Informasi

25.4E: Pentingnya Tumbuhan Pembuluh Tanpa Biji - Biologi

25.4E: Pentingnya Tumbuhan Pembuluh Tanpa Biji - Biologi


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.

Tumbuhan berpembuluh tanpa biji memberikan banyak manfaat bagi kehidupan di ekosistem, termasuk makanan dan tempat tinggal dan, bagi manusia, bahan bakar dan obat-obatan.

Tujuan pembelajaran

  • Jelaskan manfaat tumbuhan berpembuluh tanpa biji!

Poin Kunci

  • Lumut dan lumut hati menyediakan makanan dan tempat berlindung bagi organisme lain di lingkungan yang tandus atau tidak bersahabat.
  • Tingkat pencemaran di suatu lingkungan dapat ditentukan dengan hilangnya lumut, yang menyerap polutan dengan uap air melalui seluruh permukaannya.
  • Lumut gambut kering digunakan sebagai sumber daya terbarukan untuk bahan bakar.
  • Pakis mencegah erosi tanah, mendorong pembentukan tanah lapisan atas, mengembalikan nitrogen ke habitat air dengan menyimpan cyanobacteria, membuat tanaman rumah yang baik, dan telah digunakan sebagai makanan dan obat-obatan.
  • Batubara, sumber bahan bakar utama dan penyumbang pemanasan global, diendapkan oleh tumbuhan vaskular tanpa biji pada periode Karbon.

Istilah Utama

  • bioindikator: setiap spesies yang bertindak sebagai indikator biologis kesehatan lingkungan
  • farmakope: buku resmi yang menjelaskan tentang obat-obatan atau zat farmakologis lainnya, terutama penggunaan, persiapan, dan pengaturannya
  • sphagnum: salah satu dari berbagai lumut yang tersebar luas, dari genus Sphagnum, yang perlahan-lahan terurai menjadi gambut; sering digunakan untuk bahan bakar

Pentingnya Tumbuhan Pembuluh Tanpa Biji

Lumut dan lumut hati sering kali merupakan organisme makroskopik pertama yang menjajah suatu daerah, baik dalam suksesi primer (di mana lahan kosong dihuni untuk pertama kalinya oleh organisme hidup) atau dalam suksesi sekunder (di mana tanah tetap utuh setelah peristiwa bencana menyapu banyak spesies yang ada). Spora mereka dibawa oleh angin, burung, atau serangga. Setelah lumut dan lumut hati terbentuk, mereka menyediakan makanan dan tempat berlindung bagi spesies lain. Di lingkungan yang tidak bersahabat, seperti tundra di mana tanahnya membeku, lumut tumbuh dengan baik karena mereka tidak memiliki akar dan dapat mengering dan terhidrasi dengan cepat begitu air tersedia kembali. Lumut berada di dasar rantai makanan di bioma tundra. Banyak spesies, dari serangga kecil hingga lembu kesturi dan rusa kutub, bergantung pada lumut untuk makanannya. Pada gilirannya, predator memakan herbivora, yang merupakan konsumen utama. Beberapa laporan menunjukkan bahwa lumut membuat tanah lebih mudah dijajah oleh tanaman lain. Karena mereka membangun hubungan simbiosis dengan cyanobacteria pengikat nitrogen, lumut mengisi tanah dengan nitrogen.

Pada akhir abad kesembilan belas, para ilmuwan mengamati bahwa lumut dan lumut menjadi semakin langka di daerah perkotaan dan pinggiran kota. Karena lumut tidak memiliki sistem akar untuk penyerapan air dan nutrisi, atau lapisan kutikula yang melindungi mereka dari kekeringan, polutan dalam air hujan dengan mudah menembus jaringan mereka; mereka menyerap kelembapan dan nutrisi melalui seluruh permukaannya yang terbuka. Oleh karena itu, polutan yang terlarut dalam air hujan mudah menembus jaringan tanaman dan memiliki dampak yang lebih besar pada lumut daripada pada tanaman lain. Hilangnya lumut dapat dianggap sebagai bioindikator tingkat pencemaran di lingkungan.

Pakis berkontribusi terhadap lingkungan dengan mempromosikan pelapukan batuan, mempercepat pembentukan lapisan tanah atas, dan memperlambat erosi dengan menyebarkan rimpang di tanah. Pakis air dari genus Azola menyimpan cyanobacteria pengikat nitrogen dan mengembalikan nutrisi penting ini ke habitat akuatik.

Tumbuhan tanpa biji secara historis berperan dalam kehidupan manusia melalui penggunaan sebagai alat, bahan bakar, dan obat-obatan. lumut gambut kering, sphagnum, umumnya digunakan sebagai bahan bakar di beberapa bagian Eropa dan dianggap sebagai sumber daya terbarukan. sphagnum rawa dibudidayakan dengan semak cranberry dan blueberry. Kemampuan Sphagnum untuk menahan kelembaban membuat lumut menjadi kondisioner tanah yang umum. Toko bunga menggunakan blok Sphagnum untuk menjaga kelembapan rangkaian bunga.

Daun pakis yang menarik menjadikannya tanaman hias favorit. Karena mereka berkembang dalam cahaya rendah, mereka sangat cocok sebagai tanaman rumah. Lebih penting lagi, fiddlehead adalah makanan musim semi tradisional penduduk asli Amerika di Pacific Northwest dan populer sebagai lauk dalam masakan Prancis. Pakis licorice, Polypodium glycyrrhiza, adalah bagian dari makanan suku pesisir Pacific Northwest, sebagian karena manisnya rimpangnya. Ini memiliki rasa licorice yang samar dan berfungsi sebagai pemanis. Rimpang juga tokoh dalam farmakope penduduk asli Amerika untuk sifat obat dan digunakan sebagai obat untuk sakit tenggorokan.

Sejauh ini, dampak terbesar dari tumbuhan berpembuluh tanpa biji pada kehidupan manusia, bagaimanapun, berasal dari nenek moyang mereka yang telah punah. Lumut klub tinggi, ekor kuda, dan pakis seperti pohon yang tumbuh subur di hutan rawa pada periode Karbon memunculkan deposit batu bara yang besar di seluruh dunia. Batubara menyediakan sumber energi yang melimpah selama Revolusi Industri, yang memiliki konsekuensi luar biasa pada masyarakat manusia, termasuk kemajuan teknologi yang cepat dan pertumbuhan kota-kota besar, serta degradasi lingkungan. Batubara masih menjadi sumber energi utama dan juga penyumbang utama pemanasan global.


Sekarang Anda harus memiliki pemahaman yang baik tentang keuntungan dan tantangan tanaman yang hidup di darat. Anda juga harus tahu bahwa tanaman nonvaskular tidak memiliki jaringan atau biji vaskular, namun mereka memiliki kutikula lilin, stomata, dan embrio yang dilindungi. Tutorial terakhir memperkenalkan Anda pada tumbuhan vaskular tanpa biji, yang selain kutikula dan stomata berlilin, memiliki pembuluh darah yang berkembang dengan baik. Sekarang kita akan mempelajari fungsi jaringan pembuluh pada tumbuhan berpembuluh tanpa biji. Pada akhir tutorial ini Anda harus memiliki pemahaman kerja tentang:

  • Evolusi tumbuhan berpembuluh tanpa biji
  • Pentingnya jaringan pembuluh darah
  • Kelebihan sporofit dominan
  • Siklus hidup tumbuhan berpembuluh tanpa biji
  • Tiga kelompok (lycophytes, sphenophytes, dan pterophytes) dari tumbuhan tanpa biji

Tanaman Tanpa Biji Nonvaskular

Seperti yang ditunjukkan oleh nama kelompok ini, tanaman dalam garis keturunan ini tidak memiliki jaringan pembuluh (atau jika ada, sangat berkurang). Karena mereka tidak memiliki pembuluh darah yang substansial, tanaman dalam garis keturunan ini umumnya berukuran kecil, tidak memiliki dukungan struktural yang signifikan, tumbuh dekat dengan tanah di daerah lembab, dan kekurangan sel penghantar air yang signifikan. Tanaman pertama kali berevolusi di lingkungan yang merupakan transisi antara darat dan laut, dan meskipun tanaman nonvaskular modern bergantung pada air untuk menyelesaikan siklus hidupnya, mereka mampu bertahan dalam periode pengeringan yang lama. Tumbuhan nonvaskuler termasuk lumut, lumut hati, dan lumut tanduk.


