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Che tipo di fiore è questo?

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Qualche giorno fa ero nel mio giardino e ho trovato il fiore mostrato nelle foto. Qualcuno sa dirmi cos'è questo fiore?

Località: Germania / Renania settentrionale-Vestfalia
Data: Febbraio 2017 Stagione: Inverno

[Modifica]: il mio vicino pensa che sia un Anemone hupehensis (en.wikipedia.org/wiki/Anemone_hupehensis), potrebbe avere ragione.


Penso che sia Anemone hupehensis. Abbiamo questa specie nel nostro giardino e i semi e le foglie morte sembrano molto simili a quelli della tua foto. Le foglie sono grandi, frastagliate e palmate e hanno bellissimi fiori in estate/autunno (ho visto rosso, rosa e bianco). Anche i frutti/semi hanno un aspetto molto caratteristico e simile al cotone. La specie è originaria dell'Asia/Cina.

Ecco una foto dei frutti/semi:

(Difficile trovarne di buoni, questo dalla pagina Instagram http://www.ipopam.com/tag/höstanemoner)


Biologia

I nostri redattori esamineranno ciò che hai inviato e determineranno se rivedere l'articolo.

Biologia, studio degli esseri viventi e dei loro processi vitali. Il campo si occupa di tutti gli aspetti fisico-chimici della vita. La moderna tendenza alla ricerca interdisciplinare e all'unificazione della conoscenza scientifica e dell'indagine di diversi campi ha portato a una significativa sovrapposizione del campo della biologia con altre discipline scientifiche. I principi moderni di altri campi, ad esempio chimica, medicina e fisica, sono integrati con quelli della biologia in aree quali la biochimica, la biomedicina e la biofisica.

Cos'è la biologia?

La biologia è una branca della scienza che si occupa degli organismi viventi e dei loro processi vitali. La biologia comprende diversi campi, tra cui botanica, conservazione, ecologia, evoluzione, genetica, biologia marina, medicina, microbiologia, biologia molecolare, fisiologia e zoologia.

Perché la biologia è importante?

In quanto campo della scienza, la biologia ci aiuta a comprendere il mondo vivente e i modi in cui le sue numerose specie (compresi gli esseri umani) funzionano, si evolvono e interagiscono. I progressi in medicina, agricoltura, biotecnologia e molte altre aree della biologia hanno portato miglioramenti nella qualità della vita. Campi come la genetica e l'evoluzione forniscono informazioni sul passato e possono aiutare a plasmare il futuro, e la ricerca in ecologia e conservazione informa su come possiamo proteggere la preziosa biodiversità di questo pianeta.

Dove lavorano i laureati in biologia?

I laureati in biologia possono svolgere una vasta gamma di lavori, alcuni dei quali potrebbero richiedere un'istruzione aggiuntiva. Una persona con una laurea in biologia potrebbe lavorare in agricoltura, assistenza sanitaria, biotecnologia, istruzione, conservazione ambientale, ricerca, scienze forensi, politica, comunicazione scientifica e molti altri settori.

La biologia è suddivisa in rami separati per comodità di studio, sebbene tutte le suddivisioni siano interconnesse da principi di base. Così, mentre è consuetudine separare lo studio delle piante (botanica) da quello degli animali (zoologia), e lo studio della struttura degli organismi (morfologia) da quello della funzione (fisiologia), tutti gli esseri viventi hanno in comune certe fenomeni, ad esempio vari mezzi di riproduzione, divisione cellulare e trasmissione di materiale genetico.

La biologia viene spesso affrontata sulla base di livelli che riguardano le unità fondamentali della vita. A livello di biologia molecolare, ad esempio, la vita è considerata come una manifestazione di trasformazioni chimiche ed energetiche che avvengono tra i tanti costituenti chimici che compongono un organismo. Grazie allo sviluppo di strumenti e tecniche di laboratorio sempre più potenti e precisi, è possibile comprendere e definire con elevata precisione e accuratezza non solo l'ultima organizzazione fisico-chimica (ultrastruttura) delle molecole nella materia vivente, ma anche il modo in cui la materia vivente si riproduce a livello molecolare. Particolarmente cruciale per questi progressi fu l'ascesa della genomica tra la fine del XX e l'inizio del XXI secolo.

La biologia cellulare è lo studio delle cellule, le unità fondamentali della struttura e della funzione negli organismi viventi. Le cellule furono osservate per la prima volta nel XVII secolo, quando fu inventato il microscopio composto. Prima di allora, l'organismo individuale veniva studiato nel suo insieme in un campo noto come biologia organismica, quell'area di ricerca che rimane una componente importante delle scienze biologiche. La biologia delle popolazioni si occupa di gruppi o popolazioni di organismi che abitano una determinata area o regione. Inclusi a quel livello sono gli studi sui ruoli che specifici tipi di piante e animali svolgono nelle interrelazioni complesse e auto-perpetuanti che esistono tra il mondo vivente e quello non vivente, nonché studi sui controlli incorporati che mantengono tali relazioni in modo naturale. . Quei livelli ampiamente basati - molecole, cellule, interi organismi e popolazioni - possono essere ulteriormente suddivisi per lo studio, dando origine a specializzazioni come morfologia, tassonomia, biofisica, biochimica, genetica, epigenetica ed ecologia. Un campo della biologia può essere particolarmente interessato allo studio di un tipo di essere vivente, ad esempio lo studio degli uccelli in ornitologia, lo studio dei pesci in ittiologia o lo studio dei microrganismi in microbiologia.


Argomenti sulle piante

  • Chimica delle piante
  • Evoluzione delle piante
  • Piante e Umani
  • Parti di piante
  • Dispersione dei semi
  • Fotosintesi

Poiché i botanici di UntamedScience aggiungono ulteriori informazioni quest'anno, aggiungeremo anche video didattici a queste pagine. Sii paziente con noi però, queste pagine sono tutte in costruzione …


Classificazioni delle piante: significato e tipi

In questo articolo parleremo del significato e dei tipi di classificazione delle piante.

Significato della classificazione delle piante:

La classificazione delle piante è la disposizione delle piante in gruppi e categorie per una chiara comprensione, uno studio adeguato e un'organizzazione efficace. Secondo Radford (1986) “la classificazione è la disposizione di gruppi di piante con particolari circoscrizioni per rango e posizione secondo criteri artificiali, somiglianze fenetiche o relazioni filogenetiche”.

Anche le prime civiltà dell'India, dell'Egitto e della Cina che avevano una discreta conoscenza delle piante utilizzate sia come cibo che come medicinali, praticavano una sorta di tassonomia delle piante.

Vrikshayurveda compilato da parasara prima dell'inizio dell'era cristiana è una delle prime opere indiane, che si occupa di piante in modo scientifico e segue una classificazione in gran parte basata sulla morfologia comparativa delle piante, ed è stato considerato più avanzato di quello sviluppato in Europa prima del XVIII secolo.

Diverse famiglie conosciute come gana si distinguono chiaramente in Vrikshayurveda, che sono facilmente riconoscibili anche oggi. Ad esempio, cita i fiori di Samiganyam come bipogini con calice gameosepalous, cinque petali di diverse dimensioni e il frutto un legume con a lato i semi. Ciò indica evidentemente la famiglia Leguminosae.

Un sistema di classificazione degli impianti ha un valore predittivo e fornisce un indice per l'archiviazione e il recupero delle informazioni su quell'impianto. Poiché la sistematica oggi è molto un riflesso del passato, è necessario riassumere una revisione storica che riveli il periodo storico e le tecnologie disponibili durante i periodi storici.

Tipi di classificazione delle piante:

A. Classificazioni evolutive:

(i) Charles Darwin (1809-1882):

La sua famosa opera include L'origine delle specie per mezzo della selezione naturale (1859). Darwin fu fortemente influenzato dalle osservazioni durante il viaggio della H.M.S. Beagle alle Isole Galapagos. La sua osservazione sulle differenze negli animali (ad esempio i pesci) e nelle piante su diverse isole ha spinto il suo meccanismo per il cambiamento evolutivo, cioè la selezione naturale.

