Gymnospermen zijn de oudste zaadplanten van onze planeet. Ze speelden een belangrijke rol in de ontwikkeling van dieren in het wild en blijven een belangrijke positie innemen in het leven op aarde. Bij ons bekende sparren, dennen, sparren, thuja's, taxussen of lariksen en weinig bekende velvichia, saga of ginkgo - dit zijn allemaal vertegenwoordigers van de groep genaamd "Gymnosperms". We zullen later in het artikel ingaan op hun structuur en reproductie.
Oorsprong en leeftijd
De gymnospermen zijn 350 miljoen jaar oud. Ze verschenen in het Boven-Devoon (Paleozoïcum) en hadden aan het begin van het Mesozoïcum hun hoogtepunt al bereikt. Vermoedelijk wordt hun oorsprong geassocieerd met de geleidelijke evolutie van sporen - varens. In vergelijking met hen hadden de nieuwe plantensoorten al eitjes en stuifmeelkorrels die direct betrokken waren bij de vorming van het zaad. Gymnospermen hadden een aantal voordelen:
- reproductie vond plaats zonderwaterparticipatie;
- de zaadhuid en toevoer van voedingsstoffen zorgden voor de veiligheid van de zaailing.
Om deze redenen bestond de groene bedekking van de planeet na korte tijd al grotendeels uit gymnospermen, waarvan de structuur en reproductie hebben bijgedragen aan de succesvolle ontwikkeling van nieuwe territoria en ecologische niches.
Gebouwkenmerken
Planten met de meeste namen groeien in de vorm van bomen en struiken, vaker - groenblijvend en zelden - bladverliezend. Soms kunnen ze enorme afmetingen bereiken (sequoia, ceder). De overgrote meerderheid van hun bladeren is naaldvormig of heeft het uiterlijk van schubben. Ze worden naalden genoemd en bevatten harspassages.
Hout vormt het grootste deel van de stam. Het bevat holle dode cellen met geperforeerde wanden - tracheïden. Hun aanwezigheid is een teken dat specifiek is voor deze groep planten. Door hen wordt de opwaartse stroom van water van de wortel naar de bladeren uitgevoerd.
Naast tracheïden bevat het hout van gymnospermen ook harskanalen. Daarom zijn vertegenwoordigers van planten van deze groep gemakkelijk te herkennen aan de geurige naaldgeur. De hars impregneert het hout, waardoor het niet gaat rotten. Hierdoor zijn er veel honderdjarigen tussen naaldbomen. Sommige sequoia's zijn bijvoorbeeld ongeveer 3000 jaar oud.
Het belangrijkste evolutionaire voordeel dat gymnospermen hebben, is reproductie zonder de deelname van druppelvocht en de aanwezigheid van formaties die fungeren als voortplantingsorganen.
Voortplantingsorganen van gymnospermen
De afwezigheid van bloemen is een belangrijk kenmerk van gymnospermen. De reproductie van deze planten vindt plaats met de deelname van kegels of strobilus. Deze formaties zijn gemakkelijk te herkennen aan dennen, sparren, sparren, lariksen en andere vertegenwoordigers van coniferen. Ze kunnen organen van seksuele voortplanting worden genoemd.
Meestal zijn de kegels van verschillende geslachten - ze kunnen mannelijk en vrouwelijk zijn en zich ofwel op dezelfde plant (eenhuizig) of op verschillende (tweehuizig) bevinden, verschillend in grootte en kleur.
Mannelijke knoppen worden microstrobils genoemd en vrouwelijke knoppen worden megastrobils genoemd. Strobila is een verkorte en gemodificeerde scheut, waarop zich sporofylen bevinden - gemodificeerde bladeren. Stuifmeel rijpt in microstrobiles. In megastrobils - eitjes.
Kenmerken van reproductie van naaktzadigen
Meestal wordt het reproductieproces van naaktzadigen beschouwd naar het voorbeeld van Scotch pine. Dit is een eenhuizige plant, d.w.z. mannelijke en vrouwelijke kegels ontwikkelen zich aan dezelfde boom. De eerste zijn groter, roodachtig van kleur. De tweede zijn klein, groenachtig of blauwachtig.
Het kweekschema van gymnospermen is vrij eenvoudig. Wanneer stuifmeel rijpt in microstrobiles, verspreidt het zich, verspreidt het zich door de wind en kan het lange afstanden afleggen. Om dit te doen, is elke stuifmeelkorrel uitgerust met speciale apparaten - stuifmeelzakken. Stofdeeltjes vallen op de eitjes die zich ontwikkelen op megastrobiles. Dit is hoe bestuiving plaatsvindt.
Meestal v alt het aan het einde van de lente of het begin van de zomer. bestovenvrouwelijke kegels sluiten, hun schubben plakken aan elkaar met hars. Bevruchting vindt plaats in de eitjes in de gesloten kegels.
