معلومة

7.2.1: السيكاسيات والجنكوس - علم الأحياء

7.2.1: السيكاسيات والجنكوس - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • استخدم الخصائص المورفولوجية وسمات تاريخ الحياة للتمييز بين نباتات الجنكة والنباتات المزهرة.
  • اشرح السبب الجنكة بيلوبا يسمى الأحفورة الحية.
  • استخدم الخصائص المورفولوجية وسمات تاريخ الحياة للتمييز بين السيكاسيات والسراخس.
  • عرّف المصطلح ثنائي المسكن وقدم مثالاً.

الجنكوفيتا

اعتبارًا من عام 2019 ، وضعت أحدث الدراسات الجينية الجنكة كأقدم عاريات البذور الموجودة. هذا لا يعني أنها كانت أول عاريات البذور. من السجل الأحفوري ، يبدو أن معظم عاريات البذور المبكرة انقرضت. الأنواع الوحيدة المتبقية في هذه المجموعة ، الجنكة بيلوبا، هي أحفورة حية لم تتغير فعليًا عن أسلافها المتحجرة (انظر الشكل ( PageIndex {1} )). انقرض هذا النبات تقريبًا في البرية - بقي عدد قليل من السكان الطبيعيين في الصين - ولكن له انتشار واسع كشجرة زينة. من الممكن أن يكون هذا النوع قد تم الاحتفاظ به على قيد الحياة فقط بسبب جهود الزراعة من قبل الرهبان البوذيين لخصائصه الطبية.

الجنكة بيلوبا ثنائي المسكن (كاستثناء بين النباتات ، الجنكة لها صبغيات جنسية مثل الطيور والثدييات) ويتم نقل حبوب اللقاح بواسطة الرياح إلى أشجار الإباضة. تذكرنا الميكروبيلي بالقطرات المنتجة في بعض النباتات المزهرة (الشكل ( PageIndex {2} )). تنتج حبوب اللقاح من الجنكة اثنين من الحيوانات المنوية متعددة السوط.

تحتوي البويضات على بويضات مقترنة على أطراف الفروع تشبه إلى حد كبير الفاكهة (الشكل ( PageIndex {3} )). تنبعث رائحة كريهة من الغلاف السميك للبذور عندما تتحلل ، مما يجعل الأشجار ذات السداة خيارًا أكثر شيوعًا في أماكن الزينة.

هذا النوع أيضًا طويل العمر ، ويمكن لشجرة واحدة أن تعيش لآلاف السنين (الأقدم يبلغ 3500 عام!) ، وهي مقاومة لمعظم الآفات. يمكن أن تُعزى مقاومة الآفات ، بالإضافة إلى الخصائص الطبية ، إلى مجموعة واسعة من المستقلبات الثانوية المنتجة في الأوراق ، بما في ذلك التربين والفلافونويد. يبلغ عمر شجرة الجنكة في معبد Zenpuku في طوكيو باليابان 750 عامًا تقريبًا (الشكل ( PageIndex {4} )). كانت الجنكة هي أول نباتات تتجدد بعد قصف هيروشيما ولم يتم العثور على أي تشوهات جينية.

السيكادوفيتا

على الرغم من أن سرخس البذور قد انقرض الآن ، إلا أن بعض أحفادهم الأحياء ، و السيكاسيات، تشبهها إلى حد كبير (الشكل ( PageIndex {5} )). السيكاسيات هي واحدة من أقدم سلالات عاريات البذور ، ظهرت في سجل الحفريات منذ حوالي 300 مليون سنة. مشابه ل الجنكة بيلوبا، السيكاسيات لديها حيوانات منوية متعددة الأسواط تسبح باتجاه البويضة. بالنسبة للنباتات ، تعتبر هذه سمة الأجداد. تظهر السيكاسيات والجنكوس كأصناف شقيقة تعود إلى أسلاف الصنوبريات.

تنتج السيكاسيات أوراقًا كبيرة ومركبة بشكل ريشي (لها منشورات تنشأ من محور مركزي ، مثل الريش) ، مما يجعلها تبدو وكأنها سعفة. على عكس السرخس ، ولكن مثل عاريات البذور الأخرى ، فإن هذه الأوراق هي نبات جاف (الشكل ( PageIndex {6} )): صلبة وشمعية وأكثر مقاومة للجفاف.

السيكاسيات هي ثنائي المسكن. يتم إنتاج microstrobilus في نبات "الذكر" ويتكون من العديد من microsporophylls التي تحمل microsporangia. يطلق عليه microstrobilus ، ليس بسبب هو - هي صغيرة (يمكن أن يزيد ارتفاعها عن متر) ، ولكن لأنها تنتج جراثيم أصغر حجمًا وأكثر عددًا من الأبواغ الضخمة. غالبًا ما تكون Microstrobili أكبر من megastrobili في cycads (انظر الشكل ( PageIndex {7} ) والشكل ( PageIndex {8} )). في السيكاسيات ، يتم نقل حبوب اللقاح إلى الميجاستروبيلوس عن طريق الحشرات. يتم إنتاج ميغاستروبيلوس في النبات "الأنثوي" ، ويتكون من نباتات ضخمة متداخلة. في بعض السيكاسيات ، مثل سيكاس spp. ، لا تتشكل النباتات الضخمة في بنية ستروبيلوس. يتم إنتاج البويضات على megasporophylls (Figure ( PageIndex {9} )) ؛ سوف تتطور هذه البويضات إلى بذور بعد الإخصاب. ثم يتم نثر البذور بواسطة الحيوانات.


7.2.1: السيكاسيات والجنكوس - علم الأحياء

تعود أقدم أحافير أوراقها إلى 270 مليون سنة مضت في العصر البرمي من حقب الحياة القديمة عندما سادت سرخس البذور والسراخس وظهرت الجنكة والسيكا والصنوبريات في مكانة بارزة.
لذلك في عصر الديناصورات (الجوراسي قبل 213 مليون سنة) كانت موجودة بالفعل!


الجنكة باييرا
السفلى العليا السفلى (تورينغيان السفلى)
Zechstein / Kupferschiefer ، منطقة Harz ، وسط ألمانيا
متحف جامعة أوملر ناتوركوندي دير هومبولت وأوملت زو برلين
صورة ونسخ كور كوانت

Ginkgoales هي مجموعة من عاريات البذور تتكون من عائلة Ginkgoaceae التي توصف تقليديا بأنها تتكون من ستة `` عائلات '' وربما 19 جنسًا ، على سبيل المثال باييرا ، الجنكغويت ، الجنكويديوم ، الجنكة ، Arctobaiera ، Sphenobaiera ، Windwardia ، Trichopitys. ومع ذلك ، فإن هذا التصنيف غير محدد ، على سبيل المثال الاختلافات في Baiera و Sphenobaiera و Ginkgoites تعتبر الآن أن تكون الجنكة أيضا.

خلال هذا الوقت ، سيطرت الجنكة والبينيتالس والسراخس والسيكا والصنوبريات على الغطاء النباتي في العالم. مناخ حقبة الحياة الوسطى: لا يوجد جليد قطبي ، وظروف مناخية رطبة ودافئة تتبعها الجفاف في أوائل حقبة الدهر الوسيط.