Darwin pensava allora che la terra fosse molto più vecchia di 6000 anni e che il cambiamento evolutivo avvenga attraverso differenze graduali e accumulate. Allo stesso tempo, un altro scienziato, Alfred R. Wallace, lavorava nelle Indie orientali e sviluppò una teoria molto simile, ovvero la teoria dell'evoluzione.

Entrambe le teorie furono presentate alle riunioni della London Linnaean Society nel 1858 e questo concetto di cambiamento evolutivo fu abbracciato dalla maggior parte degli scienziati, incluso Haekel il cui Albero della Vita (1866) raffigurava tutti i taxa (protisti, piante e animali).

(ii) George Bentham (1800-1884) e Sir Joseph D. Hooker (1817-1911):

Genera Plantarum è stato pubblicato dopo l'Origine delle specie di Darwin, ma non è stato possibile modificare il sistema per riflettere nuovi concetti evolutivi nonostante il fatto che sia Bentham che Hooker fossero grandi campioni di questa teoria. Il sistema di Bentham e Hooker è post-darwiniano nella cronologia ma pre-darwiniano nel concetto.

Hanno nominato 200 famiglie e 7.569 generi, con descrizioni favolosamente dettagliate, spesso originali. Molti erbari nel mondo sono ancora disposti secondo questo sistema. Riconobbero monocotiledoni e dicotiledoni e iniziarono quest'ultimi con le piante polipetali.

B. Classificazioni filogenetiche:

Non è considerato una figura di spicco nei sistemi di classificazione delle piante, ma è stato il primo professore di botanica all'Università degli Stati Uniti. La sua opera più famosa include A Manual of Botany of the Northern United States (1848). Il manuale di botanica di Gray è stato pubblicato in seguito da M. L. Fernald.

(ii) Adolph Engler (1844-1930) e K.A.E. Prantl (1849-1893):

I primi sistemi filogenetici provenivano dall'Orto Botanico di Berlino. Engler e Prantl credevano che il sistema di classificazione delle piante dovesse riflettere la storia evolutiva e la loro opera più grande Die Naturlichen Pflanzenfamilien, adottarono un sistema che procedeva dalle strutture semplici al complesso.

I fiori unisex a forma di cono (amenti) erano considerati primitivi (ontano, betulla, ecc.). Questa è stata la prima grande classificazione filogenetica. Questo sistema è usato oggi in molti erbari e flore ed è molto utile per un tassonomista moderno, ma i concetti di ciò che è primitivo e avanzato oggi sono cambiati.

(iii) Charles Edwin Bessey (1845-1915):

Era uno studente di Asa Gray e ha sviluppato una serie di “dettato” (regole) che stabiliscono quali caratteri sono primitivi e quali sono avanzati nelle piante da fiore. Non tutti sono considerati corretti oggi, ma molti lo sono. Il fiore tipo Magnolia era considerato primitivo, non le piante unisessuali portatrici di amenti. Il suo lavoro pubblicato è La tassonomia filogenetica delle piante da fiore.

(iv) John Hutchinson (1884-1972):

Ha lavorato ai Kew Gardens e ha pubblicato The Families of Flowering Plants e Genes of Flowering Plants. Considerava legnoso ed erbaceo di tendenze evolutive fondamentalmente diverse. Oggi non viene utilizzata gran parte di questa classificazione delle piante.

(v) Robert F. Thorne (1920 ad oggi):

Lavora al Rancho Santa Anna Botanical Garden a Claremont, CA. Il suo lavoro include una classificazione filogenetica delle angiosperme.

(vi) Armen Takhtajan (1910 ad oggi):

Inizialmente era a Lenningrad, ma ora trascorre la maggior parte del tempo al New York Botanical Garden. Il suo lavoro Flowering Plants: Origin and Dispersal è stato uno dei primi lavori influenti. Una revisione di questa classificazione è apparsa nel 1997 come Diversità e classificazione delle piante da fiore.

(vii) Rolf Dahlgren (1932-1985):

Ha lavorato presso l'Università di Copenaghen. Il suo lavoro include A Revised System of plant Classification of the Angiosperms.

(viii) Arthur Cronquist (1919-1991):

Ha lavorato la maggior parte della sua vita al Giardino Botanico di New York. Molte delle sue idee sono Besseyan con qualche influenza da Takhtajan. Il suo lavoro più famoso include An Integrated System of plant Classification of Flowering Plants (1981), che è stato rivisto nel 1988 ed è molto adottato oggi.


Modello ABC dello sviluppo dei fiori | Impianti

In questo articolo parleremo del modello ABC dello sviluppo dei fiori.

Il modello ABC dello sviluppo dei fiori nelle angiosperme dimostra la presenza di tre classi di geni che regolano lo sviluppo degli organi floreali. I geni sono indicati come geni di classe A, geni di classe B e gene di classe C. Questi geni e l'interazione tra di loro inducono lo sviluppo degli organi floreali.

Molte letterature sulla genetica molecolare e siti Internet forniscono articoli sul modello ABC. Nel saggio che segue verrà brevemente discusso il concetto base del modello ABC. L'analisi del modello ABC si basa sull'uso della genetica molecolare ed è formulata sull'osservazione che i mutanti inducono gli organi fiorali giusti a svilupparsi in spirali sbagliate.

Nel fiore delle angiosperme ci sono solitamente quattro verticilli concentrici di organi, cioè sepalo, petalo, stame e carpello che si formano rispettivamente nel giro 1, nel giro 2, nel giro 3 e nel giro 4, il giro 1 essendo sul lato periferico.

Nella spirale 1 i geni di classe A quando espressi inducono lo sviluppo dei sepali. L'interazione tra i geni di classe A e di classe B induce lo sviluppo dei petali nella spirale 2. Gli stami si formano nella spirale 3 come risultato dell'interazione tra i geni di classe B e di classe C.

Nella spirale 4 il gene di classe C induce la formazione del carpello. Quindi il riassunto del modello ABC è: i geni di classe A insieme e il gene di classe C da soli sono responsabili rispettivamente dello sviluppo dei sepali e del carpello. I geni di classe B e i geni di classe A funzionano in modo cooperativo per determinare lo sviluppo dei petali. I geni di classe B e il gene di classe C agiscono insieme per indurre lo sviluppo degli stami (Fig. 30.12).

Coen et al. (1991) ha formulato il modello ABC. Analizzando le mutazioni che interessano la struttura dei fiori, Coen et al. identificato i geni della classe ABC che dirigono lo sviluppo dei fiori. Hanno anche formulato i modelli molecolari di come possono essere specificati il ​​meristema floreale e l'identità dell'organo. Hanno dimostrato che le piante angiosperme lontanamente imparentate usano meccanismi omologhi nella formazione del modello degli organi floreali. Ex. Arabidopsis thaliana e Antirrhinum majus.

I due seguenti hanno portato a formulare il modello ABC:

(1) La scoperta di mutanti omeotici (i geni omeotici identificano specifici organi floreali e aiutano l'organo a svilupparsi nel rispettivo vortice. Il mutante omeotico ha un'espressione inappropriata, cioè induce l'organo giusto a svilupparsi nel vortice sbagliato. Come per esempio - petali emergono nella spirale dove normalmente si sviluppano gli stami).

(2) L'osservazione che ciascuno dei geni che inducono la formazione di un organo in un fiore ha un effetto su due gruppi di organi floreali, cioè sepalo e petali o petali e stami.

I geni di classe A, B e C sono geni omeotici. Determinano l'identità dei diversi organi fiorali e inducono gli organi a svilupparsi nei rispettivi vortici.

I mutanti omeotici hanno difetti nello sviluppo degli organi floreali e inducono gli organi giusti a svilupparsi in vortici/luoghi sbagliati, cioè un organo floreale si sviluppa nel vortice, che è la posizione normale di un altro organo floreale. I petali, per esempio, si sviluppano nella spirale dove normalmente si formano gli stami.

In ogni spirale di un fiore sono presenti uno o più geni omeotici e le loro funzioni cooperative determinano l'organo da formare in quella spirale. Ad esempio, l'attività dei geni di classe A è limitata ai vortici 1 e 2. I geni di classe B hanno funzione nei vortici 2 e 3. Il gene di classe C funziona nei vortici 3 e 4.

