第25章種子をつくらない植物
25.4 Seedless Vascular Plants25.4 無種子維管束植物
Learning Objectives学習目標
By the end of this section, you will be able to do the following:
この節を学び終えると、次のことができるようになる。
- Identify the new traits that first appear in seedless tracheophytes無種子維管束植物で初めて現れる新しい形質を挙げる。
- Discuss how each trait is important for adaptation to life on land各形質が、陸上生活への適応にどのように重要かを論じる。
- Identify the classes of seedless tracheophytes無種子維管束植物の各綱を挙げる。
- Describe the life cycle of a fernシダの生活環を説明する。
- Explain the role of seedless plants in the ecosystem生態系における無種子植物の役割を説明する。
The vascular plants, or tracheophytes, are the dominant and most conspicuous group of land plants. More than 260,000 species of tracheophytes represent more than 90 percent of Earth’s vegetation. Several evolutionary innovations explain their success and their ability to spread to all habitats.
英語のヒント
維管束植物、すなわち仮道管植物は、陸上植物の中で優勢で、最も目立つグループである。26万種を超える維管束植物が、地球の植生の90%以上を占めている。進化の過程で生じたいくつかの新しい特徴が、この成功と、あらゆる生息地へ広がる能力を説明する。
Bryophytes may have been successful at the transition from an aquatic habitat to land, but they are still dependent on water for reproduction, and must 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 lignin-reinforced conducting cells, limit bryophytes to small sizes. Although they may survive in reasonably dry conditions, they cannot reproduce and expand their habitat range in the absence of water. Vascular plants, on the other hand, can achieve enormous heights, thus competing successfully for light. Photosynthetic organs become leaves, and pipe-like cells or vascular tissues transport water, minerals, and fixed carbon organic compounds throughout the organism.
英語のヒント
コケ植物は水中の生息地から陸上への移行には成功したかもしれないが、生殖には今も水を必要とし、配偶体の表面から水分と栄養分を吸収しなければならない。土壌から水と無機養分を吸収する根がなく、リグニンで補強された通導細胞もないため、コケ植物の体は小さなものに限られる。かなり乾いた条件でも生き延びることはできるが、水がなければ生殖して生息範囲を広げることはできない。それに対して維管束植物は、非常に高く成長することができ、光をめぐる競争で成功する。光合成器官は葉となり、管状の細胞、すなわち維管束組織が、水、無機養分、固定された炭素を含む有機化合物を、個体全体へ運ぶ。
Throughout plant evolution, there is a progressive increase in the dominance of the sporophyte generation. In seedless vascular plants, the diploid sporophyte is the dominant phase of the life cycle. The gametophyte is now less conspicuous, but still independent of the sporophyte. Seedless vascular plants still depend on water during fertilization, as the flagellated sperm must swim on a layer of moisture to reach the egg. This step in reproduction explains why ferns and their relatives are more abundant in damp environments.
英語のヒント
植物の進化全体を通して、胞子体世代の優勢さは段階的に増していく。無種子維管束植物では、二倍体の胞子体が生活環の優勢な段階となる。配偶体は目立たなくなるが、依然として胞子体から独立している。無種子維管束植物でも、受精時には水に依存する。鞭毛をもつ精子が卵に到達するには、水分の層を泳がなければならないからである。この生殖の段階があるため、シダ類とその近縁の植物は、湿った環境により多く見られる。
Vascular Tissue: Xylem and Phloem維管束組織:木部と師部
The first plant fossils that show the presence of vascular tissue date 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 the storage and long-distance transport of water and nutrients, as well as the transfer of water-soluble growth factors from the organs of synthesis to the target organs. The tissue consists of conducting cells, known as tracheids, and supportive filler tissue, called parenchyma. Xylem conductive cells incorporate the compound lignin into their walls, and are thus described as lignified. Lignin itself is a complex polymer: It is impermeable to water and confers mechanical strength on vascular tissue. With their rigid cell walls, the xylem cells provide support to the plant and allow it to achieve impressive heights. Tall plants have a selective advantage by being able to reach unfiltered sunlight and disperse their spores or seeds away from the parent plant, thus expanding the species’ range. By growing higher than other plants, tall trees cast their shadows on shorter plants and thereby outcompete them for water and precious nutrients in the soil.