ديجيتاتا الجنكة
(من AC Seward ، 1919)

كان التنوع الأقصى في الأنواع موجودًا خلال العصر الطباشيري في نصف الكرة الشمالي ، وهي مناطق تُعرف الآن باسم آسيا وأوروبا وأمريكا الشمالية ، على سبيل المثال الجنكة coriacea ، الجنكة adiantoides ، Ginkgo tigrensis ، Ginkgo Apodes ، Ginkgo digitata ، Ginkgo yimaensis ، Ginkgo Gardneri. الجنكة كانت موجودة أيضًا في نصف الكرة الجنوبي: جندوانا.

الجنكة التطور (انقر للتكبير)


الجنكة هوتوني
العصر الجوراسي الأوسط ،
سكالبي ، شمال يوركشاير ، المملكة المتحدة
صورة ونسخ ديفيد سكاربورو

لم يتبق سوى ثلاثة (أو أربعة) أنواع في التعليم العالي (قبل 65 مليون سنة): أديانتويد الجنكة (بشكل رئيسي نصف الكرة الأرضية الشمالي) بأوراق لا يمكن تمييزها فعليًا عن الأوراق الحديثة الجنكة بيلوبا، والجنكة غاردنري (أواخر العصر الباليوسيني ، وجدت فقط في جزيرة مل ، اسكتلندا).
الجنكة جياينينسيس (شمال شرق الصين ، Wuyun Formation of Jiayin) يختلف عن الجنكة الأخرى في حقب الحياة الحديثة في وجود أوراق برمائية (ثغور (مسام) على كلا سطح الورقة) بسبب التكيف البيئي.

من المحتمل أن يكون الانخفاض نتيجة للتبريد الواسع الذي يحدث في جميع أنحاء نصف الكرة الشمالي وتحول هطول الأمطار تدريجياً من صيف رطب إلى صيف جاف. قد يكون ظهور كاسيات البذور قد لعب دورًا أيضًا. قد يكون انقراض الديناصورات كمشتتات محتملة للبذور الكبيرة قد أثر أيضًا في هذا التدهور ، وهو ما يتماشى مع سجلات الحفريات. اقرأ المزيد عن مشتتات البذور على صفحة النشر الخاصة بي. مناخ حقب الحياة الحديثة: دافئ جدًا حتى العصر الجليدي.
منذ حوالي 7 ملايين سنة الجنكة اختفى من السجل الأحفوري لأمريكا الشمالية.
في أوراسيا ، تم العثور على عدد محدود جدًا من الأحافير من العصر الجليدي ، وبالنسبة للعصر البليستوسيني ، تم العثور على عدد محدود جدًا من الأحافير الجنكة هم من جنوب غرب اليابان. لقد اختفى من أوروبا منذ حوالي 2.5 مليون سنة.

الجنكة بيلوبا نجا L. في بعض مناطق الصين حيث كان تأثير التجلد ضئيلًا.
أظهرت تحليلات الحمض النووي (Zhao et al. ، 2019) أن ملاجئ الجنكة تحدث في جنوب غرب وشرق وجنوب الصين:

- يوجد ملجأ في جنوب غرب الصين خاصة حول المنحدرات الجنوبية لجبل جينفو (جينفو شان) في مقاطعة نانتشوان على حدود بلدية تشونغتشينغ ومقاطعة قويتشو (انظر خريطة المنطقة 28 & deg53'N 107 & deg27'E). حدد العمل البيئي في هذه المنطقة ، وكذلك في الأجزاء المجاورة لمقاطعة Guizhou ، العديد من التجمعات السكانية الصغيرة ، على سبيل المثال في مقاطعة Wuchuan و Tuole (Panxian) ، والتي يمكن اعتبارها إما برية أو بقايا نباتات برية. نُشِر الدليل على ثبات تجمعات الجنكة بيلوبا (الجنكة) البرية في الوادي والمنحدرات الجبلية المنخفضة لجبال Dalou في عام 2012 (Tang et al.) وفي عام 2019 (Zhao et al.).
مزيد من المعلومات والصور هنا.

- الجنكة في شرق الصين ، على سبيل المثال في جبل تيانمو الغربية بمقاطعة تشجيانغ: هذه المحمية الطبيعية هي ملاذ آخر لمجتمعات الجنكة بيلوبا البرية.
جميع السكان غير الصينيين قريبون وراثيًا من هذا النسب الشرقي ، مما يشير إلى عمليات إدخال متعددة للجنكة بوساطة بشرية من شرق الصين إلى أمريكا الشمالية وأوروبا. مزيد من المعلومات: مقال تشاو وآخرون.

- تم تصنيف المرجع الثالث وراثيا في جنوب الصين على سبيل المثال في مقاطعة فوجيان.
المثير للاهتمام هو أن ما يقرب من جميع الاكتشافات الأحفورية الجنكة تقع في اتجاه القطب عند خط عرض 40 درجة شمالاً ، خلال المرحلة الثالثة أكثر نحو 40 درجة مئوية بسبب التبريد وزيادة الموسمية. إن بقاءها في الصين ينحرف عن تاريخ الجنكة الطويل المدى.

الصينيون الجنكة بيلوبا نجا بشكل أساسي دون تغيير. من العصر الجوراسي حتى الآن كان هناك انخفاض في سيقان البويضات الفردية وانخفاض في عدد البويضات. زاد حجم البويضات. قد تجد أعضاء التبويض أصلها في العصر الجوراسي الأوسطالجنكة اليمينية (قبل 170 مليون سنة). أجنة الجنكة بيلوبا تمتلك البذور آلية تأخر في النمو تعتمد على درجة الحرارة تسمح للبذور بالبقاء في الشتاء عن طريق منع الإنبات المبكر في الخريف. يبدو أن هذا والتكيفات الأخرى مع المناخ البارد قد تطورت داخل الجنس الجنكة خلال أوائل العصر الطباشيري ، عندما كان النصف الشمالي من الكرة الأرضية يخضع لبرودة دراماتيكية بعد فترة طويلة من الظروف المستقرة والدافئة. الأوراق المتحجرة والأعضاء التناسلية من العصر الطباشيري السفلي (أبود الجنكة وجدت في تشكيل Yixian الذي يبلغ عمره 121 مليون سنة في N.E. الصين) تظهر أن مورفولوجيتها لم تتغير إلا قليلاً حتى الآن.

الجنكة adiantoides من العصر الثالث (قبل 56 مليون سنة) تشبه بشكل ملحوظ العصر الحديث الجنكة بيلوبا.

يعود تاريخها إلى العصر الميوسيني ، وهي سجلات متحجرة عمرها 15 مليون عام الجنكة بيكي والعديد من أنواع الأشجار الأخرى التي تم اكتشافها من رواسب الفيضانات وتدفقات الحمم البركانية بالقرب من هذه المنطقة. الجنكة تم نقل جذوع الأشجار عن طريق مياه الفيضانات الهائجة إلى المنطقة الفضلى ، حيث دفنت في رواسب قاع البحيرة التي تغطيها تدفقات الحمم البركانية لملايين السنين.

الجنكة بيكي يظهر تشابهًا صارخًا مع الجنكة بيلوبا الخشب ، مع استثناء محتمل لعدد أقل من الحفر لكل وحدة طول على الجدران الشعاعية لقصيباته.