Hoe bevruchting gebeurt
Binnen de zaadknop bevindt zich de vrouwelijke gametofyt, of embryozak, die verschillende stadia van rijping doorloopt. Stuifmeel komt de stuifmeelingang van de zaadknop binnen, het begint te ontkiemen in de stuifmeelbuis in de richting van het archegonium (van de Griekse arche - "begin", verdwenen - "moederschoot"). Deze formatie bevat een ei. In totaal ontwikkelen zich er twee in de eicel, maar slechts één ondergaat bevruchting.
Op dat moment waren twee spermatozoa al volwassen in de stuifmeelkorrel en begonnen langs de groeibuis te bewegen. Wanneer een van de zaadcellen de eicel bereikt, vindt bevruchting plaats. Het tweede sperma sterft. Na de fusie van twee geslachtscellen wordt een zaadembryo gevormd - een zygote. De eicel zelf wordt omgezet in een zaadje. Ontkiemend, zal het de toevoer van voedingsstoffen gebruiken.
Dit is hoe gymnospermen zich voortplanten. Het schema van dit proces wordt getoond in de foto.
Ripatie en zaadverspreiding
Nadat de bevruchting heeft plaatsgevonden, begint de rijping van het zaad. Bij grove den duren beide processen 2 jaar. Als ze rijp zijn, worden de kegels houtachtig en veranderen ze van kleur. Geleidelijk gaan hun schubben open en komen er zaden uit.
Gymnospermen vormen geen vruchten. Maar om te verspreiden naar grootafstand hebben de zaden speciale aanpassingen - pterygoid vliezige uitgroeiingen, gemakkelijk gedragen door de wind.
Als de externe omstandigheden niet gunstig zijn voor kieming, kan het zaad lang rusten voordat de optimale temperatuuromstandigheden zijn bereikt. Door deze kenmerken konden de naaktzadigen een groot aantal soorten bereiken en zich over grote gebieden verspreiden.
Het aantal soorten en vertegenwoordigers
De beschreven groep heeft ongeveer 600-700 soorten. Ze zijn niet allemaal tot op de dag van vandaag bewaard gebleven, sommige vertegenwoordigers bestaan alleen in fossiele vorm. Bijvoorbeeld:
- cordaiet;
- bennetiet;
- zaadvarens.
De rest van de vertegenwoordigers zijn verspreid over de hele wereld en groeien in alle klimaatzones: van de zuidelijke tropische (sagopalmen) tot de koude noordelijke breedtegraden (ceder, lariks, spar, den).
De oudste vertegenwoordiger van de naaktzadigen, die tot op de dag van vandaag bestaat, is Ginkgo Biloba (biloba). Deze plant wordt een levend fossiel genoemd, omdat het sinds het Mesozoïcum op de planeet groeit, zoals blijkt uit talrijke afdrukken in de afzettingen van oude rotsen.
Evolutionaire ontwikkeling
De eerste gymnospermen die ontstonden in het Paleozoïcum hadden een aantal voordelen waardoor ze op dat moment een dominante positie op de planeet konden innemen. Deze evolutionair nieuwe functies worden aromorfosen genoemd en stellen u in staat omeen nieuw niveau in de ontwikkeling van nieuwe gebieden en ecologische niches. Er zijn verschillende van dergelijke kenmerken die gymnospermen hebben:
- Reproductie wordt uitgevoerd zonder de deelname van het aquatisch milieu. Dit maakte het mogelijk om grote gebieden op het land te bevolken.
- Bevruchting vindt plaats in de zaadknop en wordt beschermd tegen invloeden van buitenaf - dergelijke kenmerken van de reproductie van naaktzadigen zorgen voor een grotere veiligheid van de toekomstige plant.
- Het uiterlijk van het zaad maakte het mogelijk om het toekomstige embryo te voorzien van beschermende dekens (zaadschil) en een voorraad voedsel (endosperm), wat op zijn beurt het aantal planten in deze groep verhoogde.
Het waren deze kenmerken die hen onderscheidden van hun voorouders - varens. De volgende, en vandaag de laatste, fase van de evolutionaire ontwikkeling van de plantenwereld is het verschijnen van angiospermen.
Betekenis van gymnospermen
De rol van gymnospermen kan nauwelijks worden overschat. Zij zijn het die ongeveer een derde van 's werelds bossen vullen die betrokken zijn bij luchtzuivering en constante zuurstofvernieuwing. Bovendien heeft de opkomst en brede verspreiding van zuurstofproducerende planten op de planeet geleid tot de opkomst van andere organismen die dit gas bij hun ademhaling kunnen gebruiken.
Coniferen zijn de belangrijkste leveranciers van hout voor verschillende sferen van het menselijk leven. Deze grondstof wordt actief gebruikt bij de vervaardiging van meubels, constructie, scheepsproductie en andere strategisch belangrijke economische activiteiten. Vurenhoutvezels zijn bijzonder waardevol bij de vervaardiging van papier van hoge kwaliteit.
Gymnospermen worden veel gebruikt in de geneeskunde. Speciale stoffen - fytonciden, afgescheiden door bijna alle naaldbomen, kunnen de lucht zuiveren van pathogene microben. Om deze reden zijn de meeste sanatoria en kuuroorden gebouwd op het grondgebied van naaldbossen. Een dergelijke therapie kan veel longziekten aanzienlijk verlichten of elimineren.