Un altro modo per descrivere la funzione dei geni di classe A, B e C è che—nella spirale 1, la funzione genica di classe A da sola determina la formazione dei sepali nella spirale 2, le funzioni geniche di classe A e B determinano entrambe la formazione dei petali nella spirale 3, le funzioni geniche di classe B e C determinano entrambe l'emergere di stami e nella spirale 4, la funzione genica di classe C da sola determina la formazione del carpello.

In Arabidopsis ci sono due geni in classe A, due geni in classe B e un gene in classe C (Tabella 30.1). Il tratto più caratteristico di questi geni omeotici sta nell'identificazione degli organi fiorali e nella determinazione della posizione/vortice della loro emergenza in un meristema fiorale. I due geni di classe A e i due geni di classe B agiscono in modo cooperativo.

La funzione dei geni di classe A è limitata alle spirali 1 e 2. Allo stesso modo la funzione del gene di classe C è limitata alle spirali 3 e 4. Questo può essere interpretato in un altro modo. Nei vortici 1 e 2 la funzione dei geni di classe A impedisce al gene di classe C di funzionare negli stessi vortici. Allo stesso modo la funzione del gene di classe C impedisce ai geni di classe A di funzionare nelle spirali 3 e 4.

Qualsiasi mutazione nei geni di classe A con difetti nello sviluppo degli organi floreali inviterà il gene di classe C ad esprimersi nei vortici 1 e 2. Il gene di classe C, nei mutanti di classe A, si esprimerà nei vortici 1 e 2 oltre ai normali vortici 3 e 4.

Allo stesso modo, qualsiasi mutazione nel gene di classe C con difetti nello sviluppo degli organi floreali porterà all'invasione della funzione dei geni di classe A. I geni di classe A si esprimeranno nei vortici 3 e 4 oltre ai normali vortici 1 e 2.

I seguenti tre esempi di geni mutanti omeotici illustreranno la discussione di cui sopra (Fig. 30.13):

(1) Il fiore di Arabidopsis con mutanti di classe A, come apetala 1(ap 1) mostra il seguente schema di organi floreali (Fig. 3.13.II): il vortice 1 mostra una struttura brattea con caratteristiche carpelloidi il vortice 2 mostra il vortice degli stami 3 mostra stami e spirale 4 mostra carpello.

Il modello di formazione degli organi floreali nelle spirali 1 e 2 è cambiato. Nei mutanti ap 1 si perde l'attività di due geni di classe A. Quindi il gene di classe C si esprime nei verticilli 1 e 2 oltre ai verticilli 3 e 4. Di conseguenza l'organo carpelloide si sviluppa nel ciclo 1 e gli stami si formano nel ciclo 2. Nei verticilli 3 e 4 si formano rispettivamente stami e carpello simili a quelli selvatici tipo (Fig. 30.13.I).

(2) Esempio: Fiore di Arabidopsis con mutante di classe B, come apetala 3 (ap 3): Il fiore mostra solo i sepali sia nei verticilli 1 che 2, mentre i verticilli 3 e 4 mostrano solo il carpello (Fig. 30.13III). Il mutante di classe B contiene geni con perdita di funzione e di conseguenza i geni di classe A si esprimono nei vortici 1 e 2 e il gene di classe C da solo si esprime nei vortici 3 e 4. Nei mutanti ap 3 nel vortice 2, si formano i sepali invece dei petali e nella spirale 3 si forma il carpello al posto degli stami.

(3) In Arabidopsis il gene di classe C contiene l'unico gene agamo (ag). Il fiore di Arabidopsis con mutante agamo (ag) è costituito da molti sepali e petali. Gli organi riproduttivi – stami e carpello non si formano nelle spirali 3 e 4. Il gene di classe C con mutante ag contiene un gene con perdita di funzione. Di conseguenza i geni di classe A esprimono nei verticilli 3 e 4 oltre a 1 e 2. In ag i sepali ei petali mutanti si formano nei verticilli 3 e 4 invece di stami e carpello. La letteratura di Howell fornisce la micrografia elettronica a scansione dei fenotipi floreali dei mutanti omeotici floreali dei geni di classe A, B e C.

In Arabidopsis è stato osservato che in tutti i mutanti un gene omeotico rimane funzionale in ogni spirale. Il fiore con triplo mutante di classe ABC mostra i sepali in ogni spirale. Nel triplo mutante ABC, i geni necessari per la formazione degli organi floreali diventano non funzionali. Di conseguenza in ogni spirale si formano sepali o foglie, poiché i mutanti omeotici non specificano organi floreali. Questa osservazione ha portato i botanici a considerare ‘fiori come foglie modificate’ sulla base della genetica molecolare.

L'importante caratteristica del modello ABC è che può predire il tipo di organo floreale da indurre a svilupparsi in qualsiasi vortice. Krizek et al. (1996) è riuscito a indurre una qualsiasi delle quattro diverse parti floreali nella spirale 1 del fiore di Arabidopsis. Ciò è stato reso possibile da manipolazioni genetiche della giusta combinazione di geni selettori omeotici.

Il modello ABC sembra semplice, ma si ottiene un quadro completamente diverso quando lo si analizza sulla base della genetica molecolare e in termini molecolari.

L'analisi comprende la struttura delle diverse classi di geni omeotici, i mutanti omeotici, la funzione cooperativa tra geni omeotici, la mutua esclusione nell'espressione dei geni di classe A e C nella stessa spirale, l'identificazione dei geni omeotici floreali e il loro isolamento mediante clonazione, la produzione di MADS box protein da parte di mutanti omeotici, lo studio di geni che mediano l'interazione tra meristema floreale e sviluppo dell'organo floreale, presenza o assenza di diverse classi di fattori di trascrizione ecc., i cui dettagli possono essere ottenuti nella letterature sulla genetica molecolare.

Arabidopsis thaliana appartiene alla famiglia delle Brassicaceae ed è diventato l'organismo modello per comprendere la genetica e la biologia molecolare di piante da fiore come topi e Drosophila nelle ricerche sugli animali per i seguenti motivi:

(i) Ha cinque cromosomi (n = 5) e quindi questo genoma di piccole dimensioni è vantaggioso nella mappatura e nel sequenziamento dei geni.

(ii) La dimensione della pianta è piccola e quindi può essere coltivata in un piccolo spazio e richiede modeste strutture interne.

(iii) Ha un ciclo vitale rapido e impiega circa sei settimane dalla germinazione ai semi maturi.

(iv) Una singola pianta produce diverse migliaia di semi.

(v) ‘Il genoma di Arabidopsis è tra i più piccoli nelle piante superiori, con una dimensione aploide di circa 100 megabasi (mb) di DNA. Con un genoma di piccole dimensioni ci si aspettava che ci sarebbero stati meno problemi con la duplicazione genica’—Howell.

(vi) È facilmente trasformabile con trasformazione mediata da T-DNA.

Nel 2004 è stato formulato il modello ABCE. La caratterizzazione dei tripli mutanti sepallata 1, 2, 3 in Arabidopsis ha portato alla formulazione di cui sopra. Si ritiene che i geni di classe E abbiano un ruolo importante nello sviluppo degli organi floreali.


Come crescono le piante?

Figura 1. Deve esserci un'area di crescita, simile a come crescono le ossa delle dita, delle braccia e delle gambe. C'è, ed è chiamato il meristema apicale, che è mostrato qui.

La maggior parte delle piante continua a crescere per tutta la vita. Come altri organismi multicellulari, le piante crescono attraverso una combinazione di crescita cellulare e divisione cellulare. La crescita cellulare aumenta la dimensione cellulare, mentre la divisione cellulare (mitosi) aumenta il numero di cellule. Man mano che le cellule vegetali crescono, si specializzano anche in diversi tipi di cellule attraverso la differenziazione cellulare. Una volta che le cellule si differenziano, non possono più dividersi. In che modo le piante crescono o sostituiscono le cellule danneggiate dopo?