英語のヒント
維管束組織の存在を示す最初の植物化石は、約4億3000万年前のシルル紀のものである。通導細胞の最も単純な配置では、中央に木部があり、その周囲を師部が取り囲む。木部は、水と栄養分の貯蔵と長距離輸送に加え、水溶性の成長因子を、合成する器官から標的器官へ運ぶ役割をもつ組織である。木部は、仮道管と呼ばれる通導細胞と、柔組織と呼ばれる支持・充填用の組織からなる。木部の通導細胞は、細胞壁にリグニンという化合物を取り込むため、木化していると表現される。リグニン自体は複雑な重合体で、水を通さず、維管束組織に機械的な強度を与える。木部細胞は丈夫な細胞壁によって植物を支え、著しい高さにまで成長できるようにする。背の高い植物は、遮られていない日光に届き、胞子や種子を親植物から離れた場所に散布して種の分布域を広げられるため、自然選択上有利である。高木はほかの植物よりも高く成長することで、背の低い植物に影を落とし、それによって土壌中の水や貴重な栄養分をめぐる競争で、それらに勝る。
Phloem is the second type of vascular tissue; it transports sugars, proteins, and other solutes throughout the plant. Phloem cells are divided into sieve elements (conducting cells) and cells that support the sieve elements. Together, xylem and phloem tissues form the vascular system of plants (Figure 25.16).
英語のヒント
師部は、もう一つの種類の維管束組織であり、糖、タンパク質、そのほかの溶質を植物全体へ運ぶ。師部の細胞は、通導細胞である師要素と、師要素を支える細胞とに分けられる。木部と師部の組織が一緒になって、植物の維管束系をつくる(図25.16)。
Image omitted because its reuse rights could not be verified.権利の確認ができないため画像を割愛。
Figure 25.16図 25.16
Vascular bundles in celery. This cross section of a celery stalk shows a number of vascular bundles. The xylem is on the inner part of each bundle. (credit: fir0002 | flagstaffotos.com.au [GFDL 1.2 (http://www.gnu.org/licenses/old-licenses/fdl-1.2.html)], via Wikimedia Commons. Image modified from source.)
セロリの維管束。セロリの葉柄のこの横断面には、いくつもの維管束が見られる。木部は、各維管束の内側にある。(クレジット:fir0002 | flagstaffotos.com.au、GFDL 1.2〈http://www.gnu.org/licenses/old-licenses/fdl-1.2.html〉、Wikimedia Commons 経由。原画像を改変)
Roots: Support for the Plant根:植物を支える
Roots are not well-preserved in the fossil record. Nevertheless, it seems that roots appeared later in evolution than vascular tissue. The development of an extensive network of roots represented a significant new feature of vascular plants. Thin rhizoids attached bryophytes to the substrate, but these rather flimsy filaments did not provide a strong anchor for the plant; nor did they absorb substantial amounts of 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 into the soil to reach sources of water also stabilizes plants by acting as a ballast or anchor. The majority of roots establish a symbiotic relationship with fungi, forming mutualistic mycorrhizae, which benefit the plant by greatly increasing the surface area for absorption of water, soil minerals, and nutrients.
英語のヒント
化石記録には、根はあまりよく保存されていない。それでも根は、進化の中で維管束組織よりも後に現れたと考えられる。広大な根の網の発達は、維管束植物の重要な新しい特徴だった。細い仮根はコケ植物を基質に付着させたが、この比較的弱い糸状構造は、植物を強固に固定することも、大量の水や栄養分を吸収することもできなかった。それに対して根は、よく発達した維管束組織系を備え、土壌から植物のほかの部分へ水と無機養分を運ぶ。水源に届くよう土壌の深部へ入り込む広大な根の網は、重りやいかりとして働き、植物を安定させることにもなる。大半の根は菌類と共生関係を結び、相利共生の菌根を形成する。菌根は、水、土壌の無機養分、栄養分を吸収する表面積を大幅に増やして、植物に利益をもたらす。