Tumbuhan di divisi Psilophyta tumbuhan berpembuluh tanpa biji tidak memiliki daun atau akar sejati dan merupakan tumbuhan berpembuluh paling sederhana. Whisk Ferns (Psilotum spp.) adalah anggota divisi ini dan berasal dari Florida dan daerah tropis lainnya.

Mawar adalah mawar dengan nama lain, tetapi apakah ia tumbuh dengan biji atau dengan cara lain? Ini mungkin terdengar seperti sebuah oxymoron untuk tukang kebun pemula, tetapi banyak jenis tanaman berkembang biak melalui cara selain tumbuh dan memancarkan versi kecil dari diri mereka sendiri. Beberapa tanaman tanpa biji bersifat aseksual dan dapat berproduksi tanpa bantuan apa pun, tetapi mereka cenderung tidak melakukan perjalanan jauh karena mereka menggunakan area terdekat untuk menciptakan lebih banyak spesies. Ini termasuk lumut bantalan dan lumut hati. Tumbuhan berbiji menghasilkan spora melalui reproduksi seksual. Perbedaan antara spora dan biji sangat banyak. Spora adalah haploid dan uniseluler, yang berarti mereka hanya memiliki satu set kromosom. Setiap spesies tumbuhan berbiji bersifat vaskular, artinya daun menahan air dalam jaringan tumbuhan. Tanaman teka-teki India tumbuh baik di air maupun di dekat air, dan mereka berkembang biak dengan cepat.


25.4E: Pentingnya Tumbuhan Pembuluh Tanpa Biji - Biologi

Tumbuhan berpembuluh, atau tracheophyta, adalah kelompok tumbuhan darat yang dominan dan paling mencolok. Lebih dari 260.000 spesies tracheophyta mewakili lebih dari 90 persen vegetasi Bumi. Beberapa inovasi evolusioner menjelaskan keberhasilan dan kemampuannya menyebar ke semua habitat.

Bryophyta mungkin telah berhasil dalam transisi dari habitat akuatik ke darat, tetapi mereka masih bergantung pada air untuk reproduksi, dan menyerap kelembaban dan nutrisi melalui permukaan gametofit. Kurangnya akar untuk menyerap air dan mineral dari tanah, serta kurangnya sel konduktor yang diperkuat, membatasi lumut ke ukuran kecil. Meskipun mereka dapat bertahan hidup dalam kondisi yang cukup kering, mereka tidak dapat bereproduksi dan memperluas jangkauan habitat mereka tanpa adanya air. Tanaman vaskular, di sisi lain, dapat mencapai ketinggian yang sangat tinggi, sehingga bersaing dengan sukses untuk mendapatkan cahaya. Organ fotosintesis menjadi daun, dan sel seperti pipa atau jaringan vaskular mengangkut air, mineral, dan karbon tetap ke seluruh organisme.

Pada tumbuhan vaskular tanpa biji, sporofit diploid adalah fase dominan dari siklus hidup. Gametofit sekarang menjadi organisme yang tidak mencolok, tetapi masih independen. Sepanjang evolusi tumbuhan, ada pembalikan peran yang jelas dalam fase dominan dari siklus hidup. Tumbuhan berpembuluh tanpa biji masih bergantung pada air selama pembuahan, karena sperma harus berenang di atas lapisan kelembaban untuk mencapai sel telur. Langkah reproduksi ini menjelaskan mengapa pakis dan kerabatnya lebih berlimpah di lingkungan yang lembab.

Jaringan Pembuluh : Xilem dan Floem

Fosil pertama yang menunjukkan keberadaan jaringan vaskular berasal dari periode Silur, sekitar 430&160 juta tahun yang lalu. Susunan sel konduktif yang paling sederhana menunjukkan pola xilem di bagian tengah yang dikelilingi oleh floem. Xilem adalah jaringan yang bertanggung jawab untuk penyimpanan dan transportasi jarak jauh air dan nutrisi, serta transfer faktor pertumbuhan yang larut dalam air dari organ sintesis ke organ target. Jaringan tersebut terdiri dari sel-sel penghantar, yang dikenal sebagai trakeid, dan jaringan pengisi pendukung, yang disebut parenkim. Sel konduktif xilem menggabungkan senyawa lignin ke dalam dindingnya, dan dengan demikian digambarkan sebagai lignifikasi. Lignin sendiri merupakan polimer kompleks yang tidak permeabel terhadap air dan memberikan kekuatan mekanik pada jaringan pembuluh darah. Dengan dinding sel yang kaku, sel-sel xilem memberikan dukungan pada tanaman dan memungkinkannya mencapai ketinggian yang mengesankan. Tanaman tinggi memiliki keunggulan selektif karena mampu menjangkau sinar matahari tanpa filter dan menyebarkan spora atau bijinya lebih jauh, sehingga memperluas jangkauannya. Dengan tumbuh lebih tinggi dari tanaman lain, pohon-pohon tinggi membayangi tanaman yang lebih pendek dan membatasi persaingan untuk mendapatkan air dan nutrisi berharga di dalam tanah.

Floem adalah jenis jaringan vaskular kedua yang mengangkut gula, protein, dan zat terlarut lainnya ke seluruh tanaman. Sel floem dibagi menjadi elemen ayakan (conducting cell) dan sel yang mendukung elemen ayakan. Bersama-sama, jaringan xilem dan floem membentuk sistem vaskular tanaman.

Akar: Dukungan untuk Tanaman

Akar tidak terawetkan dengan baik dalam catatan fosil. Namun demikian, tampaknya akar muncul lebih lambat dalam evolusi daripada jaringan vaskular. Pengembangan jaringan akar yang luas mewakili fitur baru yang signifikan dari tanaman vaskular. Rizoid tipis menempel bryophyta ke substrat, tetapi filamen yang agak tipis ini tidak memberikan jangkar yang kuat bagi tanaman juga tidak menyerap sejumlah besar air dan nutrisi. Sebaliknya, akar, dengan sistem jaringan vaskular yang menonjol, memindahkan air dan mineral dari tanah ke bagian tanaman lainnya. Jaringan akar yang luas yang menembus jauh ke dalam tanah untuk mencapai sumber air juga menstabilkan pohon dengan bertindak sebagai pemberat atau jangkar. Mayoritas akar membentuk hubungan simbiosis dengan jamur, membentuk mikoriza, yang menguntungkan tanaman dengan sangat meningkatkan luas permukaan untuk penyerapan air dan mineral tanah dan nutrisi.

Daun, Sporofil, dan Strobili

Inovasi ketiga menandai tumbuhan berpembuluh tanpa biji. Mendampingi keunggulan sporofit dan perkembangan jaringan vaskular, penampilan daun sejati meningkatkan efisiensi fotosintesisnya. Daun menangkap lebih banyak sinar matahari dengan peningkatan luas permukaannya dengan menggunakan lebih banyak kloroplas untuk menjebak energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia, yang kemudian digunakan untuk memperbaiki karbon dioksida di atmosfer menjadi karbohidrat. Karbohidrat yang diekspor ke seluruh tanaman oleh sel-sel konduktif jaringan floem.

Adanya dua jenis morfologi menunjukkan bahwa daun berevolusi secara mandiri pada beberapa kelompok tumbuhan. Jenis daun pertama adalah mikrofil , atau “daun kecil,” yang diperkirakan berasal dari 350 juta tahun yang lalu pada akhir Silur. Sebuah mikrofil kecil dan memiliki sistem vaskular sederhana. Sebuah vena tak bercabang tunggal —a bundel jaringan pembuluh yang terbuat dari xilem dan floem—berjalan melalui pusat daun. Mikrofil mungkin berasal dari perataan cabang lateral, atau dari sporangia yang kehilangan kemampuan reproduksinya. Mikrofil terdapat di lumut gada dan mungkin mendahului perkembangan megafil , atau “daun besar”, yaitu daun yang lebih besar dengan pola urat bercabang. Megaphylls kemungkinan besar muncul secara independen beberapa kali selama evolusi. Jaringan pembuluh darah mereka yang kompleks menunjukkan bahwa beberapa cabang mungkin telah bergabung menjadi organ yang pipih, dengan celah di antara cabang-cabang itu diisi dengan jaringan fotosintesis.