La chiave per una continua crescita e riparazione delle cellule vegetali è meristema. Il meristema è un tipo di tessuto vegetale costituito da cellule indifferenziate che possono continuare a dividersi e differenziarsi.

meristemi apicali si trovano all'apice, o punta, di radici e gemme, permettendo a radici e steli di crescere in lunghezza e foglie e fiori di differenziarsi. Le radici e gli steli crescono in lunghezza perché il meristema aggiunge tessuto "dietro", spingendosi costantemente più lontano nel terreno (per le radici) o nell'aria (per gli steli). Spesso, il meristema apicale di un singolo ramo diventa dominante, sopprimendo la crescita dei meristemi su altri rami e portando allo sviluppo di un singolo tronco. Nelle erbe, i meristemi alla base delle lame fogliari consentono la ricrescita dopo il pascolo degli erbivori o la falciatura dei tosaerba.

I meristemi apicali si differenziano nei tre tipi fondamentali di tessuto meristematico che corrispondono ai tre tipi di tessuto: il protoderma produce nuova epidermide, il meristema macinato produce tessuto macinato e il procambio produce nuovo xilema e floema. Questi tre tipi di meristema sono considerati meristema primario perché consentono la crescita in lunghezza o in altezza, che è nota come crescita primaria.

Figura 2. La microfotografia della punta della radice di una fava mostra il tessuto del meristema apicale che si divide rapidamente appena dietro il cappello della radice. Si possono osservare numerose cellule in vari stadi della mitosi.

meristemi secondari consentire la crescita di diametro (crescita secondaria) nelle piante legnose. Le piante erbacee non hanno una crescita secondaria. I due tipi di meristema secondario sono entrambi nominati cambio, che significa "scambio" o "cambiamento". Cambio vascolareproduce xilema secondario (verso il centro del fusto o radice) e floema (verso l'esterno dello stelo o radice), aggiungendo crescita al diametro della pianta. Questo processo produce legno e costruisce i robusti tronchi degli alberi. Cambio di sugherosi trova tra l'epidermide e il floema e sostituisce l'epidermide delle radici e degli steli con la corteccia, di cui uno strato è il sughero.

Figura 3. Crescita primaria e secondaria

Le piante legnose crescono in due modi. Crescita primaria aggiunge lunghezza o altezza, mediata dal tessuto del meristema apicale all'apice delle radici e dei germogli, che è difficile da mostrare chiaramente nei diagrammi trasversali. Crescita secondaria aggiunge al diametro di uno stelo o di una radice il cambio vascolare aggiunge lo xilema (verso l'interno) e il floema (verso l'esterno), e il cambio di sughero sostituisce l'epidermide con la corteccia.

Guarda questo video time-lapse della crescita delle piante. Nota che non c'è alcuna narrazione nel video.

In sintesi: come crescono le piante

La maggior parte delle piante continua a crescere finché vive. Crescono attraverso una combinazione di crescita cellulare e divisione cellulare (mitosi). La chiave per la crescita delle piante è il meristema, un tipo di tessuto vegetale costituito da cellule indifferenziate che possono continuare a dividersi e differenziarsi. Il meristema consente agli steli e alle radici delle piante di crescere più a lungo (crescita primaria) e più larghi (crescita secondaria).


I principi di base della biologia moderna

Quattro principi uniscono la biologia moderna, secondo il libro "Managing Science" (Springer New York, 2010):

  1. La teoria cellulare è il principio che tutti gli esseri viventi sono fatti di unità fondamentali chiamate cellule e tutte le cellule provengono da cellule preesistenti.
  2. La teoria dei geni è il principio secondo cui tutti gli esseri viventi hanno DNA, molecole che codificano le strutture e le funzioni delle cellule e vengono trasmesse alla prole. è il principio che tutti gli esseri viventi mantengono uno stato di equilibrio che consente agli organismi di sopravvivere nel loro ambiente. è il principio che descrive come tutti gli esseri viventi possono cambiare per avere tratti che consentano loro di sopravvivere meglio nei loro ambienti. Questi tratti derivano da mutazioni casuali nei geni dell'organismo che vengono "selezionati" tramite un processo chiamato selezione naturale. Durante la selezione naturale, gli organismi che hanno tratti più adatti al loro ambiente hanno tassi di sopravvivenza più elevati e quindi trasmettono quei tratti alla loro prole.

Termini di biologia correlati

  • codominanza – Una situazione in cui due alleli non sono né dominanti né recessivi l'uno verso l'altro ed entrambi sono espressi come fenotipo.
  • diploide – Una cellula contenente due serie di cromosomi, una serie da ciascun genitore. Le cellule diploidi contengono due copie di quasi tutti i geni.
  • gameti – Cellule germinali mature e aploidi del maschio e della femmina che possono fondersi tra loro per formare uno zigote.
  • aploide – Una cellula contenente un singolo set di cromosomi.

1. Quale di questi è ereditato completamente dalla madre?
UN. Geni per il colore degli occhi
B. Geni per la fibrosi cistica
C. Geni del cromosoma Y
D. Geni mitocondriali

2. Quali di queste sono ipotesi nella creazione di un quadrato di Punnett?
UN. Gli alleli per ogni tratto segregano durante la meiosi
B. Ogni tratto assortisce indipendentemente dagli altri
C. Un solo locus genico è coinvolto in un particolare tratto
D. Tutti i precedenti

3. Quante righe e colonne sarebbero necessarie per creare un quadrato di Punnett per una croce triibrida?
UN. 3X3
B. 6X6
C. 8X8
D. 9X9


Contenuti

Le piante perenni sono più comunemente erbacee (piante che hanno foglie e fusti che muoiono al suolo alla fine della stagione di crescita e che mostrano solo una crescita primaria) o legnose (piante con fusti persistenti al di sopra del suolo che sopravvivono da una stagione di crescita all'altra , con crescita primaria e secondaria, o crescita in larghezza protetta da una corteccia esterna), [4] e alcuni sono sempreverdi con fogliame persistente senza fusti legnosi. Possono essere di breve durata (solo pochi anni) o di lunga durata. Includono un vasto assortimento di gruppi di piante da piante non fiorite come felci ed epatiche alle piante da fiore altamente diversificate come orchidee, erbe e piante legnose. Le piante che fioriscono e fruttificano solo una volta e poi muoiono sono chiamate monocarpiche o semelpare, queste specie possono vivere per molti anni prima di fiorire, [5] ad esempio, la pianta del secolo può vivere per 80 anni e crescere di 30 metri di altezza prima di fiorire e morire. [6] Tuttavia, la maggior parte delle piante perenni sono policarpiche (o iteropare), che fioriscono per molte stagioni nel corso della loro vita. [7] Le piante perenni investono più risorse delle annuali in radici, corone e altre strutture che consentono loro di vivere da un anno all'altro, ma hanno un vantaggio competitivo perché possono iniziare la loro crescita e riempirsi prima nella stagione di crescita rispetto a annuali, così facendo possono competere meglio per lo spazio e raccogliere più luce. [8]

Le piante perenni in genere sviluppano strutture che consentono loro di adattarsi a vivere da un anno all'altro attraverso una forma di riproduzione vegetativa piuttosto che la semina. Queste strutture includono bulbi, tuberi, corone legnose, rizomi e turioni. Potrebbero avere steli o corone specializzati che consentono loro di sopravvivere a periodi di dormienza durante le stagioni fredde o secche durante l'anno. Gli annuali, al contrario, producono semi per continuare la specie come una nuova generazione. Allo stesso tempo, la stagione di crescita è adatta e i semi sopravvivono al periodo freddo o secco per iniziare la crescita quando le condizioni sono di nuovo adatte.

Molte piante perenni hanno caratteristiche specializzate che consentono loro di sopravvivere a condizioni ambientali estreme. Alcuni si sono adattati a condizioni calde o secche e altri a temperature troppo fredde tendono a investire risorse nei loro adattamenti e spesso non fioriscono e non mettono seme fino a dopo pochi anni di crescita. Nei climi caldi tutto l'anno, le piante perenni possono crescere continuamente. [9] Nei climi stagionali, la loro crescita è limitata dalla temperatura o dall'umidità a una stagione di crescita.

