MBG-112 GENEL BİYOLOJİ II TOHUMLU BİTKİLER DOÇ. DR. YELDA ÖZDEN ÇİFTÇİ Tarım ve tohumlu bitkiler Tarım Asya, Avrupa ve Amerika da yaklaşık olarak aynı zamanda 10.000 yıl önce başlamıştır. Tohumlu bitkiler ve diğer adaptasyonlar, bitkilerin çeşitli karasal ortamlarda yaşama ve üreme yeteneklerini arttırmış ve bu bitkiler karalardaki çoğu ekosistemde besin ağlarını destekleyen ana üreticiler haline gelmişlerdir. 1
Tohumlu bitkiler Ek karasal adaptasyonlar Tohum Heterospori Gametofitin indirgenmesi Polen Ovul Tohumlu bitkiler; tohum üreten iletim demetli bitkilerdir. Yaşam döngüsündeki değişiklikler, karasal organizmalar olarak tohumlu bitkilerin başarısına katkı yapmıştır. Üreme ile ilgili 3 adaptasyon göze çarpar: - Gametofitin indirgenmeye devam etmesi - Tohumun oluşması - Polenin evrimi 2
1. Gametofitin indirgenmesi Gametofitin indirgenmesi, tohumlu bitkilerin evrimi ile de devam etmiştir. Karayosunlarının yaşam döngüsünde gametofit baskın olmasına karşın tohumsuz iletim demetli bitkilerde sporofit döl baskındır. Tüm sporofit embriyoları en azından belirli ölçülerde anaya ait dokulara bağımlıdır. Döllenmeden sonra oluşan genç embriyo, ataya ait sporofit dölün nemli üreme dokuları tarafından kuşatılarak kuraklık ve zararlı UV ışınlarından korunur. Oysa ki tohumsuz iletim demetli bitkilerin serbest yaşayan gametofitleri, kendi kendine geçinmek zorundadır. 3
2. Tohum Tohum, zorlu ortamlara direnme ve döllerin yayılmasına farklı bir çözüm getirir. Tek hücreli bir sporun aksine, bir tohum çok hücreli ve daha çok gelişmiş, dayanıklı bir yapıdır. Bir tohum, ana bitkiden ayrıldıktan sonra, yıllarca uyku halinde kalabilir. Daha sonra, uygun koşullar altında çimlenebilir ve sporofitik embriyo tohum kabuğundan bir fide olarak dışarıya çıkar. 4
2. Tohum Tohum, koruyucu bir kabuğun içinde bir besin kaynağı ile paketlenmiş bir sporofitten oluşur. Tohumlu bitkilerin tümü heterosporludur. Megasporangiyumlar megasporları; megasporlar da dişi gametofiti oluşturur. Mikrosporangiyumlar mikrosporları, onlar da erkek gametofitleri oluşturur. İletim demetli tohumsuz bitkilerin bazıları da heterosporludur ve bu bitkilerin gametofitleri, tohumlu bitkilerdeki gibi sporun çeperleri içinde gelişir. Tohumlu bitkileri ayıran unsur megasporlardır. Dişi gametofit ana sporofitte alıkonur. Karayosunu Dişi sporofit ana bitkiden ayrılır. Çam Dişi sprofit ana bitkide alıkonur. 5
Tohumlu bitkilerde «integüment» sporofit doku tabakaları, megasporangiyumu kuşatır. İntegüment (megasporangiyumu koruyan sporofit doku) Megasporangiyum Megaspor Tohum taslağı (Ovul) Tohum döllerin yayılmasında önemli bir araç olmuştur. 6
Tohumlar oluşana kadar bitkinin yaşam döngüsündeki tek korunaklı evre spor idi. Sporların korunaklı olması sayesinde bitkilerin karadaki ilk 100 milyon yılı boyunca karayosunları, eğreltiler ve diğer tohumsuz bitkiler dünyaya yayılabildiler. Tohum Spor Tohumlar çok hücrelidir. Uzun süre dormant halde yaşamını sürdürebilir. Tohumlarda depolanmış besin kaynağı bulunmaktadır. Sporlar genellikle tek hücrelidir. Sporların çoğunun kısa ömrü vardır. Depolanmış besin kaynağı içermezler. 3. Polen Polenler, tohumlu bitkilerin erkek gametofitini oluştururlar. Polen taneleri, mikrosporangiyum tarafından serbest bırakıldıktan sonra, rüzgar veya hayvanlarla uzaklara taşınabilir. Polenin tohum taslaklarına taşınması tozlaşma olarak isimlendirilir. Bazı gimnospermlerde sperm hücreleri kamçılı ancak yaygın gimnosperm ve angiospermlerde sperm kamçısızdır. Tohumlu bitkilerde dayanıklı, havada uzaklara taşınabilen bir polenin kullanılması karasal bir adaptasyondur. Bu adaptasyon, karasal bitkilerin daha başarılı olmasını ve bitki çeşitliliğinin artmasını sağlamıştır. 7