صورة أكبر
متحجر الجنكة خشب ، 6 × 7 سم ، مقطع عرضي للأطراف ، ترياسي
أريزونا ، شمال كانيون دي تشيلي ، تشكيل شينل
صورة ونسخ كور كوانت

يُعتقد أن الخشب الأحفوري معروف من العصر البرمي السفلي (تكوين هويكو ، نيو مكسيكو) وأواخر العصر الترياسي (منطقة هولبروك ، تكوين تشينل ، حديقة الغابة المتحجرة الوطنية ، أريزونا).
من فترة الأيوسين ، تُعرف عينة واحدة باسم الجنكة العظام، تشكيل كلارنو ، أوريغون.

متحجر الجنكة خشب ، بقطر 17 سم ، العصر الميوسيني
الفضل ، أمريكا الشمالية
تصوير ونسخ لويس جودمان

من المحتمل أن يكون خشب الجنكة الأحفوري نادرًا بسبب نقص المقاومة الكيميائية للخشب لتدهور جدران الخلايا بعد الترسب في الرواسب.

-Brenner ED ، Katari MS ، Stevenson DW ، Rudd SA ، Douglas AW ، Moss WN ، Twigg RW ، Runko SJ ، Stellari GM ، Richard MW ، Coruzzi GM. 2005. تحليل EST في الجنكة بيلوبا: تقييم منظمات النمو المحفوظة وجينات عاريات البذور. علم الجينوم BMC. 6 (1): 143.
-برينر إد ، ستيفنسون دويتشه ، تويج رو. 2003. السيكاسيات: الابتكارات التطورية ودور السموم العصبية المشتقة من النبات. الاتجاهات النباتية Sci.8 (9): 446-52.
- تشين إل كيو ، لي سي إس ، شالونر دبليو جي ، بيرلينج دي جي ، صن كيو جي ، كولينسون إم إي وأمبير ميتشل بي إل 2001. تقييم إمكانات الشخصيات الثغرية لأوراق الجنكة الموجودة والأحفورية للإشارة إلى تغير ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. المجلة الأمريكية لعلم النبات 88 (7): 1309-1315.
-تشونغ شين وو وآخرون. يشير علم الجينوميات الكلوروبلاست إلى أن الجنكة بيلوبا شقيقة للسايكاد. جينوم بيول إيفول (2013) 5 (1): 243-254. دوى: 10.1093 / gbe / evt001.
ديل تريديسي ، بي ، إتش لينج ، جي يانج. 1992. الجنكة في تيان مو شان. بيولوجيا الحفظ 6: 202-209.
- ديل تريديسي ، ص 2000. الجنكة بيلوبا، في جينكو بيلوبا الجزء 12 في سلسلة النباتات الطبية والعطرية ، فان بيك تي - الملامح الصناعية ، Harwood Academic Publ. ، أمستردام.
ديل تريديسي ، ص 2007. علم فينولوجيا التكاثر الجنسي في الجنكة: الآثار البيئية والتطورية. المراجعة النباتية: المجلد. 73 ، ع 4 ، ص 267-278.
- دنغ شينغوي ويانغ شياوجو وأمبير تشو تشيان. 2004. أحفورة عضو حاملة للبويضات في وقت مبكر من العصر الطباشيري من Liaoning ، شمال شرق الصين وآثارها التطورية. نشرة العلوم الصينية المجلد. 49 رقم 16 1774 1776.
جي ، كارول ت وآخرون. 2010. النباتات في عصر الدهر الوسيط: الابتكارات المورفولوجية ، والتطور ، والنظم البيئية. مطبعة جامعة إنديانا ، إنديانوبوليس.
-Hohmann، N. et al. 2018. يعود تاريخ أثر الجنكة بيلوبا في تاريخ العصر البليستوسيني الديناميكي إلى 390 ألف عام فقط. BMC Genomics ، 2018 أبريل 2719 (1): 299. دوى: 10.1186 / s12864-018-4673-2.
-Hori، T.، R.W Ridge، W. Tulecke، P. Del Tredici، J. Tr & eacutemouillaux-Guiller، and H. Tobe، eds. 1997. الجنكة: كنز عالمي. سبرينغر ، طوكيو.
-جيانغ ، زد وآخرون. خشب جوراسي يقدم نظرة ثاقبة للخطوة الأولى في تطور خشب الجنكة. التقارير العلمية 6 ، مادة رقم. 38191 ، نوفمبر / ديسمبر 2016.
- كوانت سي .2006. صفحات الجنكة ، صفحات التاريخ / الشجرة / النشر. موقع إنترنت.
- جامعة لودفيج ماكسيميليان & aumlt M & uumlnchen. 1998. Der Ginkgo - Baum، ein Unikum mit Vergangenheit. موقع الإنترنت.
- موستو جورج إي .2002. أحافير أوراق Eocene Ginkgo من شمال غرب المحيط الهادئ. علبة. جيه بوت. 80 (10): 1078-1087.
-Li، H.-L. 1956. تاريخ البستنة والنباتات من الجنكة. نشرة مشتل موريس 7: 3 12.
- ناجالينجوم ، NS ، مارشال سي آر ، كوينتال تي بي ، راي إتش إس ، ليتل دي بي ، ماثيوز س. 2011. الإشعاع المتزامن الأخير لحفرة حية. Science، DOI: 10.1126 / science.1209926.
- Quan C، Sun G، Zhou Z.2010. جينكو جديد (Ginkgoaceae) من تكوين Wuyun لجيايين ، هيلونغجيانغ ، شمال شرق الصين وآثاره البيئية القديمة. المجلة الأمريكية لعلم النبات 97 (3): 1-12. (دوى: 10.3732 / ajb.0900128)
- روثويل ، جي دبليو ، هولت ، ب. 1997. الحفريات والفينولوجيا في تطور الجنكة بيلوبا، في Ginkgo biloba - a Global Treasure from Biology to Medicine (eds. Hori، T.، Ridge، R.W، Tulecke، W. et al.)، Tokyo: Springer Verlag، 223-230.
-الحدائق النباتية الملكية بسيدنى. 2004. صفحات سيكاد. موقع إنترنت.
-روير ، دانا إل ، هيكي ، ليو جيه آند وينج ، سكوت إل 2003. المحافظة البيئية في الجنكة "الأحفورية الحية". علم الأحياء القديمة ، 29 (1) ، ص 84-104.
- سافيدج ، ر. أ. ، 2006. دليل Xylotomic لاثنين من الصنوبريات الجديدة والجنكة داخل تشكيل أواخر العصر الترياسي شينل من حديقة الغابة المتحجرة الوطنية ، أريزونا. نشرة متحف شمال أريزونا 62: 147-149.
سكوت ، آر أ ، إي إس بارغورن ، يو براكاش. 1962. خشب الجنكة في التعليم العالي بغرب أمريكا الشمالية. المجلة الأمريكية لعلم النبات ، المجلد. 49 ، رقم 10 ، ص 1095-1101.
- سيوارد ، أ.س 1919. النباتات الأحفورية. رابعا. الجنكواليس ، الصنوبريات ، جنيتاليس. مطبعة جامعة كامبريدج ، كامبريدج.
شين ، L. ، X. Y. Chen ، X. Zhang ، Y. Y. Li ، C. X. Fu & amp Y. X. Qiu. 2005. التباين الجيني لـ Ginkgo biloba L. (Ginkgoaceae) بناءً على cpDNA PCR_Rflps: استنتاج الملاذ الجليدي. الوراثة 94 ، ص 396401.
- ستيوارت ، دبليو إن 1983. علم النبات القديم وتطور النباتات. مطبعة جامعة كامبريدج ، كامبريدج.
- ستيوارت ، دبليو إن ، روثويل ، جي دبليو. 1993. سجل الحفرية الحية: الجنكة ، في علم النبات القديم وتطور النباتات (محرران. ستيوارت ، دبليو إن ، روثويل ، جي دبليو) ، لندن: مطبعة جامعة كامبريدج ، 385-412.
- تانغ ، سيندي كيو وآخرون. 2012. دليل على استمرار وجود عشائر الجنكة بيلوبا (الجنكة) البرية في جبال دالو ، جنوب غرب الصين. أكون. جيه بوت. أغسطس 2012 ، 99: 1408-1414.
- تيدويل ، دبليو دي ومونسينج ، جنرال إلكتريك ، 1995. أخشاب عاريات البذور من تكوين هويكو البرمي السفلي في جنوب وسط نيو مكسيكو. نشرة متحف نيو مكسيكو للتاريخ الطبيعي والعلوم ، 6: 91-100.
-ترالو ، هـ .1967. التطور الجغرافي النباتي لجنس Ginkgo L. نوتيسر بوتانيسكا 120: 409 422.
- ترالاو ، هـ .1968. الاتجاهات التطورية في جنس الجنكة. Lethaia 1:63 م 101.
- Uemura، K. 1997. تاريخ حقب الحياة الحديثة للجنكة في شرق آسيا. ص. 2071221 في هوري وآخرون. 1997.
- متحف جامعة كاليفورنيا لعلم الحفريات. 2006. الجنكة. موقع إنترنت.
-جامعة شيكاغو. مشروع الأطلس القديم. 2001. مشروع الأطلس القديم. موقع إنترنت.
- وي قونغ ، تشن تسنغ ، يي يي تشين ، تشوان تشن ، ينغ شيونغ كيو وتشينغ شين فو. 2008. الملجأ الجليدي لـ Ginkgo biloba L وتأثير الإنسان على تنوعه الجيني: دليل من DNA البلاستيدات الخضراء. J. Integr. ر. بيول. 50 (3) ، ص 368-374.
- تشاو ويون بينج وآخرون. يكشف إعادة ترتيب 545 جينومًا من الجنكة في جميع أنحاء العالم التاريخ التطوري للحفرية الحية. اتصالات الطبيعة 10 ، مادة 4201 ، 2019.
- Zheng، S. -L.، Zhou، Z. -Y. 2004. جينكو جديد من حقبة الحياة الوسطى من غرب لياونينغ ، الصين وأهميته التطورية، القس Palaeobot.Palynol. ، 131: 91-103.
-Zhou، Z. -Y.، Zhang، B. -L. 1989. جنكة العصر الجوراسي الأوسط بأعضاء حاملة للبويضات من خنان ، الصين، Palaeontographica B، 211: 113-133.
-Zhou Z، Zheng S. 2003. الحلقة المفقودة في تطور الجنكة. طبيعة 423 (6942): 821-2.
-Zhou Z. 2009. نظرة عامة على أحافير الجنكة. Palaeoworld ، المجلد 18 ، العدد 1 ، الصفحات 1-22.
زيجلر ، إيه إم ، بي إم ريس ، دي بي رولي ، إيه بيكر ، إل كينج ، إم إل هولفر. 1996. التجمع الميزوزويك لآسيا: قيود من فلوراس الحفريات ، التكتونية ، والمغناطيسية القديمة.ص. 371400 في A. Yin and M. Harrison، eds. التطور التكتوني لآسيا. مطبعة جامعة كامبريدج ، كامبريدج.