Alcune piante perenni mantengono il loro fogliame tutto l'anno, queste sono piante perenni sempreverdi. Le piante perenni decidue perdono tutte le foglie durante l'anno, [10] includono piante erbacee e legnose; sono semidecidui, nel senso che perdono parte delle foglie sia in inverno che in estate. [12] Le piante perenni decidue perdono le foglie quando le condizioni di crescita non sono più adatte alla fotosintesi, come quando è troppo freddo o secco. In molte parti del mondo, la stagionalità è espressa come periodi umidi e secchi piuttosto che periodi caldi e freddi, e le piante perenni decidue perdono le foglie nella stagione secca. [13]

Alcune piante perenni sono protette dagli incendi perché hanno radici sotterranee che producono germogli avventizi, bulbi, corone o steli [14] altre piante perenni come alberi e arbusti possono avere spessi strati di sughero che proteggono gli steli. Le piante erbacee perenni delle regioni temperate e alpine del mondo possono tollerare il freddo durante gli inverni.

Le piante perenni possono rimanere dormienti per lunghi periodi e poi riprendere la crescita e la riproduzione quando l'ambiente è più adatto, mentre la maggior parte delle piante annuali completa il proprio ciclo vitale durante un periodo di crescita e le biennali hanno due periodi di crescita.

Il meristema delle piante perenni comunica con gli ormoni prodotti a causa di situazioni ambientali (cioè stagioni), riproduzione e stadio di sviluppo per iniziare e arrestare la capacità di crescere o fiorire. C'è anche una distinzione tra la capacità di crescere e il compito effettivo della crescita. Ad esempio, la maggior parte degli alberi riacquista la capacità di crescere durante l'inverno ma non inizia la crescita fisica fino ai mesi primaverili ed estivi. The start of dormancy can be seen in perennials plants through withering flowers, loss of leaves on trees, and halting of reproduction in both flowering and budding plants. [15]

Perennials species may produce relatively large seeds that have the advantage of generating larger seedlings that can better compete with other plants. Perennials also produce seeds over many years.

Perennials that are cultivated include: woody plants like fruit trees grown for their edible fruits shrubs and trees grown as landscaping ornamentals herbaceous food crops like asparagus, rhubarb, strawberries and subtropical plants not hardy in colder areas such as tomatoes, eggplant, and coleus (which are treated as annuals in colder areas). [16] Perennials also include plants grown for their flowering and other ornamental value including: bulbs (like tulips, narcissus, and gladiolus) and lawn grass, and other groundcovers, (such as periwinkle [a] and Dichondra). [20]

Each type of plant must be separated differently for example, plants with fibrous root systems like daylilies, Siberian iris or grasses can be pried apart with two garden forks inserted back to back, or cut by knives. However, plants such as bearded irises have a root system of rhizomes these root systems should be planted with the top of the rhizome just above ground level, with leaves from the following year showing. The point of dividing perennials is to increase the amount of a single breed of plant in your garden. [21] In the United States more than 900 million dollars worth of potted herbaceous perennial plants were sold in 2019. [22]


What kind of flower is this? - Biologia

The lifecycle of angiosperms follows the alternation of generations explained previously. The haploid gametophyte alternates with the diploid sporophyte during the sexual reproduction process of angiosperms. Flowers contain the plant’s reproductive structures.

A typical flower has four main parts—or whorls—known as the calyx, corolla, androecium, and gynoecium (Figure 1). The outermost whorl of the flower has green, leafy structures known as sepals. The sepals, collectively called the calyx, help to protect the unopened bud. The second whorl is comprised of petals—usually, brightly colored—collectively called the corolla. The number of sepals and petals varies depending on whether the plant is a monocot or dicot. In monocots, petals usually number three or multiples of three in dicots, the number of petals is four or five, or multiples of four and five. Together, the calyx and corolla are known as the perianth . The third whorl contains the male reproductive structures and is known as the androecium. The androecium has stamens with anthers that contain the microsporangia. The innermost group of structures in the flower is the gynoecium , or the female reproductive component(s). The carpel is the individual unit of the gynoecium and has a stigma, style, and ovary. A flower may have one or multiple carpels.

Figure 1. The four main parts of the flower are the calyx, corolla, androecium, and gynoecium. The androecium is the sum of all the male reproductive organs, and the gynoecium is the sum of the female reproductive organs. (credit: modifica dell'opera di Mariana Ruiz Villareal)

If all four whorls (the calyx, corolla, androecium, and gynoecium) are present, the flower is described as complete. If any of the four parts is missing, the flower is known as incomplete. Flowers that contain both an androecium and a gynoecium are called perfect, androgynous or hermaphrodites. There are two types of incomplete flowers: staminate flowers contain only an androecium, and carpellate flowers have only a gynoecium (Figure 2).

Figure 2. The corn plant has both staminate (male) and carpellate (female) flowers. Staminate flowers, which are clustered in the tassel at the tip of the stem, produce pollen grains. Carpellate flower are clustered in the immature ears. Each strand of silk is a stigma. The corn kernels are seeds that develop on the ear after fertilization. Also shown is the lower stem and root.

Domanda pratica

If the anther is missing, what type of reproductive structure will the flower be unable to produce?


Contenuti

Pollen germination has three stages hydration, activation and pollen tube emergence. The pollen grain is severely dehydrated so that its mass is reduced enabling it to be more easily transported from flower to flower. Germination only takes place after rehydration, ensuring that premature germination does not take place in the anther. Hydration allows the plasma membrane of the pollen grain to reform into its normal bilayer organization providing an effective osmotic membrane. Activation involves the development of actin filaments throughout the cytoplasm of the cell, which eventually become concentrated at the point from which the pollen tube will emerge. Hydration and activation continue as the pollen tube begins to grow. [5] In conifers, the reproductive structures are borne on cones. The cones are either pollen cones (male) or ovulate cones (female), but some species are monoecious and others dioecious. A pollen cone contains hundreds of microsporangia carried on (or borne on) reproductive structures called sporophylls. Spore mother cells in the microsporangia divide by meiosis to form haploid microspores that develop further by two mitotic divisions into immature male gametophytes (pollen grains). The four resulting cells consist of a large tube cell that forms the pollen tube, a generative cell that will produce two sperm by mitosis, and two prothallial cells that degenerate. These cells comprise a very reduced microgametophyte, that is contained within the resistant

The pollen grains are dispersed by the wind to the female, ovulate cone that is made up of many overlapping scales (sporophylls, and thus megasporophylls), each protecting two ovules, each of which consists of a megasporangium (the nucellus) wrapped in two layers of tissue, the integument and the cupule, that were derived from highly modified branches of ancestral gymnosperms. When a pollen grain lands close enough to the tip of an ovule, it is drawn in through the micropyle ( a pore in the integuments covering the tip of the ovule) often by means of a drop of liquid known as a pollination drop. The pollen enters a pollen chamber close to the nucellus, and there it may wait for a year before it germinates and forms a pollen tube that grows through the wall of the megasporangium (=nucellus) where fertilisation takes place. During this time, the megaspore mother cell divides by meiosis to form four haploid cells, three of which degenerate. The surviving one develops as a megaspore and divides repeatedly to form an immature female gametophyte (egg sac). Two or three archegonia containing an egg then develop inside the gametophyte. Meanwhile, in the spring of the second year two sperm cells are produced by mitosis of the body cell of the male gametophyte. The pollen tube elongates and pierces and grows through the megasporangium wall and delivers the sperm cells to the female gametophyte inside. Fertilisation takes place when the nucleus of one of the sperm cells enters the egg cell in the megagametophyte's archegonium. [6]

In flowering plants, the anthers of the flower produce microspores by meiosis. These undergo mitosis to form male gametophytes, each of which contains two haploid cells. Meanwhile, the ovules produce megaspores by meiosis, further division of these form the female gametophytes, which are very strongly reduced, each consisting only of a few cells, one of which is the egg. When a pollen grain adheres to the stigma of a carpel it germinates, developing a pollen tube that grows through the tissues of the style, entering the ovule through the micropyle. When the tube reaches the egg sac, two sperm cells pass through it into the female gametophyte and fertilisation takes place. [7]

Pollination may be biotic or abiotic. Biotic pollination relies on living pollinators to move the pollen from one flower to another. Abiotic pollination relies on wind, water or even rain. About 80% of angiosperms rely on biotic pollination. [8]

Abiotic Edit

Abiotic pollination uses nonliving methods such as wind and water to move pollen from one flower to another. This allows the plant to spend energy directly on pollen rather than on attracting pollinators with flowers and nectar.