Tohumlu bitkiler Progimnospermler Gimnospermler (Açık tohumlular) Angiospermler (Kapalı tohumlular) 8
Permiyen devri (299-251 milyon yıl önce) ve gimnospermler Pangaea süper kıtasının oluşumu Kıtaların iç kısımları daha fazla kuraklaşmıştır. Amfibi çeşitliliği azalmış Sürüngenler bunun yerini almıştır. Kibritotları, atkuyrukları ve eğreltilerin yerini gimnospermler almıştır. -Gimnospermlerin baskın olduğu zamanlar. -Otcul dinazorlar için besin kaynağı -Geç Mezozik evrede Angiospermler gimnospermlerin yerini almaya başlamıştır. 9
GİMNOSPERMLER Gimnospermlerin en çok bilinenleri, kozalak taşıyan bitkilerdir. Angiospermlerde bulunan ve içinde tohum taslaklarının ve tohumun geliştiği odacıklar, gimnospermlerde bulunmaz. Gimnospermlerde tohum taslakları ve tohumlar, yaprakların yüzeylerinde gelişir. Bu yapraklara sporofil adı verilir. Gimnospermler büyük olasılıkla, progimnospermlerden köken almışlardır. En erken ortaya çıkan progimnospermlerin tohumsuz olmasına karşın, Devonienin sonlarına doğru tohumlu türlerine rastlanılmıştır. Gimnospermler Ginkgophyta Gingko bilabo Cycadophyta Palmiyelere benzer. Gnetophyta Tropik olanları var ama çoğu çölde yaşar. Coniferophyta (kozalaklılar) Çoğu her dem yeşil 10
ANGİOSPERMLER (ÇİÇEKLİ BİTKİLER) Angiospermler, çiçek ve meyve olarak bilinen üremeyle ilgili yapıları oluşturan, iletim demetli tohumlu bitkilerdir. Angiospermler, monokotiller ve dikotiller olarak iki sınıfa ayrılırlar. Monokotillerin yaprakları paralel damarlı olmasına karşın, dikotillerde damarlanma ağsıdır. Ancak günümüzde dikotiledonların bazıları, monokotiller ve eudikotiller ortaya çıkmadan önce dallanmıştır (Ambrolia, su zambakları, diğer erken hatlar). 11
İletim dokusunun, özellikle de ksilemin oluşması angiospermlerin birbirinden çok farklı karasal ortamlara yayılmasında rol oynamıştır. Trakeler, suyun taşınmasında trakeidlerden daha etkilidir. Gymnospermler de trakeid Angiospermlerde Trakeid Özelleşmiş lif hücreleri Damar elemanları T r a k e Çiçek ve meyvelere ilişkin üreme adaptasyonları Çiçek, Angiospermlerin tanımlanmış bir üreme adaptasyonudur. 12
Petal Sepal Karpel Stamen Tam çiçek Herhangi biri yoksa; Eksik çiçek 13
Çiçek yapısında varyasyonlar Meyve Meyve olgun bir ovaryumdur. Döllenmeden sonra tohum taslaklarından tohumlar geliştikçe, ovaryum çeperi kalınlaşır. Bezelye deki tohum zarfı meyve örneğidir. Ovaryum çeperi, kalınlaşmış meyve çeperini «perikarp» oluşturur. 14
Meyveler, Angiospermlerin tohumlarının yayılmasına yardım ederler. Meyvelerin sınıflandırılması Basit meyve (Tek ovaryumdan türer) Küme meyve (agregat) (Birkaç karpelli tek çiçek) Bileşik meyve Çiçek kümesinden (infloresens) oluşur. 15
Angiospermlerin açılımı, Mezozik çağdan Senozoik çağa geçişi işaret etmektedir. Meyve ve sebzelerimizin tümü angiospermdir. Bileşik Kaynak örneği Kullanım örneği Atropin Belladonna Göz bebeği genişletici Dijitalin Yüksükotu Kalp tedavisi Mentol Ökaliptus Öksürük tedavisi Morfin Haşhaş Ağrı kesici Kinin Kinin Sıtma önleyici Taksol Porsuk ağacı Rahim kanseri ilacı 16
Angiosperm evrimi Monokot ve dikot farklılıkları 17
Angiospermler ve hayvanlar birbirlerinin evrimlerini biçimlendirmişlerdir. 18