شكر خاص لديفيد سكاربورو من ريدينغ (المملكة المتحدة) ، مدرس الجامعة المفتوحة ،
لتوفير العديد من الصور لهذه الصفحة.


دليل على ازدواجية جينوم كاملة قديمة في سلالة سيكاد

على عكس العديد من أحداث تكرار الجينوم الكاملة المسجلة في كاسيات البذور (النباتات المزهرة) ، يبدو أن تكرار الجينوم الكامل في عاريات البذور (نباتات البذور غير المزهرة) أكثر ندرة. على الرغم من الإبلاغ عن ازدواج الجينوم القديم الكامل لمعظم سلالات عاريات البذور أيضًا ، إلا أن بعضها لا يزال محل نزاع ويحتاج إلى تأكيد. على سبيل المثال ، ظلت بيانات الجنكة ، ولكن بشكل خاص السيكاسيات ، غير حاسمة حتى الآن ، ويرجع ذلك على الأرجح إلى جودة البيانات المتاحة والعيوب في التحليل. قمنا باستخراج وتسلسل الحمض النووي الريبي من كل من cycad Encephalartos natalensis و Ginkgo biloba. تبع ذلك تجميع النسخ ، وبعد ذلك تم استخدام هذه البيانات لبناء توزيعات عمرية بارالوج. بناءً على هذه التوزيعات ، حددنا بقايا تكرار جينوم كامل قديم في كل من السيكاسيات والجنكو. قد يكون التفسير الأكثر شحًا هو أن حدث تكرار الجينوم بأكمله قد تمت مشاركته بين كلا النوعين وحدث قبل اختلافهما ، منذ حوالي 300 مليون سنة.

بيان تضارب المصالح

تضارب المصالح: أعلن المؤلفون أنه لا توجد مصالح متنافسة.

الأرقام

رسم بياني 1. ك س التوزيعات العمرية لـ ...

رسم بياني 1. ك س التوزيعات العمرية لـ الجنكة بيلوبا و Encephalartos natalensis النسخ.

الشكل 2. المواقع المحتملة للجميع ...

الشكل 2. المواقع المحتملة لتكاثر الجينوم الكامل التي تم الكشف عنها Encephalartos natalensis و الجنكة ...


مقدمة

عادة ما تكون البلاستيدات الخضراء موروثة من طرف واحد ولها جينومات خاصة بها ، مع نسخ متعددة من الجينوم لكل بلاستيدات خضراء ، ومحتوى جيني كثيف ، ومعدلات تطورية أبطأ من تلك الموجودة في الجينومات النووية والميتوكوندريا (وولف وآخرون ، 1987 دروين وآخرون ، 2008). سهلت التطورات الحديثة في تقنيات التسلسل من الجيل التالي التجميع السريع لجينومات البلاستيدات الخضراء الكاملة من الحمض النووي الكلي (Nock et al. 2011). أدى هذا التطور إلى زيادة عدد جينومات البلاستيدات الخضراء الكاملة في قواعد البيانات الجينية. علاوة على ذلك ، أصبحت التحليلات الوراثية المستندة إلى جينومات البلاستيدات الخضراء للأنواع التمثيلية نهجًا شائعًا وعمليًا (على سبيل المثال ، Jansen et al. 2007 Moore et al.2007 ، 2010 Lin et al. 2010 Wu et al. 2011). يوفر هذا النهج المسمى "علم التطور الوراثي للبلاستيدات الخضراء" وسيلة لاختبار الفرضيات المقترحة سابقًا (Martin et al. 2005).

