Конвергенция и параллелизм в эволюции структур и функций папоротников и других групп растений

N. M. Derzhavina

Аннотация


На основе собственных исследований и литературных данных выявлено сходство структур и функций папоротников с неродственными и родственными видами на разных уровнях организации растений в связи с их приспособлением к сходному образу жизни. Конвергенция проявилась на организменном и органном уровнях (сходство морфологических структур: цельных вай и листьев, длинных ризомов, чешуйчатых ризомов папоротников и имбрикатных луковиц цветковых растений, дерновинных биоморф, вместилищ для муравьев и для накопления гумуса, абсорбирующих чешуй, «сложных» полифункциональных почек розеточных папоротников с почками цветковых растений, выводковых почек мхов и гаметофитов папоротников). Конвергенция на тканевом и клеточном уровнях – это сходство анатомических структур: спиральных утолщений клеток коры корней эпифитных Polypodiaceaeи веламена Orchidaceae, многослойной водозапасающей паренхимы в вайях, ризомах, клубнях папоротников и аналогичной ткани у цветковых, дланевидных клеток эпидермы и мезофилла у папоротников-сциофитов и у цветковых-сциофитов, грушевидных клеток эпидермы у папоротников, селагинелл и у мхов-сциофитов, защитных экранирующих структур в эпидерме). Конвергенция на функциональном уровне – это сходство непрямого паразитизма за счет грибного симбионта некоторых эпифитных Polypodiaceaeи Orchidaceae, САМ-типа фотосинтеза некоторых эпифитных и литофитных папоротников, голосеменныхи цветковых, микотрофии (мутуалистического взаимного паразитизма), пойкилогидричности.


Ключевые слова


адаптациогенез; анатомические структуры; морфологические структуры; функциональные особенности

Полный текст:

PDF

Литература


Anthelme F., Abdoulkader A., and Viane R. 2011. Are ferns in arid environments underestimated? Contribution from the Saharan mountains. J. Arid Environments 75: 516–523.

Benzing D. H. 1987. Vascular epiphytism: taxonomic Participation and adaptive diversity. Ann. Miss. Bot. Gard. 74(2): 183–204.

Boyer Y. 1964. Contribution a la étude de lʼecophysiologie de deux fougéres épiphytiques: Platycerium stemaria et P. angolense. Ann. Sci. Nat. Ser. 12(5): 87–228 [In French].

Davidson D. W., Epstein W. W. 1989. Epiphytic Associations with Ants. In: Vascular Plants as Epiphytes. Ed. U. Luettge. Springer–Verlag, Berlin, Heidelberg, 200–229 pp.

Derzhavina N. M. 2006. Biomorfologiya i anatomiya ravnosporovykh paporotnikov (epilitov, epifitov, zemnovodnykh i vodnykh) v svyazi s adaptaciogenezom [Biomorphology and anatomy of homosporous ferns (epilithophytes, epiphytes, amphibious and aquatic) in connection with adaptatiogenesis: Abstract of the thesis of the Dr.Sci.Biol. Moscow, 50 pp. [In Russian]. (Державина Н. М. Биоморфология и анатомия равноспоровых папоротников (эпилитов, эпифитов, земноводных и водных) в связи с адаптациогенезом: Автореф. дис. ... докт. биол. наук. М., 2006. 50 с.).

Derzhavina N. M. 2008. Types of mesophyll in fern fronds and variants of their structural variability. In: Perspectives in Pteridophytes. Eds S. C. Verma, S. P. Khullar, H. K. Cheema. Bishen Singh Mahendra Pal Singh, Dehradun, India, 227–241 pp.

Derzhavina N. M. 2010. Ecological classification of vascular epiphytes. Indian Fern J. 27: 32–52.

Derzhavina N. M. 2012. Adaptation of ferns to epiphytic mode of life: a case of Platycerium willinckii and Asplenium nidus. Indian Fern J. 29: 164–182.

Derzhavina N. M. 2013. Evolutionary restrictions and compensatory adaptations in homosporous ferns. Indian Fern J. 30: 255–267.

Derzhavina N. M. 2015a. Adaptation of epilithic ferns on different levels of structural organization. Contemporary Problems of Ecology 8(2): 141–147.