By wind Edit

Some 98% of abiotic pollination is anemophily, pollination by wind. This probably arose from insect pollination, most likely due to changes in the environment or the availability of pollinators. [9] [10] [11] The transfer of pollen is more efficient than previously thought wind pollinated plants have developed to have specific heights, in addition to specific floral, stamen and stigma positions that promote effective pollen dispersal and transfer. [12]

By water Edit

Pollination by water, hydrophily, uses water to transport pollen, sometimes as whole anthers these can travel across the surface of the water to carry dry pollen from one flower to another. [13] In Vallisneria spiralis, an unopened male flower floats to the surface of the water, and, upon reaching the surface, opens up and the fertile anthers project forward. The female flower, also floating, has its stigma protected from the water, while its sepals are slightly depressed into the water, allowing the male flowers to tumble in. [13]

By rain Edit

Rain pollination is used by a small percentage of plants. Heavy rain discourages insect pollination and damages unprotected flowers, but can itself disperse pollen of suitably adapted plants, such as Ranunculus flammula, Narthecium ossifragum, e Caltha palustris. [14] In these plants, excess rain drains allowing the floating pollen to come in contact with the stigma. [14] In some orchids ombrophily occurs, and rain water splashes cause the anther cap to be removed, allowing for the pollen to be exposed. After exposure, raindrops causes the pollen to be shot upward, when the stipe pulls them back, and then fall into the cavity of the stigma. Thus, for the orchid Acampe rigida, this allows the plant to self-pollinate, which is useful when biotic pollinators in the environment have decreased. [15]

Switching methods Edit

It is possible for a plant have varying pollination methods, including both biotic and abiotic pollination. The orchid Oeceoclades maculata uses both rain and butterflies, depending on its environmental conditions. [16]

Biotic Edit

More commonly, pollination involves pollinators (also called pollen vectors): organisms that carry or move the pollen grains from the anther of one flower to the receptive part of the carpel or pistil (stigma) of another. [17] Between 100,000 and 200,000 species of animal act as pollinators of the world's 250,000 species of flowering plant. [18] The majority of these pollinators are insects, but about 1,500 species of birds and mammals visit flowers and may transfer pollen between them. Besides birds and bats which are the most frequent visitors, these include monkeys, lemurs, squirrels, rodents and possums. [18]

Entomophily, pollination by insects, often occurs on plants that have developed colored petals and a strong scent to attract insects such as, bees, wasps and occasionally ants (Hymenoptera), beetles (Coleoptera), moths and butterflies (Lepidoptera), and flies (Diptera). The existence of insect pollination dates back to the dinosaur era. [19]

In zoophily, pollination is performed by vertebrates such as birds and bats, particularly, hummingbirds, sunbirds, spiderhunters, honeyeaters, and fruit bats. Ornithophily or bird pollination is the pollination of flowering plants by birds. Chiropterophily or bat pollination is the pollination of flowering plants by bats. Plants adapted to use bats or moths as pollinators typically have white petals, strong scent and flower at night, whereas plants that use birds as pollinators tend to produce copious nectar and have red petals. [20]

Insect pollinators such as honey bees (Apis spp.), [21] bumblebees (Bombus spp.), [22] [23] and butterflies (e.g., Thymelicus flavus) [24] have been observed to engage in flower constancy, which means they are more likely to transfer pollen to other conspecific plants. [25] This can be beneficial for the pollinators, as flower constancy prevents the loss of pollen during interspecific flights and pollinators from clogging stigmas with pollen of other flower species. It also improves the probability that the pollinator will find productive flowers easily accessible and recognisable by familiar clues. [26]

Some flowers have specialized mechanisms to trap pollinators to increase effectiveness. [27] Other flowers will attract pollinators by odor. For example, bee species such as Euglossa cordata are attracted to orchids this way, and it has been suggested that the bees will become intoxicated during these visits to the orchid flowers, which last up to 90 minutes. [28] However, in general, plants that rely on pollen vectors tend to be adapted to their particular type of vector, for example day-pollinated species tend to be brightly coloured, but if they are pollinated largely by birds or specialist mammals, they tend to be larger and have larger nectar rewards than species that are strictly insect-pollinated. They also tend to spread their rewards over longer periods, having long flowering seasons their specialist pollinators would be likely to starve if the pollination season were too short. [27]

As for the types of pollinators, reptile pollinators are known, but they form a minority in most ecological situations. They are most frequent and most ecologically significant in island systems, where insect and sometimes also bird populations may be unstable and less species-rich. Adaptation to a lack of animal food and of predation pressure, might therefore favour reptiles becoming more herbivorous and more inclined to feed on pollen and nectar. [29] Most species of lizards in the families that seem to be significant in pollination seem to carry pollen only incidentally, especially the larger species such as Varanidae and Iguanidae, but especially several species of the Gekkonidae are active pollinators, and so is at least one species of the Lacertidae, Podarcis lilfordi, which pollinates various species, but in particular is the major pollinator of Euphorbia dendroides on various Mediterranean islands. [30]

Mammals are not generally thought of as pollinators, but some rodents, bats and marsupials are significant pollinators and some even specialise in such activities. In South Africa certain species of Protea (in particular Protea humiflora, P. amplexicaulis, P. subulifolia, P. decurrens e P. cordata) are adapted to pollination by rodents (particularly Cape Spiny Mouse, Acomys subspinosus) [31] and elephant shrews (Elephantulus specie). [32] The flowers are borne near the ground, are yeasty smelling, not colourful, and sunbirds reject the nectar with its high xylose content. The mice apparently can digest the xylose and they eat large quantities of the pollen. [33] In Australia pollination by flying, gliding and earthbound mammals has been demonstrated. [34] Examples of pollen vectors include many species of wasps, that transport pollen of many plant species, being potential or even efficient pollinators. [35]

Pollination can be accomplished by cross-pollination or by self-pollination:

  • Cross-pollination, also called allogamy, occurs when pollen is delivered from the stamen of one flower to the stigma of a flower on another plant of the same species. [7] Plants adapted for cross-pollination have several mechanisms to prevent self-pollination the reproductive organs may be arranged in such a way that self-fertilisation is unlikely, or the stamens and carpels may mature at different times. [7]
  • Self-pollination occurs when pollen from one flower pollinates the same flower or other flowers of the same individual. [36] It is thought to have evolved under conditions when pollinators were not reliable vectors for pollen transport, and is most often seen in short-lived annual species and plants that colonize new locations. [37] Self-pollination may include autogamy, where pollen is transferred to the female part of the same flower or geitonogamy, when pollen is transferred to another flower on the same plant. [38] Plants adapted to self-fertilize often have similar stamen and carpel lengths. Plants that can pollinate themselves and produce viable offspring are called self-fertile. Plants that cannot fertilize themselves are called self-sterile, a condition which mandates cross-pollination for the production of offspring. [38]
  • Cleistogamy: is self-pollination that occurs before the flower opens. The pollen is released from the anther within the flower or the pollen on the anther grows a tube down the style to the ovules. It is a type of sexual breeding, in contrast to asexual systems such as apomixis. Alcuni cleistogamous flowers never open, in contrast to chasmogamous flowers that open and are then pollinated. Cleistogamous flowers are by necessity found on self-compatible or self-fertile plants. [39] Although certain orchids and grasses are entirely cleistogamous, other plants resort to this strategy under adverse conditions. Often there may be a mixture of both cleistogamous and chasmogamous flowers, sometimes on different parts of the plant and sometimes in mixed inflorescences. The ground bean produces cleistogamous flowers below ground, and mixed cleistogamous and chasmogamous flowers above. [40]

Geranium incanum, like most geraniums and pelargoniums, sheds its anthers, sometimes its stamens as well, as a barrier to self-pollination. This young flower is about to open its anthers, but has not yet fully developed its pistil.