ومع ذلك ، فإن علم التطور الوراثي له بعض القيود. على سبيل المثال ، Jeffroy et al. (2006) أكد أن الأساليب الجينومية واسعة النطاق قد تؤدي إلى تناقض كبير بين الأساليب ومجموعات الأحرف. فيليب وآخرون. ادعى (2011) أن إضافة المزيد من التسلسلات غير كافية لحل أسئلة النشوء والتطور الصعبة لأن الإشارات "غير النشوية" المشتقة من انتهاك النموذج (أخطاء منهجية) قد تزيد وتتنافس مع الإشارات "الحقيقية". في الواقع ، اقترحت الدراسات الحديثة للتطور النسبي للبلاستيدات الخضراء (على سبيل المثال ، Goremykin et al. 2009 ، 2013 Zhong et al. 2011) أنه يمكن تحسين دقة تحليلات النشوء والتطور عن طريق إزالة المواقع المخالفة للنموذج (على سبيل المثال ، المواقع الأكثر تغيرًا) من مجموعات البيانات. ومع ذلك ، إذا كانت الطوبولوجيا الحقيقية غير معروفة ، فالمعيار مطلوب لتقييم دقة الأشجار المستنتج من مجموعة من المتواليات الحقيقية. Delsuc et al. (2005) اقترح أن "تطابق النتائج التي تم الحصول عليها من مجموعات البيانات المختلفة و / أو الطرق المختلفة هو التحقق الرئيسي من الاستدلالات التطورية." لي وآخرون. (2011) أيد هذا الرأي وذكر أن "التطابق هو مفهوم مطبق على نطاق واسع في علم الأحياء التطوري المستخدم لتبرير نسالة متعددة الجينات أو علم تطور الجينات." نقترح أن التطابق الطوبولوجي يزيد من ثقتنا في الأشجار المستنبطة ويوفر وسيلة لتحديد العوامل التي قد تؤدي إلى تناقض النشوء والتطور. هنا ، تم استخدام مواضع الجنكة المثيرة للجدل سابقًا كدراسة حالة.

الجنكة هو الجنس الوحيد من الجنكة ويمثل سلالة موجودة لما لا يقل عن 270 Myr. على الرغم من الدراسات الكبيرة ، فإن علاقات الجنكة مع سلالات عاريات البذور الأربعة الباقية - السيكاسيات ، وعائلة الصنوبر (الصنوبر) ، والنباتات النحاسية (غير الصنوبرية الصنوبرية) ، والنباتات الجينية - لم يتم حلها. على سبيل المثال ، Norstog et al. (2004) اقترح أن الجنكة أقرب إلى الصنوبريات من السيكاسيات ، في حين أن وانج وآخرون. (2011) خلص إلى أن الجنكة وسيط بين هذين السلالتين. حتى الآن ، أبلغت الدراسات الجزيئية عن ستة مواضع محتملة للجنكو. وتتراوح هذه من كونها أختًا إلى السيكاسيات إلى أخت لكل عاريات البذور المتبقية (الشكل 1). لسوء الحظ ، تم إيلاء القليل من الاهتمام لدراسة السبب في أن حل وضع هذه الأحفورة الحية يمثل مشكلة.

المواضع التي تم الإبلاغ عنها مسبقًا لـ الجنكة بيلوبا. تم تمييز المواضع الستة المتنافسة (أ - و) بخلفيات ملونة مختلفة. تشمل العوامل المُشار إليها اتساع نطاق أخذ عينات الأصناف ، ومواضع النيتوفيت (الأرقام 1-5) ، ونوع التسلسل (NU و AA) ، وطريقة بناء الأشجار (ML ، و BI ، و MP). المرجع (المرجع): 1، Graham and Iles (2009) 2، Ran et al. (2010) 3 ، Zhong et al. (2011) 4 ، Burleigh and Mathews (2004) 5 ، Hajibabaei وآخرون. (2006) 6 ، وو وآخرون. (2011) 7 ، Bowe et al. (2000) 8 ، تشاو وآخرون. (2000) 9 ، تشاو وآخرون. (1997) 10 ، Regina and Quagliariello (2010) 11 ، Zhong et al. (2010) 12، de la Torre-Bárcena et al. (2009) 13 ، لي وآخرون. (2011) 14 ، Cibrián-Jaramillo et al. (2010) 15 ، Rydin et al. (2002) 16 ، راي وآخرون. (2008) 17 ، Qiu et al. (2007) و 18 ، Finet وآخرون. (2010).

المواضع التي تم الإبلاغ عنها مسبقًا لـ الجنكة بيلوبا. تم تمييز المواضع الستة المتنافسة (أ - و) بخلفيات ملونة مختلفة. تشمل العوامل المُشار إليها اتساع نطاق أخذ عينات الأصناف ، ومواضع النيتوفيت (الأرقام 1-5) ، ونوع التسلسل (NU و AA) ، وطريقة بناء الأشجار (ML ، و BI ، و MP). المرجع (المرجع): 1، Graham and Iles (2009) 2، Ran et al. (2010) 3 ، Zhong et al. (2011) 4 ، Burleigh and Mathews (2004) 5 ، Hajibabaei وآخرون. (2006) 6 ، وو وآخرون. (2011) 7 ، Bowe et al. (2000) 8 ، تشاو وآخرون. (2000) 9 ، تشاو وآخرون. (1997) 10 ، Regina and Quagliariello (2010) 11 ، Zhong et al. (2010) 12، de la Torre-Bárcena et al. (2009) 13 ، لي وآخرون. (2011) 14 ، Cibrián-Jaramillo et al. (2010) 15 ، Rydin et al. (2002) 16 ، راي وآخرون. (2008) 17 ، Qiu et al. (2007) و 18 ، Finet وآخرون. (2010).

يصور الشكل 1 بوضوح اتساعًا مختلفًا لأخذ عينات الأصناف والمواقف المتنوعة للنباتات النيتروجينية في الدراسات السابقة. ما إذا كان هذان العاملان محددان في وضع الجنكة يحتاج إلى التحقيق. على وجه الخصوص ، جينات جينومات البلاستيدات الخضراء gnetophyte لها معدلات متسارعة للغاية مع محتوى AT عالي (Wu et al. 2009) ، وهو مصدر جذب الفروع الطويلة (LBA). بالإضافة إلى ذلك ، قد تساهم طرق بناء الأشجار المختلفة (الاحتمالية القصوى [ML] والاستدلال البايزي [BI] والحد الأقصى من البخل [MP]) وأنواع التسلسل (النيوكليوتيد [NU] والحمض الأميني [AA]) في المواضع غير المتوافقة لـ الجنكة في التحليلات السابقة.

تم الانتهاء مؤخرًا من تسلسل جينوم البلاستيدات الخضراء للجنكة (Lin et al. 2012). تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في العوامل التي ربما أدت إلى عدم اليقين في وضع الجنكة النشوء والتطور وإعادة تقييم هذه القضية التي طال النقاش حولها. لذلك ، استندت تحليلاتنا إلى أكبر وأشمل أخذ عينات من جينومات البلاستيدات الخضراء لعاريات البذور المتاحة (25 نوعًا) ، بما في ذلك نوعين من Zamiaceae (Cycadalesles) ، ونبتة نباتية هندية وواحدة كبريسوفيت تم الإبلاغ عنها لأول مرة. لقد توقعنا أن تساعدنا هذه العينات المتزايدة في تقييم موضع النشوء والتطور بشكل أفضل وشرح تطور جينات ترميز البروتين لجينومات البلاستيدات الخضراء.