Selain fotosintesis, daun memainkan peran lain dalam kehidupan tanaman. Kerucut pinus, daun pakis dewasa, dan bunga semuanya adalah sporofil —daun yang dimodifikasi secara struktural untuk menghasilkan sporangia. Strobili adalah struktur seperti kerucut yang mengandung sporangia. Mereka menonjol di tumbuhan runjung dan umumnya dikenal sebagai kerucut pinus.

Pakis dan Tumbuhan Pembuluh Tanpa Biji Lainnya

Pada akhir periode Devon, tumbuhan telah mengembangkan jaringan pembuluh, daun yang terdefinisi dengan baik, dan sistem akar. Dengan keunggulan tersebut, tanaman bertambah tinggi dan ukurannya. Selama periode Karbon, hutan rawa lumut klub dan ekor kuda—beberapa spesimen mencapai ketinggian lebih dari 30 m (100 kaki)—menutupi sebagian besar daratan. Hutan-hutan ini memunculkan deposit batubara yang luas yang memberi nama Carboniferous. Pada tumbuhan vaskular tanpa biji, sporofit menjadi fase dominan dari siklus hidup.

Air masih diperlukan untuk pemupukan tanaman vaskular tanpa biji, dan sebagian besar menyukai lingkungan yang lembab. Trakeofit tanpa biji modern termasuk lumut klub, ekor kuda, pakis, dan pakis kocok.

Filum Lycopodiophyta: Lumut Klub

Lumut klub, atau filum Lycopodiophyta, adalah kelompok paling awal dari tumbuhan berpembuluh tanpa biji. Mereka mendominasi lanskap Karbon, tumbuh menjadi pohon tinggi dan membentuk hutan rawa besar. Lumut klub saat ini adalah tanaman hijau kecil yang terdiri dari batang (yang mungkin bercabang) dan mikrofil ([link]). Filum Lycopodiophyta terdiri dari hampir 1.200 spesies, termasuk quillwort (Isoetales), lumut klub (Lycopodiales), dan lumut paku (Selaginellales), tidak ada yang benar-benar lumut atau lumut.

Lycophytes mengikuti pola pergantian generasi terlihat di bryophytes, kecuali sporofit adalah tahap utama dari siklus hidup. Gametofit tidak bergantung pada sporofit untuk nutrisi. Beberapa gametofit berkembang di bawah tanah dan membentuk asosiasi mikoriza dengan jamur. Dalam lumut klub, sporofit memunculkan sporofil yang tersusun dalam strobili, struktur seperti kerucut yang memberi nama kelas tersebut. Lycophytes bisa homosporous atau heterosporous.

Di klub lumut seperti Lycopodium clavatum, sporangia tersusun dalam kelompok yang disebut strobili. (kredit: Cory Zanker)

Filum Monilophyta : Kelas Equisetopsida (Ekor Kuda)

Paku paku, paku-pakuan, dan paku-pakuan termasuk dalam filum Monilophyta, dengan ekor kuda ditempatkan di Kelas Equisetopsida. Genus tunggal keseimbangan adalah yang selamat dari sekelompok besar tumbuhan, yang dikenal sebagai Arthrophyta, yang menghasilkan pohon-pohon besar dan seluruh hutan rawa di Carboniferous. Tumbuhan ini biasanya ditemukan di lingkungan lembab dan rawa-rawa ([link]).

Ekor kuda tumbuh subur di rawa. (kredit: Myriam Feldman)

Batang ekor kuda ditandai dengan adanya sendi atau node, maka nama Arthrophyta (arthro- = "sendi" -phyta = "tanaman"). Daun dan cabang keluar sebagai lingkaran dari sambungan yang berjarak sama. Daun berbentuk jarum tidak memberikan kontribusi besar untuk fotosintesis, yang sebagian besar terjadi di batang hijau ([link]).

Daun tipis yang berasal dari sendi terlihat pada tanaman ekor kuda. Ekor kuda pernah digunakan sebagai sikat gosok dan dijuluki sikat gosok. (kredit: Myriam Feldman)

Silika terkumpul di sel epidermis, berkontribusi pada kekakuan tanaman ekor kuda. Batang bawah tanah yang dikenal sebagai rimpang menambatkan tanaman ke tanah. Ekor kuda modern adalah homospora dan menghasilkan gametofit biseksual.

Filum Monilophyta : Kelas Psilotopsida (Paku Pengocok)

Sementara sebagian besar pakis membentuk daun besar dan akar bercabang, pakis pengocok, Kelas Psilotopsida, tidak memiliki akar dan daun, mungkin hilang karena reduksi. Fotosintesis terjadi di batang hijau mereka, dan kenop kuning kecil terbentuk di ujung batang cabang dan berisi sporangia. Pakis kocokan dianggap sebagai pterophytes awal. Namun, analisis DNA komparatif baru-baru ini menunjukkan bahwa kelompok ini mungkin telah kehilangan jaringan pembuluh darah dan akar melalui evolusi, dan lebih dekat hubungannya dengan pakis.

Pakis pengocok Psilotum nudum memiliki batang hijau mencolok dengan sporangia berbentuk kenop. (kredit: Forest & amp Kim Starr)

Filum Monilophyta : Kelas Psilotopsida (Paku-pakuan)

Dengan daunnya yang besar, pakis adalah tumbuhan berpembuluh tanpa biji yang paling mudah dikenali. Mereka dianggap sebagai tanaman vaskular tanpa biji yang paling maju dan menampilkan karakteristik yang biasa diamati pada tanaman berbiji. Lebih dari 20.000 spesies pakis hidup di lingkungan mulai dari hutan tropis hingga hutan beriklim sedang. Meskipun beberapa spesies bertahan hidup di lingkungan kering, kebanyakan pakis terbatas pada tempat yang lembab dan teduh. Pakis muncul dalam catatan fosil selama periode Devon dan berkembang selama Karbon.

Tahap dominan dari siklus hidup pakis adalah sporofit, yang terdiri dari daun majemuk besar yang disebut daun. Daun memenuhi peran ganda mereka adalah organ fotosintesis yang juga membawa organ reproduksi. Batang mungkin terkubur di bawah tanah sebagai rimpang, dari mana akar adventif tumbuh untuk menyerap air dan nutrisi dari tanah atau, mereka dapat tumbuh di atas tanah sebagai batang di pohon pakis ([link]). Organ adventif adalah mereka yang tumbuh di tempat yang tidak biasa, seperti akar yang tumbuh dari sisi batang.

Beberapa spesimen spesies pakis pohon pendek ini dapat tumbuh sangat tinggi. (kredit: Adrian Pingstone)

Ujung daun pakis yang sedang berkembang digulung menjadi crozier, atau fiddlehead ([link]A dan [tautan]B). Fiddleheads membuka gulungan saat daun berkembang.

Croziers, atau fiddlehead, adalah ujung daun pakis. (kredit a: modifikasi karya Cory Zanker kredit b: modifikasi karya Myriam Feldman)

Siklus hidup pakis digambarkan di [link].

Siklus hidup tumbuhan paku ini menunjukkan pergantian generasi dengan tahap sporofit yang dominan. (kredit "pakis": modifikasi karya Cory Zanker kredit "gametofit": modifikasi karya "Vlmastra"/Wikimedia Commons)

Manakah dari pernyataan berikut tentang siklus hidup pakis yang salah?

  1. Sporangia menghasilkan spora haploid.
  2. Sporofit tumbuh dari gametofit.
  3. Sporofit adalah diploid dan gametofit adalah haploid.
  4. Sporangia terbentuk di bagian bawah gametofit.

Untuk melihat animasi siklus hidup pakis dan menguji pengetahuan Anda, kunjungi situs webnya.

Kebanyakan pakis menghasilkan jenis spora yang sama dan karena itu homospora. Sporofit diploid adalah tahap siklus hidup yang paling mencolok. Di bagian bawah daun dewasa, sori (tunggal, sorus) membentuk kelompok kecil di mana sporangia berkembang ([link]).