Queste Geranium incanum flowers have opened their anthers, but not yet their stigmas. Note the change of colour that signals to pollinators that it is ready for visits.

Questo Geranium incanum flower has shed its stamens, and deployed the tips of its pistil without accepting pollen from its own anthers. (It might of course still receive pollen from younger flowers on the same plant.)

An estimated 48.7% of plant species are either dioecious or self-incompatible obligate out-crossers. [41] It is also estimated that about 42% of flowering plants have a mixed mating system in nature. [42] In the most common kind of mixed mating system, individual plants produce a single type of flower and fruits may contain self-pollinated, out-crossed or a mixture of progeny types.

Pollination also requires consideration of pollenizers, the plants that serve as the pollen source for other plants. Some plants are self-compatible (self-fertile) and can pollinate and fertilize themselves. Other plants have chemical or physical barriers to self-pollination.

In agriculture and horticulture pollination management, a good pollenizer is a plant that provides compatible, viable and plentiful pollen and blooms at the same time as the plant that is to be pollinated or has pollen that can be stored and used when needed to pollinate the desired flowers. Hybridization is effective pollination between flowers of different species, or between different breeding lines or populations. see also Heterosis.

Peaches are considered self-fertile because a commercial crop can be produced without cross-pollination, though cross-pollination usually gives a better crop. Apples are considered self-incompatible, because a commercial crop must be cross-pollinated. Many commercial fruit tree varieties are grafted clones, genetically identical. An orchard block of apples of one variety is genetically a single plant. Many growers now consider this a mistake. One means of correcting this mistake is to graft a limb of an appropriate pollenizer (generally a variety of crabapple) every six trees or so. [ citazione necessaria ]

The first fossil record for abiotic pollination is from fern-like plants in the late Carboniferous period. Gymnosperms show evidence for biotic pollination as early as the Triassic period. Many fossilized pollen grains show characteristics similar to the biotically dispersed pollen today. Furthermore, the gut contents, wing structures, and mouthpart morphology of fossilized beetles and flies suggest that they acted as early pollinators. The association between beetles and angiosperms during the early Cretaceous period led to parallel radiations of angiosperms and insects into the late Cretaceous. The evolution of nectaries in late Cretaceous flowers signals the beginning of the mutualism between hymenopterans and angiosperms.

Bees provide a good example of the mutualism that exists between hymenopterans and angiosperms. Flowers provide bees with nectar (an energy source) and pollen (a source of protein). When bees go from flower to flower collecting pollen they are also depositing pollen grains onto the flowers, thus pollinating them. While pollen and nectar, in most cases, are the most notable reward attained from flowers, bees also visit flowers for other resources such as oil, fragrance, resin and even waxes. [43] It has been estimated that bees originated with the origin or diversification of angiosperms. [44] In addition, cases of coevolution between bee species and flowering plants have been illustrated by specialized adaptations. For example, long legs are selected for in Rediviva neliana, a bee that collects oil from Diascia capsularis, which have long spur lengths that are selected for in order to deposit pollen on the oil-collecting bee, which in turn selects for even longer legs in R. neliana and again longer spur length in D. capsularis is selected for, thus, continually driving each other's evolution. [45]

The most essential staple food crops on the planet, like wheat, maize, rice, soybeans and sorghum [47] [48] are wind pollinated or self pollinating. When considering the top 15 crops contributing to the human diet globally in 2013, slightly over 10% of the total human diet of plant crops (211 out of 1916 kcal/person/day) is dependent upon insect pollination. [47]

Pollination management is a branch of agriculture that seeks to protect and enhance present pollinators and often involves the culture and addition of pollinators in monoculture situations, such as commercial fruit orchards. The largest managed pollination event in the world is in Californian almond orchards, where nearly half (about one million hives) of the US honey bees are trucked to the almond orchards each spring. New York's apple crop requires about 30,000 hives Maine's blueberry crop uses about 50,000 hives each year. The US solution to the pollinator shortage, so far, has been for commercial beekeepers to become pollination contractors and to migrate. Just as the combine harvesters follow the wheat harvest from Texas to Manitoba, beekeepers follow the bloom from south to north, to provide pollination for many different crops. [ citazione necessaria ]

In America, bees are brought to commercial plantings of cucumbers, squash, melons, strawberries, and many other crops. Honey bees are not the only managed pollinators: a few other species of bees are also raised as pollinators. The alfalfa leafcutter bee is an important pollinator for alfalfa seed in western United States and Canada. Bumblebees are increasingly raised and used extensively for greenhouse tomatoes and other crops.

The ecological and financial importance of natural pollination by insects to agricultural crops, improving their quality and quantity, becomes more and more appreciated and has given rise to new financial opportunities. The vicinity of a forest or wild grasslands with native pollinators near agricultural crops, such as apples, almonds or coffee can improve their yield by about 20%. The benefits of native pollinators may result in forest owners demanding payment for their contribution in the improved crop results – a simple example of the economic value of ecological services. Farmers can also raise native crops in order to promote native bee pollinator species as shown with L. vierecki in Delaware [49] and L. leucozonium in southwest Virginia. [50]

The American Institute of Biological Sciences reports that native insect pollination saves the United States agricultural economy nearly an estimated $3.1 billion annually through natural crop production [51] pollination produces some $40 billion worth of products annually in the United States alone. [52]

Pollination of food crops has become an environmental issue, due to two trends. The trend to monoculture means that greater concentrations of pollinators are needed at bloom time than ever before, yet the area is forage poor or even deadly to bees for the rest of the season. The other trend is the decline of pollinator populations, due to pesticide misuse and overuse, new diseases and parasites of bees, clearcut logging, decline of beekeeping, suburban development, removal of hedges and other habitat from farms, and public concern about bees. Widespread aerial spraying for mosquitoes due to West Nile fears is causing an acceleration of the loss of pollinators.

In some situations, farmers or horticulturists may aim to restrict natural pollination to only permit breeding with the preferred individuals plants. This may be achieved through the use of pollination bags.

Improving pollination in areas with suboptimal bee densities Edit

In some instances growers’ demand for beehives far exceeds the available supply. The number of managed beehives in the US has steadily declined from close to 6 million after WWII, to less than 2.5 million today. In contrast, the area dedicated to growing bee-pollinated crops has grown over 300% in the same time period. Additionally, in the past five years there has been a decline in winter managed beehives, which has reached an unprecedented rate of colony losses at near 30%. [53] [54] [55] [56] At present, there is an enormous demand for beehive rentals that cannot always be met. There is a clear need across the agricultural industry for a management tool to draw pollinators into cultivations and encourage them to preferentially visit and pollinate the flowering crop. By attracting pollinators like honey bees and increasing their foraging behavior, particularly in the center of large plots, we can increase grower returns and optimize yield from their plantings. ISCA Technologies, [57] from Riverside California, created a semiochemical formulation called SPLAT Bloom, that modifies the behavior of honey bees, inciting them to visit flowers in every portion of the field.