"ماريكين" (Ginkgo biloba "Mariken") عبارة عن جنكة قزم تشبه شجيرة واسعة تبكي. يبلغ طوله 3 أقدام فقط وينتشر بعرض 8 أقدام. تتحول أوراقها الصغيرة إلى اللون الأصفر الذهبي في الخريف. إنه قوي في مناطق وزارة الزراعة الأمريكية من 3 إلى 8. "فراشات اليشم" (Ginkgo biloba "Jade Butterflies") ، هاردي في مناطق وزارة الزراعة الأمريكية من 4 إلى 9 ، هو أكثر شجيرة في المظهر أيضًا ، حيث يبلغ ارتفاعه 15 قدمًا وعرضه 10 أقدام.

منذ عام 1981 ، كتبت جانيت بايرز عن السفر واتجاهات العقارات والبستنة لصحيفة & # 34 The Oregonian & # 34 في بورتلاند. ظهرت أعمالها أيضًا في "بتر هومز وحدائق" و "منزل تقليدي" و "آوتدور ليفينج" ومجلات أخرى خاصة بالملاجئ. وهي حاصلة على ماجستير الآداب في اللغويات من جامعة ولاية ميتشيغان.


كانت أشجار الجنكة تنقرض من تلقاء نفسها ثم أنقذ البشر هذه "الأحافير الحية" ، لذلك هم الآن في كل مكان

تصطف شوارع العديد من ضواحي المدن الأمريكية بالحفريات الحية ، والتي على عكس العديد من قصص تفاعل الإنسان مع الطبيعة ، تتضمن الطبيعة باعتبارها المدمرة ، والبشرية ، المنقذ.

جيري وانغ

في حين أن بعض الناس يأخذون أوراق الجنكة كمكمل منشط الذهن ، إلا أن قلة من الناس يتخيلون أنه يعادل أكل سلطعون حدوة الحصان ، أي أنه كائن حي ، على عكس كل فرد من أفراد عائلته ، جعله خارجًا من الوقت قبل الثدييات.

الجنكة بيلوبا تقف وحدها في عائلتها الجنكة من المحتمل أن يموت آخر أقاربها خلال العصور الأخيرة للديناصورات. يشير فهم تراث الشجرة & # 8217s إلى أنه كان من الممكن أن يسير في طريق T-rex بدون فرشاة هومو سابين.

الدليل على ذلك يعود إلى سباق التسلح البطيء الذي لوحظ في التطور. هناك خمسة أنواع من النباتات التي تنتج البذور على الأرض اليوم. تنضم عائلة الجنكة المنعزلة إلى النباتات المزهرة ، والصنوبريات ، والسيكاسيات ، والجنتاليس ، والتي يقترح العلماء أنها ربما احتوت على العديد من الأنواع المختلفة بناءً على السجل الأحفوري ، وتحديداً في الصين.

منذ حوالي 130 مليون سنة ، بدأت النباتات المزهرة بالفعل في سرقة العرض ، وتطوير الرحيق الحلو في أزهارها لجذب الملقحات ، والفواكه الحلوة لجذب الحيوانات لتفريق البذور. من ناحية أخرى ، اعتمدت الجنكة على الرياح لتفجير حبوب اللقاح من الذكور إلى الإناث.

تم افتراض أن هذه استراتيجية غير متسقة ، حيث لوحظ أحيانًا أن الجنكة تغير الجنس ، وربما تكون آلية آمنة لزيادة فرص التكاثر.

من المحتمل أن هذه التطورات الخاصة دفعت عائلة الجنكة إلى مؤخرة الحافلة التطورية. قبل 66 مليون سنة ، وفقا ل ناشيونال جيوغرافيك، الجنكة ذهب من معظم أمريكا الشمالية وأوروبا ، وبحلول نهاية العصر الجليدي الأخير ، تشبثت فقط في الصين.

لقد افترضت نظرية أن سكان الصين من العصر الحجري القديم هم من قاموا بإزالة الطبقة الخارجية من جوز الجنكة بحثًا عن مصدر غذاء يشبه الفستق ، وبدأوا في أكلهم وإعادة زراعتهم لحصاد المكسرات.

تعد الجنكة الآن واحدة من أكثر الأشجار شيوعًا في المدن على طول الساحل الشرقي للولايات المتحدة بعد أن أعاد علماء النبات الشجرة من الصين في القرن السابع عشر. جيد مقابل لا شيء تقريبًا ، إلى جانب تقديم فضل من الأوراق الصفراء الجميلة في الخريف عندما تتغير جميعها في وقت قصير جدًا ، ومع ذلك فهي مقاومة للتلوث ويمكن أن تزدهر تحت الخرسانة.

بيتر كرين ، مؤلف الكتاب الجنكة وأحد أبرز خبراء الجنكة في العالم ، وصف التدخل البشري بأنه & # 8220 إنقاذ من النسيان الطبيعي & # 8221 و & # 8220a قصة تطورية [وثقافية] عظيمة. & # 8221

لا يزال الاتحاد الدولي لحفظ الطبيعة (IUCN) يتعرف على الشجرة على أنها مهددة بالانقراض في القائمة الحمراء - أكبر كتالوج الأنواع المهددة بالانقراض في العالم ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى نقص أشجار الجنكة التي تعيش في البرية في أشكال غير مأهولة.

ومع ذلك ، أكدت دراسة أجريت عام 2012 أن هناك أشجارًا باقية في جنوب شرق الصين قد تمثل السكان البرية الوحيدة المتبقية.

تُظهر القصة أنه في حين أن البشر غالبًا ما يتلقون اللوم على إرسال النباتات والحيوانات إلى النسيان ، إلا أننا نتمتع أيضًا بسمعة طيبة في إنقاذهم.

ازرع بعض الأخبار السارة لأصدقائك - شارك هذه القصة على وسائل التواصل الاجتماعي & # 8230


الجنكواليس: المزيد عن مورفولوجيا

أوراق على شكل مروحة الجنكة مسطحة وغير منتظمة. غالبًا ما تكون محزومة بعمق في منتصف الورقة ، مما ينتج اثنين متميزين فصوص، ومن هنا جاء اسم الجنكة بيلوبا (فصين). يختلف مدى التقسيم بين الفصوص بين الأوراق كما ترى أدناه. الأوراق لها نمط تعرق فتح ثنائي التفرع تتفرع العروق في أزواج من قاعدة الورقة ، وليست متقاطعة. بشرة تحت اللسان (يحتوي على مسام غائرة) فقط عدد قليل من هذه الثغور تحدث على الجانب المحوري ، بينما يحتوي الجانب غير المحوري على العديد من المجمعات الفموية. يقلل تجويف المسام والعدد المحدود على السطح العلوي للورقة من فقد الماء من التبخر.

ال بتلات الازهار من الورقة أكثر أو أقل نحيلة ومرنة. تنمو الأوراق في مجموعات على أطراف براعم قصيرة يصل طولها إلى 3 بوصات ، وهي تشبه شكل نشرة سرخس كزبرة البئر ، ومن هنا جاء لقب النبات ، شجرة كزبرة البئر. تنمو البراعم من فروع أفقية أطول أو متدلية.

تنتج جذوع الأشجار القديمة هياكل شبيهة بالوتد تنمو في الأرض وتشكل الجذور ، بالإضافة إلى الفروع المورقة أعلاه. ال لحاء الشجر لون الشجرة رمادي وغالبًا ما يكون مجعدًا بعمق على الأشجار الأكبر سنًا ، بينما يكون الخشب الموجود داخل الجذع أصفر. تتحول الأوراق إلى ذهب جميل في الخريف ، قبل أن تسقط من الشجرة.