Sori muncul sebagai benjolan kecil di bagian bawah daun pakis. (kredit: Myriam Feldman)

Di dalam sori, spora diproduksi secara meiosis dan dilepaskan ke udara. Mereka yang mendarat di substrat yang sesuai berkecambah dan membentuk gametofit berbentuk hati, yang melekat pada tanah oleh rizoid berserabut tipis ([link]).

Ditampilkan di sini adalah sporofit muda (bagian atas gambar) dan gametofit berbentuk hati (bagian bawah gambar). (kredit: modifikasi karya oleh "Vlmastra"/Wikimedia Commons)

Gametofit yang tidak mencolok memiliki kedua gametangia seks. Sperma berflagel yang dilepaskan dari antheridium berenang di permukaan yang basah ke arkegonium, tempat sel telur dibuahi. Zigot yang baru terbentuk tumbuh menjadi sporofit yang muncul dari gametofit dan tumbuh secara mitosis menjadi sporofit generasi berikutnya.

Perancang Lanskap Melihat hamparan bunga dan air mancur yang tertata apik di halaman istana kerajaan dan rumah bersejarah Eropa, jelas bahwa pembuat taman mengetahui lebih dari sekadar seni dan desain. Mereka juga akrab dengan biologi tanaman yang mereka pilih. Desain lansekap juga memiliki akar yang kuat dalam tradisi Amerika Serikat’. Contoh utama dari desain klasik Amerika awal adalah Monticello: tanah milik pribadi Thomas Jefferson. Di antara banyak minatnya, Jefferson mempertahankan hasrat yang kuat untuk botani. Tata letak lanskap dapat mencakup ruang pribadi kecil, seperti taman halaman belakang tempat pertemuan umum, seperti Central Park di New York City atau seluruh denah kota, seperti desain Pierre L’Enfant’s untuk Washington, DC.

Seorang desainer lanskap akan merencanakan ruang publik tradisional—seperti kebun raya, taman, kampus, kebun, dan pengembangan yang lebih besar—serta area alami dan taman pribadi. Restorasi tempat-tempat alami yang dirambah oleh campur tangan manusia, seperti lahan basah, juga membutuhkan keahlian seorang desainer lanskap.

Dengan serangkaian keterampilan yang diperlukan, pendidikan desainer lanskap mencakup latar belakang yang kuat dalam botani, ilmu tanah, patologi tanaman, entomologi, dan hortikultura. Kursus dalam arsitektur dan perangkat lunak desain juga diperlukan untuk penyelesaian gelar. Desain lansekap yang sukses bertumpu pada pengetahuan luas tentang persyaratan pertumbuhan tanaman, seperti cahaya dan naungan, tingkat kelembaban, kompatibilitas spesies yang berbeda, dan kerentanan terhadap patogen dan hama. Lumut dan pakis akan tumbuh subur di daerah yang teduh, di mana air mancur memberikan kelembaban kaktus, di sisi lain, tidak akan berjalan dengan baik di lingkungan itu. Pertumbuhan individu tanaman di masa depan harus diperhitungkan, untuk menghindari kerumunan dan persaingan untuk cahaya dan nutrisi. Penampilan ruang dari waktu ke waktu juga menjadi perhatian. Bentuk, warna, dan biologi harus seimbang agar RTH terpelihara dengan baik dan lestari. Seni, arsitektur, dan biologi berpadu dalam lanskap yang dirancang dan diimplementasikan dengan indah.

Perbatasan lanskap di kampus perguruan tinggi ini dirancang oleh mahasiswa di departemen hortikultura dan lansekap perguruan tinggi. (kredit: Myriam Feldman)

Pentingnya Tumbuhan Pembuluh Tanpa Biji

Lumut dan lumut hati sering kali merupakan organisme makroskopik pertama yang menjajah suatu daerah, baik dalam suksesi primer—di mana tanah kosong diselesaikan untuk pertama kalinya oleh organisme hidup—atau dalam suksesi sekunder, di mana tanah tetap utuh setelah peristiwa bencana menyapu banyak spesies yang ada. Spora mereka dibawa oleh angin, burung, atau serangga. Setelah lumut dan lumut hati terbentuk, mereka menyediakan makanan dan tempat berlindung bagi spesies lain. Di lingkungan yang tidak bersahabat, seperti tundra di mana tanahnya membeku, lumut tumbuh dengan baik karena mereka tidak memiliki akar dan dapat mengering dan terhidrasi dengan cepat begitu air tersedia kembali. Lumut berada di dasar rantai makanan di bioma tundra. Banyak spesies—dari serangga kecil hingga lembu kesturi dan rusa—bergantung pada lumut untuk makanannya. Pada gilirannya, predator memakan herbivora, yang merupakan konsumen utama. Beberapa laporan menunjukkan bahwa lumut membuat tanah lebih mudah dijajah oleh tanaman lain. Karena mereka membangun hubungan simbiosis dengan cyanobacteria pengikat nitrogen, lumut mengisi tanah dengan nitrogen.

Pada akhir abad kesembilan belas, para ilmuwan mengamati bahwa lumut dan lumut menjadi semakin langka di daerah perkotaan dan pinggiran kota. Karena lumut tidak memiliki sistem akar untuk penyerapan air dan nutrisi, atau lapisan kutikula yang melindungi mereka dari kekeringan, polutan dalam air hujan dengan mudah menembus jaringan mereka menyerap kelembaban dan nutrisi melalui seluruh permukaan yang terbuka. Oleh karena itu, polutan yang terlarut dalam air hujan mudah menembus jaringan tanaman dan memiliki dampak yang lebih besar pada lumut daripada pada tanaman lain. Hilangnya lumut dapat dianggap sebagai bioindikator tingkat pencemaran di lingkungan.

Pakis berkontribusi terhadap lingkungan dengan mempromosikan pelapukan batuan, mempercepat pembentukan lapisan tanah atas, dan memperlambat erosi dengan menyebarkan rimpang di tanah. Pakis air dari genus Azola menyimpan cyanobacteria pengikat nitrogen dan mengembalikan nutrisi penting ini ke habitat akuatik.

Tumbuhan tanpa biji secara historis berperan dalam kehidupan manusia melalui penggunaan sebagai alat, bahan bakar, dan obat-obatan. lumut gambut kering, sphagnum, umumnya digunakan sebagai bahan bakar di beberapa bagian Eropa dan dianggap sebagai sumber daya terbarukan. sphagnum rawa ([link]) dibudidayakan dengan semak cranberry dan blueberry. Kemampuan dari sphagnum untuk menahan kelembaban membuat lumut menjadi kondisioner tanah yang umum. Toko bunga menggunakan blok sphagnum untuk menjaga kelembaban untuk rangkaian bunga.

Sphagnum acutifolium adalah gambut kering dan dapat digunakan sebagai bahan bakar. (kredit: Ken Goulding)

Daun pakis yang menarik menjadikannya tanaman hias favorit. Karena mereka berkembang dalam cahaya rendah, mereka sangat cocok sebagai tanaman rumah. Lebih penting lagi, fiddlehead adalah makanan musim semi tradisional penduduk asli Amerika di Pacific Northwest, dan populer sebagai lauk dalam masakan Prancis. Pakis licorice, Polypodium glycyrrhiza, adalah bagian dari makanan suku pesisir Pacific Northwest, sebagian karena manisnya rimpangnya. Ini memiliki rasa licorice yang samar dan berfungsi sebagai pemanis. Rimpang juga berperan dalam farmakope penduduk asli Amerika karena sifat obatnya dan digunakan sebagai obat untuk sakit tenggorokan.

Kunjungi situs web ini untuk mempelajari cara mengidentifikasi spesies pakis berdasarkan fiddlehead mereka.