Derzhavina N. M. 2015b. Adaptive Strategies of homosporous Helophytic and Hydrophytic ferns. Contemporary Problems of Ecology 8(5): 560–573.

Filin V. R. 1978a. Lycopodiaceae. In: Zhizn rasteniy [Plant life. Ed. by A. L. Takhtajan]. Prosveshcheniye, Moscow, 4: 104–112 [In Russian]. (Филин В. Р. Семейство Lycopodiaceae // Жизнь растений / Под ред. А. Л. Тахтаджяна. М.: Просвещение, 1978а. Т. 4. С. 104–112).

Filin V. R. 1978b. Ophioglossaceae. In: Zhizn rasteniy [Plant life. Ed. by A. L. Takhtajan]. Prosveshcheniye, Moscow, 4: 171–175 [In Russian]. (Филин В. Р. Семейство Ophyoglossaceaе // Жизнь растений / Под ред. А. Л. Тахтаджяна. М.: Просвещение, 1978b. Т. 4. С. 171–175).

Filin V. R. 1995. Serpent’s-tongue (Ophioglossum vulgatum). In: Biologicheskaya flora Moskovskoy oblasti [Biological flora of the Moscow region. Eds. V. N. Pavlov, V. N. Tikhomirov]. MGU–Argus, Moscow, 11: 4–36 [In Russian]. (Филин В. Р. Ужовник обыкновенный // Биол. флора Моск. обл. / Под ред. В. Н. Павлова и В. Н. Тихомирова. Вып. 11. М.: Изд-во МГУ; Изд-во «Аргус», 1995. С. 4–36).

Froebe H. A., Strank K. J. 1981. Zum Wasserhaushalt von Platycerium Desv. Beitr. Biol. Pflanzen 56: 275–291.

Gamaley Yu. V., Shiyrevdamba C. 1988. Structural types of desert plants. In: Pustyni Zaaltayskoy Gobi. Kharakteristika rasteniy-dominantov [Deserts Transaltai Gobi: Characteristics of dominant plants]. Nauka, Leningrad, 45–67 pp. [In Russian]. (Гамалей Ю. В., Шийрэвдамба Ц. Структурные типы пустынных растений // Пустыни Заалтайской Гоби. Характеристика растений-доминантов. Л.: Наука, 1988. С. 45–67).

Gladkova V. N. 1978. Vittarioideae. In: Zhizn rasteniy [Plant life. Ed. by A. L. Takhtajan]. Prosveshcheniye, Moscow, 4: 194–195 [In Russian]. (Гладкова В. Н. Vittarioideae // Жизнь растений / Под ред. А. Л. Тахтаджяна. М.: Просвещение, 1978. Т. 4. С. 194–195).

Griffiths H. 1989. Carbon Dioxide Concentrating Mechanisms and the Evolution of CAM in Vascular Epiphytes. In: Vascular Plants as Epiphytes. Ed. U. Lüttge. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 42–81 pp.

Grzybek J. 1973. Biological and phytochemical investigations on Polypodium vulgare L. I. Anatomical analysis. Acta Biol. Cracov. Ser. Bot. XVI(1): 29–35.

Holtum J. A. M., Winter K. 1999. Degrees of crassulacean acid metabolism in tropical epiphytic and lithophytic ferns. Australian Journal of Plant Physiology 26(8): 749.

Hovenkamp P. 1986. A monograph of the genus Pyrrosia (Polypodiaceae). E. J. Brill, Leiden University Press, (Leiden Botanical Series, vol. 9), 280 pp.

Huxley C. 1980. Symbiosis between ants and epiphytes. Biol. Rev. 55: 321–340.

Iordansky N. N. 1990. Evolyuciya kompleksnykh adaptaciy [Evolution of complex adaptations]. Nauka, Moscow, 310 pp. [In Russian]. (Иорданский Н. Н. Эволюция комплексных адаптаций. М.: Наука, 1990. 310 с).

Iordansky N. N. 1994. Makroevolyuciya: sistemnaya teoriya [Macroevolution: a system theory]. Nauka, Moscow, 112 pp. [In Russian]. (Иорданский Н. Н. Макроэволюция: системная теория. М.: Наука, 1994. 112 с.).