الجنكة ثنائي المسكن.

أشجار الجنكة ، مثل بعض الصنوبريات والسيكايات ثنائي المسكن، إنتاج حبوب اللقاح والبذور على أشجار منفصلة. تنمو كل من مخاريط حبوب اللقاح وبنى البذور من براعم حفزبين الأوراق. يحمل كل مخروط حبوب اللقاح عدة أكياس حبوب اللقاح. يتم نقل حبوب اللقاح عن طريق الرياح وتنتج الحيوانات المنوية المتحركة، لم يُرى في الصنوبريات و كاسيات البذور التي تطورت لاحقًا. تظهر مخاريط حبوب اللقاح في أوائل الربيع ، بينما البويضات تظهر في الخريف وتتساقط مع الأوراق.

يتم إنتاج بويضات G. biloba أيضًا على البراعم المهزوزة. يتكون كل منها من خلية بويضة مدمجة في أنسجة الأنثى مشيج محاطة بطبقة سميكة من البذور. يتكون غلاف البذرة هذا من طبقة خارجية سمينية ناعمة وطبقة وسطى حجرية صلبة وطبقة داخلية غشائية رقيقة. تسقط البويضة من الشجرة في الخريف وتبدأ الطبقة الخارجية في التعفن بعيدًا في الوقت المناسب حتى يتم تخصيب البويضة بواسطة الحيوانات المنوية في الربيع.

Ginkgo trees can also reproduce asexually. This occurs when woody structures, known as burls grow down from underneath large branches. If they contact the ground, they will root themselves and form new leaves. Actually, they are deeply embedded spur shoots with buds, but it is still unknown why this development occurs.

Ginkgos are similar to conifers.

The ginkgo has a relatively primitive vascular system. The primary vascular system consists of a eustele and a bifacial vascular cambium. The secondary xylem is composed of thin walled tracheids and narrow vascular rays. This tracheal pitting is circular bordered and restricted to the radial walls. This is similar to conifers, suggesting that these two groups are related.

For pictures of الجنكة anatomy, see the University of Wisconsin-Madison gopher. For more information (and pictures!) of Ginkgo biloba, go to The Virtual Garden of online resources. You may search for other topics from their frontpage.

See how (and especially why) an Iowa town created a festival around one aspect of the ginkgo's morphology.

مصادر:
Dallimore, William., 1967, A handbook of Coniferae and Ginkgoaceae, St. Martin's Press, New York, pp. 229-233.

Taylor, Thomas N. and Edith L., 1993, The Biology of Evolution of Fossil Plants, Prentice Hall, New Jersey, pp. 636-43.


6 GINKGO: AN EXEMPLAR FOR PLANT SPECIES SURVIVAL

The biography of ginkgo is one of the most extraordinary in all the plant kingdom. In the face of dramatic changes on our planet over the past 200 million years ginkgo proved resilient, yet perhaps for the past 15 million years it has been in decline. Natural forces brought it to the brink of extinction and human dominance on our planet could have pushed it into the abyss. Remarkably, unlike many other trees, ginkgo has flourished alongside people and in the past 50 years ginkgo has been resurgent. Interest in growing ginkgo, what it stands for scientifically, and the ways in which it might be useful, has never been higher. A draft of the ginkgo genome is also now available (Guan, 2016 ).

Almost everywhere that ginkgo grows today it has been taken there by people. Ginkgo reminds us that conservation through cultivation is an important means of protecting threatened plants. There are many other examples: from the Wollemi Pine (Wollemia nobilis) in Australia, to Franklinia (Franklinia alatamaha) in North America, where ex situ conservation has proved important for species survival. Ex situ conservation must not cause us to neglect the conservation of natural habitats, but it is an important tool in helping secure plant diversity for the future. The biggest threat to the future of plant diversity is habitat loss. We neglect at our peril the need to conserve the natural habitats that support individual species, but in an uncertain world it is also important to use all the tools and approaches at our disposal to secure the variety of plant life.


The Surprising Lives of Cycads

If you had to guess which organism possesses sperm with 40,000 tails, what would you guess? Elephant? Whale? Chuck Norris? Would you have guessed that it belongs to a plant?

This is the sperm of Zamia roezlii. It has a flapper dress-like fringe of tens of thousands of flagella to turbo-charge its way to eggs.* That a plant should possess sperm with such horsepower is all the more surprising given that most plants have sperm with no tails at all. A pollen grain is actually a tiny haploid plant called a male gametophyte. In most flowering and coniferous plants a pollen grain produces two tailless sperm who travel down a burrowing pollen tube to reach the female gametophyte buried inside a cone or flower -- no tails needed.

Ancestral plants tend to have swimming sperm because land plants evolved from aquatic green algae, where the swimming -- and fertilization -- was easy. A few ancestral plants like mosses still have sperm with tails and rely on a watery film on the surface of the plant for the sperm to get from Point A to Point B. But they are such lousy swimmers that some mosses resort to Plan B: they make special leaves folded into little splash cups, and when a raindrop lands in them, their architecture blasts sperm inside skyward in an attempt to Fed-Ex them to the vicinity of a receptive female. So turbocharged swimming plant sperm is definitely an oddity.

To which plant does this impressively-endowed sperm belong? A cycad.

OK, so what's a cycad? This is a cycad.

Not dinosaur eggs -- but something that the dinosaurs might have seen. Creative Commons kiryna. Click image for license and link.

Here's what they typically look like in profile. These are mature, juvenile, and seedling cycads of the same species.

Creative Commons Esculapio Click image for license and link.

Cycads are old. Way old. They were the dominant plants during the Mesozoic, the age of the dinosaurs, as seen in countless ancient murals. At least that was the dogma for many, many years. But recently a widely reported studied was published that undermines that idea -- if you look at it in a certain way. But before we come to that, let's look at what cycads are and at their surprising biology.

Sometimes called sago palms, cycads are in no way palms. Palms are flowering plants. Cycads, like pine trees and juniper bushes, are gymnosperms -- "naked seed" plants. In other words, they make seeds, but they don't make flowers or fruit as a way of bringing those seeds into the world or sending them on their way. Seeds were a great evolutionary innovation for plants, because they allowed them to package a little plant embryo that has already begun to develop -- perhaps even a little root and a few small leaves -- with a little stored food in a dessication-resistant shell.

A seed is a way of giving a young plant a jump start on life and a little food for the road, not unlike the relatively contemporaneous innovation of amniote eggs in land vertebrates. Microscopic spores -- the previous dispersal method still employed by mosses, lycopods, and ferns today -- are much more prone to drying out or landing in a place far too inhospitable for germination. Seeds help increase the chance of success.

A cycad plant is a column or trunk of old leaf bases surmounted by a cluster of new leaves. Cycad leaves are wonderful to touch, if you ever get the chance. Strappy, leathery, tough, and often blue-green, there's something delightfully primeval in the way they feel (although, it should be said, the much-older mosses have delicate, thin leaves**).

Cycads also have an interesting symbiosis with cyanobacteria, also called blue-green algae, just like some lichens. They make special "coralloid roots" that grow upward in a very un-root-like fashion. In return for feeding, housing, and hoisting their cyanobacterial symbionts above-ground inside these structures, the cyanobacteria provide the cycad with that most limiting of bio-nutrients: fixed nitrogen.