Sejauh ini, dampak terbesar dari tumbuhan berpembuluh tanpa biji pada kehidupan manusia, bagaimanapun, berasal dari nenek moyang mereka yang telah punah. Lumut klub tinggi, ekor kuda, dan pakis seperti pohon yang tumbuh subur di hutan rawa pada periode Karbon memunculkan deposit batu bara yang besar di seluruh dunia. Batubara menyediakan sumber energi yang melimpah selama Revolusi Industri, yang memiliki konsekuensi luar biasa pada masyarakat manusia, termasuk kemajuan teknologi yang cepat dan pertumbuhan kota-kota besar, serta degradasi lingkungan. Batubara masih menjadi sumber energi utama dan juga penyumbang utama pemanasan global.

Ringkasan Bagian

Sistem vaskular terdiri dari jaringan xilem, yang mengangkut air dan mineral, dan jaringan floem, yang mengangkut gula dan protein. Dengan perkembangan sistem vaskular, muncul daun untuk bertindak sebagai organ fotosintesis besar, dan akar untuk mengakses air dari tanah. Daun kecil yang tidak rumit adalah mikrofil. Daun besar dengan pola urat adalah megafil. Daun termodifikasi yang mengandung sporangia adalah sporofil. Beberapa sporofil tersusun dalam struktur kerucut yang disebut strobili.

Tumbuhan berpembuluh tanpa biji termasuk lumut gada, yang merupakan paku pengocok paling primitif, yang kehilangan daun dan akar karena evolusi reduktif dan ekor kuda dan pakis. Pakis adalah kelompok tumbuhan berpembuluh tanpa biji yang paling maju. Mereka dibedakan oleh daun besar yang disebut daun dan struktur kecil yang mengandung sporangia yang disebut sori, yang ditemukan di bagian bawah daun.

Lumut memainkan peran penting dalam keseimbangan ekosistem mereka adalah spesies pionir yang menjajah lingkungan yang gundul atau hancur dan memungkinkan suksesi terjadi. Mereka berkontribusi pada pengayaan tanah dan menyediakan tempat berlindung dan nutrisi bagi hewan di lingkungan yang tidak bersahabat. Lumut dan pakis dapat digunakan sebagai bahan bakar dan melayani keperluan kuliner, medis, dan dekoratif.

Koneksi Seni

[link] Manakah dari pernyataan berikut tentang siklus hidup pakis yang salah?


25.4E: Pentingnya Tumbuhan Pembuluh Tanpa Biji - Biologi

Berbagai tanaman tanpa biji yang luar biasa mengisi lanskap terestrial. Lumut tumbuh di batang pohon, dan ekor kuda ([link]) menampilkan batang bersendi dan daun kurus di lantai hutan. Namun, tanaman tanpa biji hanya mewakili sebagian kecil dari tanaman di lingkungan kita. Tiga ratus juta tahun yang lalu, tanaman tanpa biji mendominasi lanskap dan tumbuh di hutan rawa yang sangat besar pada periode Karbon. Tubuh mereka yang membusuk menciptakan deposit besar batu bara yang kami tambang hari ini.

Tanaman tanpa biji seperti ekor kuda ini (keseimbangan sp.) tumbuh subur di lingkungan yang lembab dan teduh di bawah kanopi pohon di mana kekeringan jarang terjadi. (kredit: Jerry Kirkhart)

Lumut

Bryophyta, pengelompokan informal tanaman nonvaskular, adalah kerabat terdekat yang masih ada dari tanaman terestrial awal. Lumut pertama kemungkinan besar muncul pada periode Ordovisium, sekitar 490 juta tahun yang lalu. Karena kekurangan lignin—polimer kuat di dinding sel batang tumbuhan berpembuluh—dan struktur resisten lainnya, kemungkinan bryophyta membentuk fosil agak kecil, meskipun beberapa spora yang terbuat dari sporopollenin telah ditemukan yang dikaitkan dengan lumut awal. Namun, pada periode Silur (440 juta tahun yang lalu), tumbuhan berpembuluh telah menyebar ke seluruh benua. Fakta ini digunakan sebagai bukti bahwa tumbuhan tidak berpembuluh pasti telah mendahului periode Silurian.

Ada lebih dari 20.000 spesies lumut, yang sebagian besar tumbuh subur di habitat lembab, meskipun beberapa tumbuh di gurun. Mereka merupakan flora utama dari lingkungan yang tidak ramah seperti tundra, di mana ukurannya yang kecil dan toleransi terhadap pengeringan menawarkan keuntungan yang berbeda. Mereka tidak memiliki sel khusus yang mengalirkan cairan yang ditemukan pada tumbuhan vaskular, dan umumnya kekurangan lignin. Pada lumut, air dan nutrisi bersirkulasi di dalam sel konduktor khusus. Meskipun nama nontracheophyte lebih akurat, bryophytes sering disebut sebagai tanaman nonvaskular.

Dalam lumut, semua organ vegetatif yang mencolok milik organisme haploid, atau gametofit. Sporofit diploid hampir tidak terlihat. Gamet yang dibentuk oleh lumut berenang menggunakan flagela. Sporangium, struktur reproduksi seksual multiseluler, terdapat pada lumut. Embrio juga tetap melekat pada tanaman induk, yang memeliharanya. Ini adalah ciri-ciri tumbuhan darat.

Lumut dibagi menjadi tiga divisi (pada tumbuhan, tingkat taksonomi “divisi” digunakan sebagai pengganti filum): lumut hati, atau Marchantiophyta lumut tanduk, atau Anthocerotophyta dan lumut, atau Bryophyta sejati.

Lumut hati

Lumut hati (Marchantiophyta) dapat dipandang sebagai tumbuhan yang paling dekat hubungannya dengan nenek moyang yang pindah ke darat. Lumut hati telah menjajah banyak habitat di Bumi dan melakukan diversifikasi ke lebih dari 6.000 spesies yang ada ([link]A). Beberapa gametofit membentuk struktur lobate hijau, seperti yang terlihat pada [link]B. Bentuknya mirip dengan lobus hati dan, karenanya, memberikan asal usul nama umum yang diberikan untuk divisi tersebut. Bukaan yang memungkinkan pergerakan gas dapat diamati pada lumut hati. Namun, ini bukan stomata, karena mereka tidak membuka dan menutup secara aktif. Tanaman mengambil air di seluruh permukaannya dan tidak memiliki kutikula untuk mencegah pengeringan.

(a) Gambar lumut hati tahun 1904 menunjukkan keragaman bentuknya. (b) Lumut hati, Lunularia cruciata, menampilkan lobatenya, thallus datar. Organisme dalam foto berada dalam tahap gametofit.

Lumut tanduk

Lumut tanduk (Anthocerotophyta) telah menjajah berbagai habitat di darat, meskipun mereka tidak pernah jauh dari sumber kelembaban. Ada sekitar 100 spesies lumut tanduk yang dideskripsikan. Fase dominan dari siklus hidup lumut tanduk adalah gametofit pendek berwarna biru-hijau. Sporofit adalah ciri khas kelompok. Ini adalah struktur seperti pipa panjang dan sempit yang muncul dari gametofit induk dan mempertahankan pertumbuhan sepanjang hidup tanaman ([link]).

Lumut tanduk tumbuh sporofit yang tinggi dan ramping. (kredit: modifikasi karya Jason Hollinger)

Stomata muncul di lumut tanduk dan berlimpah di sporofit. Sel fotosintesis di thallus mengandung kloroplas tunggal. Meristem cells at the base of the plant keep dividing and adding to its height. Many hornworts establish symbiotic relationships with cyanobacteria that fix nitrogen from the environment.

Mosses

More than 12,000 species of mosses have been catalogued. Their habitats vary from the tundra, where they are the main vegetation, to the understory of tropical forests. In the tundra, their shallow rhizoids allow them to fasten to a substrate without digging into the frozen soil. They slow down erosion, store moisture and soil nutrients, and provide shelter for small animals and food for larger herbivores, such as the musk ox. Mosses are very sensitive to air pollution and are used to monitor the quality of air. The sensitivity of mosses to copper salts makes these salts a common ingredient of compounds marketed to eliminate mosses in lawns ([link]).

