تکامل فتوسنتز کننده ها

در اوایل تاریخ تکاملی زمین، مهم ترین موجودات فتوسنتز کننده به صورت سلول های میکروسکوپی غوطه ور در زیر سطح آب های موجود در زیر نور آفتاب بوده اند.

گرچه این موجودات ذخیره انرژی بالایی داشتند، ولی به هنگام تولید مثل و تکثیر، به سرعت منابع معدنی موجود در اقیانوس را مصرف نموده و باعث کاهش شدید آن می‌شدند (همین موضوع کمبود عناصر معدنی ضروری است که امروزه نیز به عنوان فاکتوری محدود کننده مانع از موفقیت هر گونه طرحی جهت بهره برداری از دریاها می شود).

در نتیجه این محدودیت، حیات بیشتر به سمت سواحل گسترش پیدا کرد، مناطقی که غنی از نیترات ها و مواد معدنی حمل شده از نواحی کوهستانی توسط رودخانه ها و و سیلاب ها بودند که به دنبال وقوع امواج دائمی، از سواحل زدوده می شدند.

موجودات فتوسنتزی چند سلولی، در مراحل اولیه تکامل خود، به سواحل صخره ای متصل بودند. این کلبها (Durvillaea potatorum) که هنگام جزر و مد خفیف در روی صخره های موجود در حاشیه سواحل ویکتوریا و تاسمانیا واقع در استرالیا دیده می شوند، مربوط به جلبکهای قهوه ای (رده Phaeophyceae) بوده که ایجاد حالت چند سلولی در این گروه، به طور مستقل از سایر گروههای موجودات زنده تکامل پیدا کرده است.

دوران خشکی زی، توانایی حرکت داشته و قادر به جستجوی آب و موانایی مورد نیاز خود هستند.

قارچها علیرغم عدم تونایی حرکت به طور وسیعی در زیر سطح خاک و یا در درون هر مایع مرطوبی که از آن تغذیه می نمایند، باقی می ماند یا شان از استراتژی تکاملی متفاوتی بهره می برند. ریشه ها باعث انتن گیاه به زمین شده و آب مورد نیاز جنت حنه بیکره گیاه، و همچنین فتوسنتز را جمع آوری نموده، در حالی که ساقه ها Stems از اندام های فتوسنتز کننده یعنی برگ ها leaves  حمایت می کنند.

جریانی پیوسته از آب از طریق ریشه و ساقه به سمت بالا در حرکت است که نهایتا از طریق برگ ها از گیاه خارج می شود بیرونی ترین لایه سلولی موسوم به اپیدرم توسط کونیکا واکسی پوشانده میشود که این لایه باعث کاهد می شود. این لایه همچنین مانع از تبادل گازهای ضد فتوسنتز و تنفس بین گیاه و محیط پیرامونی ریشه حل این معضل، روزنه ها متشکل از یک جفت سلول اپیدرمی اختصاصی (سار نگهبان) به همراه یک منفذ در بین آنها است.

 روزنه ها دربار سیگنال های محیطی و فیزیولوژیکی، باز و بسته شده ترتیب، به حفظ توازن بین اتلاف آب و نیازمندیهای 1 دی اکسید کربن کمک می کنند در گیاهان جوان و همچنین گیاهان یکساله که گیاهانی با دوره حیات یکساله هستند، ساقه نیز به عنوان انرا فتوسنتز کننده عمل می کند.

در گیاهان دارای طول بلند موسوم به گیاهان چندساله ساقه ممکن است ضخیم و چوبی شده و توسط چوب پنبه پوشانده شد این بخش همچون اپیدرم، مانع از اتلاف آب می‌شود.

هم در گیاهان یکساله و هم در گیاهان چند ساله، سیستم آوندی با سیستم هدایتی ساقه باعث هدایت لبن متنوعی از ترکیبات بین بخش های فتوسنتز کننده و غیرفتوسنتز کننده پیکره گیاه می شود.

سیستم آوندی دارای دو جزء اصلی است:

آوند چوبی که باعث انتقال آب به بخش های فوقانی گیاه شده

و آوند آبکشی که باعث انتقال مواد سنتز شده در درون برگها و سایر بخش های فتوسنتز کننده گیاه به سراسر آن می شود.

به واسطه وجود چنین سیستم هدایتی کارآمدی است که مهم ترین گروه گیاهان، موسوم به گیاهان آوندی هستند.

گیاهان بر خلاف جانوران، در سرتاسر عمر، رشد خود را ادامه می دهند. تمام رشد گیاه ناشی از مریستم ها که نواحی بافتی جنینی هستند که قادر به اضافه کردن نامحدود سلول ها به پیکره گیاه هستند.

مریستم هایی که در راست تمام ریشه ها و ساقه ها قرار دارند و موسوم به مریستم ها Apical Meristems هستند، در توسعه پیکره گیاه دارند.

بنابراین ریشه ها دائمأ در مجاورت منابع جدیدی مواد معدنی قرار گرفته و نواحی فتوسنتز کننده نیز دانه نور گسترش پیدا می کنند.

نوع رشد ناشی از عملکرد مرب راسی، موسوم به رشد اولیه دیگر، نوع رشدی که ناشی از ضخیم شدگی سا بوده، موسوم به رشد ثانویه ((secondary Growth واسطه فعالیت دو مریستم جانبی (ateral Meristems می گویند.

طی گذار "به هوا"، گیاهان همچنین متحمل سازگاریهای بیشتری جهت انجام تولید مثل شدند. اولین سازگاری در این راستا، تولید اسپورهای مقاوم به خشکی بود. به دنبال این سازگاری ساختارهای پیچیده و چند سلولی تکامل پیدا کردند که گامتهایا سلول های تولید مثلی در درون آنها نگهداری شده و به واسطه حضور یک لایه سلولی عقیم، از گزند خشکی در امان می ماندند. در گیاهان دانه دار (Seed Plants) که شامل تقریبا تمامی گیاهان شناخته شده به استثنای سرخسیان، خزه ها و جگرواشها هستند، گیاه جوان یا جنین توسط پوشش محافظ

پوسته دانه ایجاد شده توسط والد خود، احاطه میشود. جنین در داخل چنین حفاظی، از گزند خشکی و شکارچیان در امان مانده و توسط مواد غذایی ذخیره شده، تغذیه می شود. جنین و منبع غذایی ذخیره شده و پوسته دانه، اجزای سازنده دانه (Seed) هستند.

بنابراین به طور خلاصه باید عنوان نمود که یک گیاه آوندی متشکل از یک سیستم ریشه ای اتصال دهنده گیاه به بستر و جمع آوری کننده آب و مواد معدنی موجود در خاک؛ یک سیستم ساقهای بالا برنده بخشهای فتوسنتز کننده گیاه به سمت منبع نور یعنی خورشید و همچنین برگهایی است که اندامهای کاملا تخصصی شده جهت انجام فتوسنتز هستند.