Johansson D. 1974. Ecology of vascular epiphytes in West African rain forest. Acta Phytogeogr. Suec. 59: 1–136.

Johns R. J. 1995. Lecanopteris lomarioides (Polypodiaceae). Bot. mag. Kew. 12: 89–95.

Kessler M. et al. 2010. A survey of the mycorrhization of Southeast Asian ferns and lycophytes. Plant Biology 12: 788–793.

Kessler M. & Siorak Y. 2007. Desication and rehydration Experiments on Leaves of 43 Pteridophyte Species. Amer. Fern J. 97(4): 175–185.

Khokhryakov A. P. 1979. Life forms of pteridophytes, their origin and evolution. Izvestiya Akademii nauk SSSR. Seriya biologicheskaya [Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Biology] 2: 251–264 [In Russian]. (Хохряков А. П. Жизненные формы папоротникообразных, их происхождение и эволюция // Изв. АН СССР. Сер. биол., 1979. № 2. С. 251–264).

Kluge M., Avadhani P. N., Goh C. J. 1989. Gas Exchange and Water Relations in Epiphytic Tropical Fern. In: Vascular Plants as Epiphytes. Ed. U. Lüttge. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 87–107 pp.

Kruger I. V., Poponina I. L. 1979. Mycosymbiotrophism of ferns and some problems of their biology. In: Mikoriza rasteniy: respublikanskiy sbornik nauchnykh trudov [Plant Mycorrhiza: the Republican collection of scientific works]. Perm, 19–25 pp. [In Russian]. (Крюгер И. В., Попонина И. Л. Микосимбиотрофизм папоротников и некоторые вопросы их биологии // Микориза растений: республик. сб. науч. тр. Пермь, 1979. С. 19–25).

Leroux O., Bagniewska-Zadworna A., Rambe S. K., Knox J. P., Marcus S. E., Bellefroid E., Stubbe D., Chabbert B., Habrant A., Claeys M., Viane R. L. L. 2010. Non-lignified helical cell wall thickenings in root cortical cells of Aspleniaceae (Polypodiales): histology and taxonomical significance. Ann. Bot. (Oxford) 107: 195–207.

Lotova L. I., Timonin A. K. 1989. Sravnitelnaya anatomiya vysshikh rasteniy: uchebno-metodicheskoe posobiye [Comparative anatomy of higher plants: study guide]. Izdatelstvo MGU, Moscow, 80 pp. [In Russian]. (Лотова Л. И., Тимонин А. К. Сравнительная анатомия высших растений: учебно-метод. пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989. 80 с.).

Martin Sh. L., R. Davis, P. Protti, Teng-Chiu Lin, Shin-Hwe Lin, C. E. Martin. 2005. The occurrence of Crassulacean acid metabolism in epiphytic ferns, with an emphasis on the Vittariaceae. International J. of Plant Sciences 166(4): 623–630.

Mazurenko M. T. 1986. Biomorfologicheskiye adaptacii rasteniy Kraynego Severa [Biomorphological adaptations of Far North plants]. Nauka, Moscow, 209 pp. [In Russian]. (Мазуренко М. Т. Биоморфологические адаптации растений Крайнего Севера. М.: Наука, 1986. 209 с.).

Müller L., Starnecker G., Winkler S. 1981. Zur Oekologie epiphytischer Farne in Südbrasilien I. Saugschüppen. Flora 171: 55–63.

Nayar B. K. 1961. Ferns of India. Studies in Polypodiaceae. VII. Pyrrosia Mirbel. J. Indian. Bot. Soc. 40: 144–186.

Ogura Y. 1972. Comparative anatomy of vegetative organs of the Pteridophytes. Borntraeger, Berlin–Stuttgart, 502 pp.

Ong B. L., Kluge M., Friement V. 1986. Crassulacean acid metabolism in the epiphytic ferns Drymoglossum piloselloides and Pyrrosia longifolia: studies on the responses to environmental signals. Plant Cell. Enrivon. 9: 547–557.

Oppenheimer H. R., Halevy A. H. 1962. Anabiosis of Ceterach officinarum Lam. et DC. Bull. Res. Counc. of Israel 3: 127–147.