This green feathery gametophyte of the moss has reddish-brown sporophytes growing upward. (credit: "Lordgrunt"/Wikimedia Commons)

Mosses form diminutive gametophytes, which are the dominant phase of the lifecycle. Green, flat structures—resembling true leaves, but lacking vascular tissue—are attached in a spiral to a central stalk. The plants absorb water and nutrients directly through these leaf-like structures. Some primitive traits of green algae, such as flagellated sperm, are still present in mosses that are dependent on water for reproduction. Other features of mosses are clearly adaptations to dry land. For example, stomata are present on the stems of the sporophyte. Additionally, mosses are anchored to the substrate—whether it is soil, rock, or roof tiles—by multicellular rhizoids . These structures are precursors of roots. They originate from the base of the gametophyte, but are not the major route for the absorption of water and minerals. The lack of a true root system explains why it is so easy to rip moss mats from a tree trunk. The moss lifecycle follows the pattern of alternation of generations as shown in [link]. The most familiar structure is the haploid gametophyte, which germinates from a haploid spore. The male gametophyte (the antheridium) produces many sperm, whereas the archegonium (the female gametophyte) forms a single egg. At fertilization, the sperm swims down the neck to the venter and unites with the egg inside the archegonium. The zygote, protected by the archegonium, divides and grows into a sporophyte, still attached by its foot to the gametophyte.

This illustration shows the life cycle of mosses. (kredit: modifikasi karya Mariana Ruiz Villareal)

Which of the following statements about the moss life cycle is false?

  1. The mature gametophyte is haploid.
  2. The sporophyte produces haploid spores.
  3. The calyptra buds to form a mature gametophyte.
  4. The zygote is housed in the venter.

Tumbuhan Vaskular

The vascular plants are the dominant and most conspicuous group of land plants. There are about 275,000 species of vascular plants, which represent more than 90 percent of Earth’s vegetation. Several evolutionary innovations explain their success and their spread to so many habitats.

Vascular Tissue: Xylem and Phloem

The first fossils that show the presence of vascular tissue are dated to the Silurian period, about 430 million years ago. The simplest arrangement of conductive cells shows a pattern of xylem at the center surrounded by phloem. Xylem is the tissue responsible for long-distance transport of water and minerals, the transfer of water-soluble growth factors from the organs of synthesis to the target organs, and storage of water and nutrients.

A second type of vascular tissue is phloem , which transports sugars, proteins, and other solutes through the plant. Phloem cells are divided into sieve elements, or conducting cells, and supportive tissue. Together, xylem and phloem tissues form the vascular system of plants.

Akar: Dukungan untuk Tanaman

Roots are not well preserved in the fossil record nevertheless, it seems that they did appear later in evolution than vascular tissue. Pengembangan jaringan akar yang luas mewakili fitur baru yang signifikan dari tanaman vaskular. Thin rhizoids attached the bryophytes to the substrate. Their rather flimsy filaments did not provide a strong anchor for the plant neither did they absorb water and nutrients. In contrast, roots, with their prominent vascular tissue system, transfer water and minerals from the soil to the rest of the plant. The extensive network of roots that penetrates deep in the ground to reach sources of water also stabilizes trees by acting as ballast and an anchor. The majority of roots establish a symbiotic relationship with fungi, forming mycorrhizae. In the mycorrhizae, fungal hyphae grow around the root and within the root around the cells, and in some instances within the cells. This benefits the plant by greatly increasing the surface area for absorption.

Leaves, Sporophylls, and Strobili

A third adaptation marks seedless vascular plants. Accompanying the prominence of the sporophyte and the development of vascular tissue, the appearance of true leaves improved photosynthetic efficiency. Leaves capture more sunlight with their increased surface area.

In addition to photosynthesis, leaves play another role in the life of the plants. Pinecones, mature fronds of ferns, and flowers are all sporophylls —leaves that were modified structurally to bear sporangia. Strobili are structures that contain the sporangia. They are prominent in conifers and are known commonly as cones: for example, the pine cones of pine trees.

Seedless Vascular Plants

Bryophytes may have been successful at the transition from an aquatic habitat to land, but they are still dependent on water for reproduction, and absorb moisture and nutrients through the gametophyte surface. The lack of roots for absorbing water and minerals from the soil, as well as a lack of reinforced conducting cells, limits bryophytes to small sizes. Meskipun mereka dapat bertahan hidup dalam kondisi yang cukup kering, mereka tidak dapat bereproduksi dan memperluas jangkauan habitat mereka tanpa adanya air. Tanaman vaskular, di sisi lain, dapat mencapai ketinggian yang sangat tinggi, sehingga bersaing dengan sukses untuk mendapatkan cahaya. Photosynthetic organs become leaves, and pipe-like cells or vascular tissues transport water, minerals, and fixed carbon throughout the organism.

By the Late Devonian period (385 million years ago), plants had evolved vascular tissue, well-defined leaves, and root systems. With these advantages, plants increased in height and size. During the Carboniferous period (359� million years ago), swamp forests of club mosses and horsetails, with some specimens reaching more than 30 meters tall, covered most of the land. These forests gave rise to the extensive coal deposits that gave the Carboniferous its name.

In seedless vascular plants, the sporophyte is the dominant phase of the lifecycle. The gametophyte is now an inconspicuous, but still independent, organism. Throughout plant evolution, there is an evident reversal of roles in the dominant phase of the lifecycle. Seedless vascular plants still depend on water during fertilization, as the sperm must swim on a layer of moisture to reach the egg. Langkah reproduksi ini menjelaskan mengapa pakis dan kerabatnya lebih berlimpah di lingkungan yang lembab.

Club Mosses

The club mosses , or Lycophyta, are the earliest group of seedless vascular plants. They dominated the landscape of the Carboniferous period, growing into tall trees and forming large swamp forests. Today’s club mosses are diminutive, evergreen plants consisting of a stem (which may be branched) and small leaves called microphylls ([link]). The division Lycophyta consists of close to 1,000 species, including quillworts (Isoetales), club mosses (Lycopodiales), and spike mosses (Selaginellales): none of which is a true moss.

Lycopodium clavatum is a club moss. (credit: Cory Zanker)

Horsetails

Ferns and whisk ferns belong to the division Pterophyta. A third group of plants in the Pterophyta, the horsetails, is sometimes classified separately from ferns. Horsetails have a single genus, Equisetum. They are the survivors of a large group of plants, known as Arthrophyta, which produced large trees and entire swamp forests in the Carboniferous. The plants are usually found in damp environments and marshes ([link]).

Horsetails thrive in a marsh. (credit: Myriam Feldman)

The stem of a horsetail is characterized by the presence of joints, or nodes: hence the name Arthrophyta, which means “jointed plant”. Leaves and branches come out as whorls from the evenly spaced rings. The needle-shaped leaves do not contribute greatly to photosynthesis, the majority of which takes place in the green stem ([link]).

Thin leaves originating at the joints are noticeable on the horsetail plant. (credit: Myriam Feldman)

Pakis

Ferns are considered the most advanced seedless vascular plants and display characteristics commonly observed in seed plants. Ferns form branching roots and large leaves known as fronds. With their large fronds, ferns are the most readily recognizable seedless vascular plants ([link]). About 12,000 species of ferns live in environments ranging from tropics to temperate forests. Although some species survive in dry environments, most ferns are restricted to moist and shaded places. They made their appearance in the fossil record during the Devonian period (416� million years ago) and expanded during the Carboniferous period, 359� million years ago ([link]).

The dominant stage of the lifecycle of a fern is the sporophyte, which consists of large compound leaves called fronds. Fronds fulfill a double role they are photosynthetic organs that also carry reproductive organs. The stem may be buried underground as a rhizome, from which adventitious roots grow to absorb water and nutrients from the soil or, they may grow above ground as a trunk in tree ferns ([link]). Adventitious organs are those that grow in unusual places, such as roots growing from the side of a stem.

Some specimens of this short tree-fern species can grow very tall. (credit: Adrian Pingstone) This chart shows the geological time scale, beginning with the Pre-Archean eon 3800 million years ago and ending with the Quaternary period in present time. (credit: modification of work by USGS)

The lifecycle of a fern is depicted in [link]. The sporophyte is the most conspicuous stage of the lifecycle. On the underside of its mature fronds, sori (singular, sorus) form as small clusters where sporangia develop ([link]).

This life cycle of a fern shows alternation of generations with a dominant sporophyte stage. (credit "fern": modification of work by Cory Zanker credit "gametophyte": modification of work by "Vlmastra"/Wikimedia Commons)

Which of the following statements about the fern life cycle is false?