In addition to having super-charged sperm, the pollen of cycads has another interesting habit that they share with their close relative, Gingko. When their pollen arrive on a female cone (usually via weevil, beetle, or wind), they start to grow into an ovule. Once there, they send out a long tube into a part of the ovule called the nucellus and send out a haustorial structure that sucks up nutrients from the host female. Haustoria are also used by parasitic fungi that penetrate their plant hosts.

In cycads, the haustorial pollen tube ends up destroying most of the tissue into which it penetrates, although this tissue is a) not part of the future seed and b) technically expendable because once a cone is fertilized it is not used again. But imagine, if you will, that every time human sperm landed in a uterus, they implanted in the uterine wall, sucked up nutrients and grew into little organisms of their own for a while, and only then released the gametes that would go on to fertilize the egg. That should give you the general, somewhat unnerving idea.

Like most gymnosperms, cycads make both male and female cones, but unlike many conifers, they bear only male or female cones on a given plant. That is, there are girl cycads and boy cycads. The female cones make seeds and the male cones pollen. In the photo at top are female cones with seeds inside. When you break them open, you often find brightly colored seeds, like this, or this:

Disemboweling a cycad cone. One of the brightly colored seeds is visible in the subject's hand. Creative Commons Sharktopus click for license and link.

Because cycads are gendered, that means it's also possible to end up all alone. Indeed, as Robert Krulwich reported recently on his blog, that has been the sad fate of a cycad found in Africa 100 years ago and sent off to the Royal Botanic Gardens at Kew. It's a boy. And unless someone finds a female to keep it company, it will be the last of its kind.

Cycads have received a bit of attention lately. Many cycads contain carcinogens or neurotoxins or both. In Oliver Sacks's Island of the Colorblind, he relates his fondness for cycads (a love I share) and his frustrating investigation into a mysterious devastating neurological disease among the people of Guam that may be linked to their habit of pounding up seeds to make cycad flour. Lately, suspicion has fallen on the practice of eating bats who may have concentrated cycad neurotoxins in their bodies.

That brings us back to the question of their antiquity. Cycad fossils date back to at least the Permian, and possibly the Carboniferous, 320 million years ago, the age of giant coal-forming swamps and disturbingly large dragonflies. But they flourished during the Mesozoic -- the "age of the dinosaurs" -- and probably were dined upon, and certainly trod upon by dinosaurs. They may also have been the first insect pollinated plants when beetles took up the habit of eating -- and generally living in, wallowing in, and spreading around -- cycad pollen, a tradition they continue today. But a recent study in علم reported here, here, and here finds that, according to their DNA, the 300 modern محيط of cycad evolved a paltry 5-12 million years ago.

OK, so the species alive today were not those alive during the Mesozoic. I accept that. That, in of itself, that is interesting news -- their diversity declined in the wake of the Big Impact, and seem to have rebounded and re-speciated during some sort of worldwide climatic change. But the authors make a big point about us not being able to call cycads "living fossils" because they are not the same species we find in fossils.

Hold up there. They still بحث like ancient cycads. They still make seeds like ancient cycads. Their tailed sperm still betray their ancient origin, and the ancestral condition of all land plants, presumably just like ancient cycads. Survey says: They're still cycads. And cycads are still old. And so, in my opinion, when you visit cycads at botanic gardens or see them in someone's yard, it's still OK to think of them as ancient, and imagine these extraordinary creatures among the dinosaurs.

**OPTIONAL BIONERD TECHNICAL DIGRESSION AND SOAPBOX ALERT**

You learn quickly in biology, as in our lives, nearly everything is a gray area. Life is a continuum of form and function. We try to impose neat conceptual order on it to make it easier for نحن to understand and discuss, but no sooner have we done it than we find some (or many!) creatures that throw wrenches in the cogs.

Take, for example, the term "species". If you really want to light a match in a room full of ideological fuel, ask a group of biologists to define that term. Better yet, study life long enough and you'll realize "species" has completely different meanings among various groups of living things, and especially bacteria and archaea, where inter-species sex is common and species-defining mechanisms like reproductive or geographical isolation that work fairly well in animals are often meaningless.

I'm not saying we should ditch the concept "species" or even get rid of binomial nomenclature, the double-named system devised by Carolus Linnaeus for calling species by name (think: الانسان العاقل). I think it still has great value for humans to think of living things in terms of species -- many of which are easily discernable and very "real" -- and to give them names and not (forgive the term) dehumanizing barcode numbers, as some have proposed.

BUT, perhaps we should not be so finicky about the term "living fossil" with regard to species. Perhaps cycads have changed a little bit from their days of the dinosaurs. Perhaps they're not the same "species". If they look more or less the same and are doing more or less the same things in the same ways, that's good enough for me. They are still recognizable ancient نماذج, and they're still alive.

I, for one, love "living fossils" because it helps make things vivid for non-scientists. It helps people engage their imaginations. Because unless you know their story, and their history, cycads might just seem like a boring palm-thingy, and a cycad fossil just "a leaf". When you read that cycads are living fossils, and that something almost identical lived among dinosaurs and giant ancient dragonflies, and that today they possess perhaps the most well-endowed sperm on the planet, and that you can still لمس. اتصال. صلة their living, breathing descendants today, your eyes may be opened that they are so much more.

*I'm sensing some latent flagella envy among some elements of my reading audience. Kinda reminds me of those guys with three or four outboard motors clamped to the back of their motorboats, if you know what I mean.

** Technically, "phyllids". Only vascular plants (those possessing conducting tissues for water and sugars like xylem and phloem) have true leaves, according to botanists.

The views expressed are those of the author(s) and are not necessarily those of Scientific American.

ABOUT THE AUTHOR(S)

Jennifer Frazer, an AAAS Science Journalism Award–winning science writer, authored The Artful Amoeba blog for Scientific American. She has degrees in biology, plant pathology and science writing.


Cycad

سيراجع محررونا ما قدمته ويحددون ما إذا كان ينبغي مراجعة المقالة أم لا.

cycad, any of the palmlike woody plants that constitute the order Cycadales. The order consists of three extant families—Cycadaceae, Stangeriaceae, and Zamiaceae—which contain 10–11 genera and 306 species. Some authorities use the term cycad to refer to all members of the division Cycadophyta. Plants of this division are known to have existed in the Mesozoic Era, about 252.2 million to 66 million years ago. Only the order Cycadales contains living species.

Cycads are gymnosperms distinguished by crowns of large pinnately compound leaves and by cones typically borne at the ends of the branches. Some cycads have tall unbranched trunks with an armourlike appearance others have partially buried stems with swollen (tuberous) trunks. The stem has a large pith surrounded by a narrow zone of soft woody tissue. Male cones produce pollen that is carried by wind to female cones (borne on separate plants), where fertilization occurs.

Slow-growing cycads are used as ornamental conservatory plants, but some survive outdoors in temperate regions (ارى Cycas). Starch from the stems of some cycads is edible after an alkaloid is removed by thorough cooking. The young leaves and seeds of other species also are edible.

The desirability of cycads as specimen and ornamental plants in gardens and greenhouses has led to the overharvesting of many species from the wild. As a result, some species are nearly extinct in nature, and a number are critically endangered. Most cycads are protected by conservation laws in their native countries. International trade in cycads is controlled by the Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora.


شاهد الفيديو: كيف تتعرف هوية الأشجار وتصنفها (ديسمبر 2022).