Razdorsky V. F. 1949. Anatomiya rasteniy [Plant anatomy]. Sovetskaya nauka, Moscow, 524 pp. [In Russian]. (Раздорский В. Ф. Анатомия растений. М.: Советская наука, 1949. 524 с.).

Rouschal E. 1938. Eine Physiologische Studie an Ceterach officinarum. Flora 132: 305–318.

Ruinen J. 1953. Epiphytosis. A second view on epiphytism. Ann. Bogoriensis 1(2): 101–157.

Schneider H. 1996. The Root Anatomie of Ferns: a comparative Study. In: Pteridology in Perspective. Rojal Botanic Gardens, Kew, 271–283 pp.

Schulze E. D., Ziegler H., Stichler W. 1976. Environmental control of crassulacean acid metabolism in Welwitschia mirabilis Hook. Fil. in its range of natural distribution in the Namib desert. Oecologia 24(4): 323.

Shorina N. I. 2000. Morphology of buds and rhizomes of ferns. In: Rasteniya v prirode i kulture [Plants in Nature and Culture]. Dalnauka, Vladivostok, 2: 124–138 [In Russian]. (Шорина Н. И. Морфология почек и корневищ папоротников // Растения в природе и культуре. Владивосток: Дальнаука, 2000. Т. 2. С. 124–138).

Singh T. C. N. 1963. An anatomical and ecological study of some ferns from Mussoorie (North-Western Himalayas). J. Indian Bot. Soc. 42(4): 475–543.

Stuart Tim S. 1968. Revival of Respiration and Photosynthesis in Dried Leaves of Polypodium polypodioides. Planta (Berlin) 83: 185–206.

Surova T. D. 1978. Hymenophyllaceae. In: Zhizn rasteniy [Plant life. Ed. by A. L. Takhtajan]. Prosveshcheniye, Moscow, 4: 218–222 [In Russian]. (Сурова Т. Д. Hymenophyllaceae // Жизнь растений / Под ред. А. Л. Тахтаджяна. М.: Просвещение, 1978, Т. 4. С. 218–222.

Udalova R. A. 1980. Aizoaceae. In: Zhizn rasteniy [Plant life. Ed. by A. L. Takhtajan]. Prosveshcheniye, Moscow, 5: 350–353 [In Russian]. (Удалова Р. А. Aizoaceae // Жизнь растений / Под ред. А. Л. Тахтаджяна. М.: Просвещение, 1980. Т. 5. С. 350–353).

Wang B., Qiu Y.-L. 2006. Phylogenetic distribution and evolution of mycorrhizas in land plants. Mycorrhiza 16: 299–363.

Winter K., Wallace B. J., Stocker G. C., Rocksandic Z. 1983. Crassulacean acid metabolism in australian vascular epiphytes and some related species. Oecologia 57, 1–2: 129–141. DOI: 10.1007/BF00379570.

Wong Y. S. & Hew C. S. 1976. Diffusive resistance, titrable acidity, and CO2 fixation in two tropical epiphytic ferns. Amer. Fern. J. 66: 121–124.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Адрес:  656049, Барнаул, пр. Ленина, 61, Алтайский государственный университет. 

Редакция журнала "Turczaninowia".  

Факс: (3852) 67-09-28; Тел.: (3852) 67-09-27, 36-86-39.

Журнал публикуется в издательстве Алтайского государственного университета.

С полным архивом журнала "Turczaninowia" можно ознакомиться на старой версии сайта.

Для настройки уведомлений о появлении новых выпусков журнала "Turczaninowia" на сайте, либо получении актуальной информации, в том числе объявлений, событий процесса отправки, рецензирования и пр., Вы можете воспользоваться модулем настройки уведомлений (справа на главной странице).

ISSN 1560-7259 Print, ISSN 1560-7267 Online

Электронное периодическое издание "Turczaninowia (Турчаниновия)" зарегистрировано как средство массовой информации.

Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ №ФС77-47579 от 30 ноября 2011 г. выдано Роскомнадзором РФ.


All contents licensed under GNU General Public License


© 1998 Turczaninowia