  1. Sporangia produce haploid spores.
  2. The sporophyte grows from a gametophyte.
  3. The sporophyte is diploid and the gametophyte is haploid.
  4. Sporangia form on the underside of the gametophyte.

Go to this website to see an animation of the lifecycle of a fern and to test your knowledge.

Sori appear as small bumps on the underside of a fern frond. (credit: Myriam Feldman)

Inside the sori, spores are produced by meiosis and released into the air. Those that land on a suitable substrate germinate and form a heart-shaped gametophyte, which is attached to the ground by thin filamentous rhizoids ([link]).

Shown here are a young sporophyte (upper part of image) and a heart-shaped gametophyte (bottom part of image). (credit: modification of work by "Vlmastra"/Wikimedia Commons)

The inconspicuous gametophyte harbors both male and female gametes (the sperm and the egg). Flagellated sperm released from the antheridium swim on a wet surface to the archegonium, where the egg is fertilized. The newly formed zygote grows into a sporophyte that emerges from the gametophyte and grows by mitosis into the next generation sporophyte.

Landscape Designer Looking at the well-laid gardens of flowers and fountains seen in royal castles and historic houses of Europe, it is clear that the creators of those gardens knew more than art and design. They were also familiar with the biology of the plants they chose. Landscape design also has strong roots in the United States’ tradition. A prime example of early American classical design is Monticello, Thomas Jefferson’s private estate among his many other interests, Jefferson maintained a passion for botany. Landscape layout can encompass a small private space, like a backyard garden public gathering places, like Central Park in New York City or an entire city plan, like Pierre L’Enfant’s design for Washington, DC.

A landscape designer will plan traditional public spaces—such as botanical gardens, parks, college campuses, gardens, and larger developments—as well as natural areas and private gardens ([link]). The restoration of natural places encroached upon by human intervention, such as wetlands, also requires the expertise of a landscape designer.

With such an array of required skills, a landscape designer’s education includes a solid background in botany, soil science, plant pathology, entomology, and horticulture. Coursework in architecture and design software is also required for the completion of the degree. The successful design of a landscape rests on an extensive knowledge of plant growth requirements, such as light and shade, moisture levels, compatibility of different species, and susceptibility to pathogens and pests. For example, mosses and ferns will thrive in a shaded area where fountains provide moisture cacti, on the other hand, would not fare well in that environment. The future growth of the individual plants must be taken into account to avoid crowding and competition for light and nutrients. The appearance of the space over time is also of concern. Shapes, colors, and biology must be balanced for a well-maintained and sustainable green space. Art, architecture, and biology blend in a beautifully designed and implemented landscape.

This campus garden was designed by students in the horticulture and landscaping department of the college. (credit: Myriam Feldman)

The Importance of Seedless Vascular Plants

Mosses and liverworts are often the first macroscopic organisms to colonize an area, both in a primary succession—where bare land is settled for the first time by living organisms—or in a secondary succession, where soil remains intact after a catastrophic event wipes out many existing species. Their spores are carried by the wind, birds, or insects. Once mosses and liverworts are established, they provide food and shelter for other species. In a hostile environment, like the tundra where the soil is frozen, bryophytes grow well because they do not have roots and can dry and rehydrate rapidly once water is again available. Mosses are at the base of the food chain in the tundra biome. Many species—from small insects to musk oxen and reindeer—depend on mosses for food. In turn, predators feed on the herbivores, which are the primary consumers. Some reports indicate that bryophytes make the soil more amenable to colonization by other plants. Because they establish symbiotic relationships with nitrogen-fixing cyanobacteria, mosses replenish the soil with nitrogen.

At the end of the nineteenth century, scientists observed that lichens and mosses were becoming increasingly rare in urban and suburban areas. Since bryophytes have neither a root system for absorption of water and nutrients, nor a cuticle layer that protects them from desiccation, pollutants in rainwater readily penetrate their tissues they absorb moisture and nutrients through their entire exposed surfaces. Therefore, pollutants dissolved in rainwater penetrate plant tissues readily and have a larger impact on mosses than on other plants. The disappearance of mosses can be considered a bioindicator for the level of pollution in the environment.

Ferns contribute to the environment by promoting the weathering of rock, accelerating the formation of topsoil, and slowing down erosion by spreading rhizomes in the soil. The water ferns of the genus Azola harbor nitrogen-fixing cyanobacteria and restore this important nutrient to aquatic habitats.

Seedless plants have historically played a role in human life through uses as tools, fuel, and medicine. Dried peat moss , Sphagnum, is commonly used as fuel in some parts of Europe and is considered a renewable resource. Sphagnum bogs ([link]) are cultivated with cranberry and blueberry bushes. The ability of Sphagnum to hold moisture makes the moss a common soil conditioner. Florists use blocks of Sphagnum to maintain moisture for floral arrangements.

Sphagnum acutifolium is dried peat moss and can be used as fuel. (credit: Ken Goulding)

The attractive fronds of ferns make them a favorite ornamental plant. Because they thrive in low light, they are well suited as house plants. More importantly, fiddleheads are a traditional spring food of Native Americans in the Pacific Northwest, and are popular as a side dish in French cuisine. The licorice fern, Polypodium glycyrrhiza, is part of the diet of the Pacific Northwest coastal tribes, owing in part to the sweetness of its rhizomes. It has a faint licorice taste and serves as a sweetener. The rhizome also figures in the pharmacopeia of Native Americans for its medicinal properties and is used as a remedy for sore throat.

Go to this website to learn how to identify fern species based upon their fiddleheads.

By far the greatest impact of seedless vascular plants on human life, however, comes from their extinct progenitors. The tall club mosses, horsetails, and tree-like ferns that flourished in the swampy forests of the Carboniferous period gave rise to large deposits of coal throughout the world. Coal provided an abundant source of energy during the Industrial Revolution, which had tremendous consequences on human societies, including rapid technological progress and growth of large cities, as well as the degradation of the environment. Coal is still a prime source of energy and also a major contributor to global warming.

Ringkasan Bagian

Seedless nonvascular plants are small. The dominant stage of the life cycle is the gametophyte. Without a vascular system and roots, they absorb water and nutrients through all of their exposed surfaces. There are three main groups: the liverworts, the hornworts, and the mosses. They are collectively known as bryophytes.

Vascular systems consist of xylem tissue, which transports water and minerals, and phloem tissue, which transports sugars and proteins. With the vascular system, there appeared leaves—large photosynthetic organs—and roots to absorb water from the ground.

The seedless vascular plants include club mosses, which are the most primitive whisk ferns, horsetails and ferns. Ferns are the most advanced group of seedless vascular plants. They are distinguished by large leaves called fronds and small sporangia-containing structures called sori, which are found on the underside of the fronds.

Koneksi Seni

[link] Which of the following statements about the moss life cycle is false?

  1. The mature gametophyte is haploid.
  2. The sporophyte produces haploid spores.
  3. The rhizoid buds to form a mature gametophyte.
  4. The zygote is housed in the venter.

[link] Which of the following statements about the fern life cycle is false?

  1. Sporangia produce haploid spores.
  2. The sporophyte grows from a gametophyte.
  3. The sporophyte is diploid and the gametophyte is haploid.
  4. Sporangia form on the underside of the gametophyte.

Tinjau Pertanyaan

Which of the following structures is not found in bryophytes?

Why do mosses grow well in the Arctic tundra?

  1. They grow better at cold temperatures.
  2. They do not require moisture.
  3. They do not have true roots and can grow on hard surfaces.
  4. There are no herbivores in the tundra.

Stomata appear in which group of plants?

Which is the most diverse group of seedless vascular plants?

Which group are vascular plants?

A plant in the understory of a forest displays a segmented stem and slender leaves arranged in a whorl. It is probably a ________.

The following structures are found on the underside of fern leaves and contain sporangia:

The dominant organism in fern is the ________.

What seedless plant is a renewable source of energy?

How do mosses contribute to returning nitrogen to the soil?

  1. Mosses fix nitrogen from the air.
  2. Mosses harbor cyanobacteria that fix nitrogen.
  3. Mosses die and return nitrogen to the soil.
  4. Mosses decompose rocks and release nitrogen.

