nếu khác đi thỡ được điền đầy bởi nội nhũ trong đó các thực phẩm dự trữ được lưu giữ. Nếu túi phôi hẹp thỡ sự hỡnh thành của nội nhũ tiến hành trong khoảng các đường phân chia tế bào, nhưng trong các túi phôi rộng thỡ nội nhũ được hỡnh thành trước mọi thứ như là một lớp tế bào trần trụi xung quanh tường bao của túi, và chỉ dần dần thu được đặc trưng của đa tế bào,. Do sự phỏt triển của phụi và nội nhũ diễn ra trong tỳi phụi, thành của chỳng phỡnh to lờn và thụng thường chúng hấp thụ các chất của phôi tâm để đạt tới gần như giới hạn ngoài của nó, đồng thời kết hợp với nó và vỏ bọc để tạo ra vỏ hạt; hoặc là toàn bộ phụi từm và thậm chớ cả vỏ bọc cũng cỳ thể bị hấp thụ.

Lớp một lá mầm ( Monocotyledoneae)

Trong phân lớp cúc thì bộ Cúc đạt tới đỉnh tiến hoá cao nhất trong cả lớp 2 lá mầm. Bộ gồm 3 họ, trong đó nước ta gặp đại diện của 2 họ có quan hệ rất gần gũi với nhau là họ Cỏ roi ngựa và họ Hoa môi. Trong họ có nhiều loài được trồng làm cảnh có giá trị kinh tế cao như: Cúc đại đoá, Cúc vạn thọ, Hướng dương.

Phân lớp Trạch tả(Alismidae)

Thành phần hoa nhiều chưa cố định xếp ván các lá noăn còn rời phân lớp này được chia thành 2 bộ Trạch tả và Rong từ. Phân lớp Hành là một nhóm rất rộng bao gồm tới 16 bộ và là một khâu quan trọng trong hệ thống sinh của lớp một lá mầm. Bộ Hành ( Liliales): Bộ Hành không thể xuất phát trực tiếp từ Trạch tả vì bộ này không có nội nhũ trong khi đó bộ Hành lại có nội nhũ.

Quả dứa là một quả phức phần ăn đựơc gồm trục hoa và lá bắc mọng nước, còn quả thật nằm trong các mắt dứa, dùng để chế biến các loại nước uống. Bộ Gừng (Zinghiberales): Bộ này gồm 8 họ phân bố chủ yếu ở vùng nhiêt đới ở nước ta có 6 họ nhưng trong đó có 4 họ phổ biến và có ý nghĩa quan trọng : họ Chuối, họ Gừng, họ Hoàng tinh, họ Chuối hoa. Bộ Cói (Ciperales): Bộ Cói có quan hệ gián tiếp với bộ Hành ( có hoa cấu tạo gần giống nhau và cùng có nội nhũ bột thích nghi với lối thụ phấn nhờ gió) Bộ Cói chỉ có một họ.

Về mặt giá trị thực tiễn họ này có tầm quan trọng lớn mốt số loài cây lương thực phổ biến: ý dĩ, lúa, kê, lúa mì, ngô.