Loss of pollinators, also known as Pollinator decline (of which colony collapse disorder is perhaps the most well known) has been noticed in recent years. These loss of pollinators have caused a disturbance in early plant regeneration processes such as seed dispersal and pollination. Early processes of plant regeneration greatly depend on plant-animal interactions and because these interactions are interrupted, biodiversity and ecosystem functioning are threatened. [58] Pollination by animals aids in the genetic variability and diversity within plants because it allows for out-crossing instead for self-crossing. Without this genetic diversity there would be a lack of traits for natural selection to act on for the survival of the plant species. Seed dispersal is also important for plant fitness because it allows plants the ability to expand their populations. More than that, it permits plants to escape environments that have changed and have become difficult to reside in. All of these factors show the importance of pollinators for plants, which are a significant part of the foundation for a stable ecosystem. If only a few species of plants depended on Loss of pollinators is especially devastating because there are so many plant species rely on them. More than 87.5% of angiosperms, over 75% of tropical tree species, and 30-40% of tree species in temperate regions depend on pollination and seed dispersal. [58]

Factors that contribute to pollinator decline include habitat destruction, pesticide, parasitism/diseases, and climate change. [59] The more destructive forms of human disturbances are land use changes such as fragmentation, selective logging, and the conversion to secondary forest habitat. [58] Defaunation of frugivores is also an important driver. [60] These alterations are especially harmful due to the sensitivity of the pollination process of plants. [58] Research on tropical palms found that defaunation has caused a decline in seed dispersal, which causes a decrease in genetic variability in this species. [60] Habitat destruction such as fragmentation and selective logging remove areas that are most optimal for the different types of pollinators, which removes pollinators food resources, nesting sites, and leads to isolation of populations. [61] The effect of pesticides on pollinators has been debated because it is difficult to determine that a single pesticide is the cause as opposed to a mixture or other threats. [61] Whether exposure alone causes damage, or if the duration and potency are also factors is unknown. [61] However, insecticides have negative effects, as in the case of neonicotinoids that harm bee colonies. Many researchers believe it is the synergistic effects of these factors which are ultimately detrimental to pollinator populations. [59]

In the agriculture industry, climate change is causing a "pollinator crisis". This crisis is affecting the production of crops, and the relating costs, due to a decrease in pollination processes. [62] This disturbance can be phenological or spatial. In the first case, species that normally occur in similar seasons or time cycles, now have different responses to environmental changes and therefore no longer interact. For example, a tree may flower sooner than usual, while the pollinator may reproduce later in the year and therefore the two species no longer coincide in time. Spatial disturbances occur when two species that would normally share the same distribution now respond differently to climate change and are shifting to different regions. [63] [64]

Examples of affected pollinators Edit

The most known and understood pollinator, bees, have been used as the prime example of the decline in pollinators. Bees are essential in the pollination of agricultural crops and wild plants and are one of the main insects that perform this task. [65] Out of the bees species, the honey bee or Apis mellifera has been studied the most and in the United States, there has been a loss of 59% of colonies from 1947 to 2005. [65] The decrease in populations of the honey bee have been attributed to pesticides, genetically modified crops, fragmentation, parasites and diseases that have been introduced. [66] There has been a focus on neonicotinoids effects on honey bee populations. Neonicotinoids insecticides have been used due to its low mammalian toxicity, target specificity, low application rates, and broad spectrum activity. However, the insecticides are able to make its way throughout the plant, which includes the pollen and nectar. Due to this, it has been shown to effect on the nervous system and colony relations in the honey bee populations. [66]

Butterflies too have suffered due to these modifications. Butterflies are helpful ecological indicators since they are sensitive to changes within the environment like the season, altitude, and above all, human impact on the environment. Butterfly populations were higher within the natural forest and were lower in open land. The reason for the difference in density is the fact that in open land the butterflies would be exposed to desiccation and predation. These open regions are caused by habitat destruction like logging for timber, livestock grazing, and firewood collection. Due to this destruction, butterfly species' diversity can decrease and it is known that there is a correlation in butterfly diversity and plant diversity. [67]

Food security and pollinator decline Edit

Besides the imbalance of the ecosystem caused by the decline in pollinators, it may jeopardise food security. Pollination is necessary for plants to continue their populations and 3/4 of the plant species that contribute to the world's food supply are plants that require pollinators. [68] Insect pollinators, like bees, are large contributors to crop production, over 200 billion dollars worth of crop species are pollinated by these insects. [61] Pollinators are also essential because they improve crop quality and increase genetic diversity, which is necessary in producing fruit with nutritional value and various flavors. [69] Crops that do not depend on animals for pollination but on the wind or self-pollination, like corn and potatoes, have doubled in production and make up a large part of the human diet but do not provide the micronutrients that are needed. [70] The essential nutrients that are necessary in the human diet are present in plants that rely on animal pollinators. [70] There have been issues in vitamin and mineral deficiencies and it is believed that if pollinator populations continue to decrease these deficiencies will become even more prominent. [69]

Wild pollinators often visit a large number of plant species and plants are visited by a large number of pollinator species. All these relations together form a network of interactions between plants and pollinators. Surprising similarities were found in the structure of networks consisting out of the interactions between plants and pollinators. This structure was found to be similar in very different ecosystems on different continents, consisting of entirely different species. [71]

The structure of plant-pollinator networks may have large consequences for the way in which pollinator communities respond to increasingly harsh conditions. Mathematical models, examining the consequences of this network structure for the stability of pollinator communities suggest that the specific way in which plant-pollinator networks are organized minimizes competition between pollinators [72] and may even lead to strong indirect facilitation between pollinators when conditions are harsh. [73] This means that pollinator species together can survive under harsh conditions. But it also means that pollinator species collapse simultaneously when conditions pass a critical point. This simultaneous collapse occurs, because pollinator species depend on each other when surviving under difficult conditions. [73]

Such a community-wide collapse, involving many pollinator species, can occur suddenly when increasingly harsh conditions pass a critical point and recovery from such a collapse might not be easy. The improvement in conditions needed for pollinators to recover, could be substantially larger than the improvement needed to return to conditions at which the pollinator community collapsed. [73]

While there are 200,000 - 350,000 different species of animals that help pollination, bees are responsible for majority of the pollination for consumed crops, providing between $235 and $577 US billion of benefits to global food production. [74] Since the early 1900s, beekeepers in the United States started renting out their colonies to farmers to increase the farmer's crop yields, earning additional revenue from providing privatized pollination. As of 2016, 41% of an average US beekeeper's revenue comes from providing such pollination service to farmers, making it the biggest proportion of their income, with the rest coming from sales of honey, beeswax, government subsidy, etc. [75] This is an example of how a positive externality, pollination of crops from beekeeping and honey-making, was successfully accounted for and incorporated into the overall market for agriculture. On top of assisting food production, pollination service provide beneficial spillovers as bees germinate not only the crops, but also other plants around the area that they are set loose to pollinate, increasing biodiversity for the local ecosystem. [76] There is even further spillover as biodiversity increases ecosystem resistance for wildlife and crops. [77] Due to their role of pollination in crop production, commercial honeybees are considered to be livestock by the US Department of Agriculture. The impact of pollination varies by crop. For example, almond production in the United States, an $11 billion industry based almost exclusively in the state of California, is heavily dependent on bees for pollination of almond trees. Almond industry uses up to 82% of the services in the pollination market. Each February, around 60% of the all bee colonies in the US are moved to California's Central Valley. [78]

Over the past decade, beekeepers across the US have reported that the mortality rate of their bee colonies has stayed constant at about 30% every year, making the deaths an expected cost of business for the beekeepers. While the exact cause of this phenomenon is unknown, according to the US Department of Agriculture Colony Collapse Disorder Progress Report it can be traced to factors such as pollution, pesticides, and pathogens from evidences found in areas of the colonies affected and the colonies themselves. [79] Pollution and pesticides are detrimental to the health of the bees and their colonies as the bees' ability to pollinate and return to their colonies are great greatly compromised. [80] Moreover, California's Central Valley is determined by the World Health Organization as the location of country's worst air pollution. [81] Almond pollinating bees, approximately 60% of the bees in the US as mentioned above, will be mixed with bees from thousands of other hives provided by different beekeepers, making them exponentially susceptible to diseases and mites that any of them could be carrying. [78] The deaths do not stop at commercial honeybees as there is evidence of significant pathogen spillover to other pollinators including wild bumble bees, infecting up to 35-100% of wild bees within 2 km radius of commercial pollination. [82] The negative externality of private pollination services is the decline of biodiversity through the deaths of commercial and wild bees.

Despite losing about a third of their workforce every year, beekeepers continue to rent out their bees to almond farms due to the high pay from the almond industry. In 2016, a colony rented out for almond pollination gave beekeepers an income of $165 per colony rented, around three times from average of other crops that use the pollination rental service. [83] However, a recent study published in Oxford Academic's Journal of Economic Entomology found that once the costs for maintaining bees specifically for almond pollination, including overwintering, summer management, and the replacement dying bees are considered, almond pollination is barely or not profitable for average beekeepers. [84]