Respons Gratis

In areas where it rains often, mosses grow on roofs. How do mosses survive on roofs without soil?

Mosses absorb water and nutrients carried by the rain and do not need soil because they do not derive much nutrition from the soil.

What are the three classes of bryophytes?

The bryophytes are divided into three divisions: the liverworts or Marchantiophyta, the hornworts or Anthocerotophyta, and the mosses or true Bryophyta.

How did the development of a vascular system contribute to the increase in size of plants?

It became possible to transport water and nutrients through the plant and not be limited by rates of diffusion. Vascularization allowed the development of leaves, which increased efficiency of photosynthesis and provided more energy for plant growth.

Which plant is considered the most advanced seedless vascular plant and why?

Ferns are considered the most advanced seedless vascular plants, because they display characteristics commonly observed in seed plants—they form large leaves and branching roots.


Pteridophytes: Features, Economic Importance and Classification

Pteridophytes (Gr. pteron= feather, phyton = plant) constitute the most primitive seedless vascular plants that reproduce by means of spores.

Hence, they are known as ‘vascular cryptogams’. Haeckel (1866) called these groups of plants as “Pteridophytes” because of their pinnate or feather like fronds (leaves).

Like reptiles (first true land animals that evolved after amphibian) they are considered as the first true land plants that evolved after bryophytes. Hence pteridophytes are some time called “Botanical Snakes” or “Snakes of plant kingdom.” They are also sometime called as “Amphibians is of plant kingdom” because like bryophytes they depend on an external source of water for fertilization.

There are about 11,000 species of living Pteridophytes are known ranging from small aquatic plant to giant tree ferns of tropical forests. Fossil records indicate that they evolved about 400 million years back i.e. in the Silurian period of late Paleozoic era. Hence late Paleozoic can be regarded as “Age of Pteridophytes.” Tippo (1942) has placed them in Tracheophyta or Tracheata because these plants first developed vascular tissues (xylem and phloem) where the tracheary elements appear like human trachea.

Salient Features of Pteridophytes:

1. Pteridophytes are the first true land plants.

2. They are seedless, vascular cryptogams.

3. Life cycle is heterologous diplohaplontic type.

4. Sporophyte is the dominant plant body while gametophyte is a small, simple prothallus.

5. Sporophyte has true roots, stem and leaves.

6. In xylem, trachea (vessels) absent and, in phloem companion cells absent.

7. Spores develop in sporangia are homosporous or heterosporous.

8. Sporangia are produced in groups (sori) on sporophylls.

9. Young leaves of sporophyte show circinate vernation.

10. Gametophyte develops small sessile antheridia and partially embedded archegonia with 4- rowed neck.

11. Sex organs multi-cellular and jacketed.

12. Embryonic stage present.

13. They have 4 sub-divisions:

(iii) Sphenopsida (Horsetails) and

Economic Importance of Pteridophytes:

1. Ornamental value: Ferns arc grown as ornamental plants in gardens and homes for their attractive foliage.

2. Drug, Rhizomes and petioles of Dryopteris yield an antihelminthic drug.

3. Food. Sporocarps of Marsilea are rich source of starch and eaten for their nutritive value as food.

Classification of Pteridophytes:

Arnold (1947) classified Division Tracheophyta (vascular plants) into four Sub-Divisions as given below:

However, Oswald Tippo (1942) recognized the above mentioned four Sub-Divisions as Sub- phyla of vascular cryptogams.

Distinguishing features of these Sub-Divisions/ Sub-Phyla are given below:

(I) Sub-Division Psilopsida:

1. These are the oldest known vascular plants. Most of them have become extinct (e.g., Rhynia, Horneophyton). Only two living species, Psilotum and Tmesipteris, are now available.

2. Plant body is very simple and does not show much differentiation.

3. Dichotomously branched rhizome takes the place of roots.

4. Stem or “axis” is aerial, but either naked or have small spirally arranged leaves.

5. Sporangia are directly borne on the stem (i.e., cauline). Either terminal or lateral.

(II) Sub-Division — Lycopsida:

1. Plant body more advanced and shows differentiation into root, stem and leaves.

2. Leaves are microphyllous (small) having a single unbranched vein in the midrib region.

3. Sporangia are borne in the axil of the fertile leaves (sporophyils).

4. Sporophyll form compact strobili (singularstrobilus). e.g., Lycopodium, Selaginella.

(III) Sub-Division —Sphenopsida:

1. Plant body still more advanced and shows differentiation into nodes and internodes like higher vascular plants.

2. Leaves microphyllous, and arise in whorls at each node.

3. Sporangia develop on sporangiophores which form compact cones at the apex of fertile branches (e.g., Equisetum).

(IV) Sub-Division – Pteropsida (Ferns):

1. Plant body shows much advancement towards higher vascular plants, and is well differentiated into root, stem and leaves.

2. Leaves also show great advancement, and are megaphyllous (large) and pinnately compound.


Course information and Artifacts:

Syllabus and Course Details
TA Welcome page (and hours)
Lab Manual – a sample of a lab
Final Lab Exam – guidelines for exam materials and set-up
Lab Exam – Materials
Final Lab Exam – with key
Final Lab Exam Preparation - guidelines for materials and set-up
Greenhouse Requests - plant material request from greenhouse

Course Website:

The Biology 210 website is intended as a supplement to the course. It is a place where students can view pictures of preparations seen in lab and contribute images. Self-tests and addition instructional material is posted. Lecture material is also presented.

My primary duties are the organization and collection for lab activities as well as preparation and supervision of TAs. One-to-one instruction of students is an important part of my job as is the development of the website.


Evolusi Gymnospermae

Tanaman fosil Elkinsia polimorfa, a “seed fern” from the Devonian period—about 400 million years ago—is considered the earliest seed plant known to date. Pakis benih ([link]) menghasilkan benihnya di sepanjang cabangnya tanpa struktur khusus. What makes them the first true seed plants is that they developed structures called cupules to enclose and protect the ovule —the female gametophyte and associated tissues—which develops into a seed upon fertilization. Tumbuhan berbiji yang menyerupai pakis pohon modern menjadi lebih banyak dan beragam di rawa-rawa batubara pada periode Karbon.


Catatan fosil menunjukkan gymnosperma pertama (progymnospermae) kemungkinan besar berasal dari era Paleozoikum, selama periode Devon tengah: sekitar 390 juta tahun yang lalu. Setelah periode Mississippian dan Pennsylvania yang basah, yang didominasi oleh pohon pakis raksasa, periode Permian menjadi kering. Ini memberi keunggulan reproduksi pada tanaman benih, yang lebih baik beradaptasi untuk bertahan hidup di musim kering. The Ginkgoales, a group of gymnosperms with only one surviving species—the Gingko biloba—adalah gymnospermae pertama yang muncul selama Jurassic bawah. Gymnospermae berkembang di era Mesozoikum (sekitar 240 juta tahun yang lalu), menggantikan pakis di lanskap, dan mencapai keragaman terbesar mereka selama ini. Periode Jurassic adalah usia sikas (gymnospermae mirip pohon palem) sama seperti usia dinosaurus. Gingkoales dan tumbuhan runjung yang lebih dikenal juga menghiasi lanskap. Meskipun angiosperma (tanaman berbunga) adalah bentuk utama kehidupan tumbuhan di sebagian besar bioma, gymnospermae masih mendominasi beberapa ekosistem, seperti taiga (hutan boreal) dan hutan alpine di ketinggian gunung yang lebih tinggi ([link]) karena adaptasi mereka terhadap dingin dan kondisi pertumbuhan kering.



The first classification of plants is the non-vascular plants As their name implies, nonvascular plants lack vascular tissues that can help them transport water and nutrients. Nonvascular plants are considered to be the earliest living plants in the planet. Namun, fossils have not been found because these types of plants fossilized poorly. The most common non-vascular plants include the members of the Phylum Bryophyta and is described below.

Bryophytes

Bryophytes – Moss plants in Iceland The Phylum Bryophyta, are the most diverse group with more than 10,000 plant species. This phylum include the mosses, liverworts, and hornworts.