A gymnospermek bolygónk legősibb magnövényei. Fontos szerepet játszottak a vadon élő állatok fejlődésében, és továbbra is jelentős szerepet töltenek be a Föld életében. Számunkra jól ismert lucfenyő, fenyő, jegenyefenyő, tuja, tiszafa vagy vörösfenyő és a kevéssé ismert velvichia, saga vagy ginkgo - ezek mind a "Gymnosperms" nevű csoport képviselői. Felépítésüket és reprodukciójukat a cikk későbbi részében fogjuk megvizsgálni.
Származási és életkor
A gymnospermek 350 millió évesek. A felső-devonban (paleozoikum) jelentek meg, és a mezozoikum korszak elejére már elérték csúcspontjukat. Eredetük feltehetően a spórák – páfrányok – fokozatos fejlődéséhez köthető. Hozzájuk képest az új növényfajoknak már voltak petesejtek és pollenszemcsék, amelyek közvetlenül részt vettek a mag kialakulásában. Számos előnnyel járt a gymnosperms:
- reprodukció nélkül történtvízi részvétel;
- a maghéj és a tápanyagellátás biztosította a palánta biztonságát.
Ezen okok miatt a bolygó zöldtakarója rövid idő elteltével már nagyrészt tornatermő növényekből állt, amelyek szerkezete és szaporodása hozzájárult új területek és ökológiai rések sikeres fejlődéséhez.
Épületi jellemzők
A leggyakrabban elnevezett növények fák és cserjék formájában nőnek, gyakrabban - örökzöldek, ritkábban - lombhullatóak. Néha hatalmas méreteket is elérhetnek (sequoia, cédrus). Leveleik túlnyomó többsége tű alakú vagy pikkelyszerű megjelenésű. Ezeket tűknek hívják, és gyantajáratokat tartalmaznak.
A törzs nagy részét a fa teszi ki. Üreges elh alt sejteket tartalmaz perforált falakkal - tracheidákkal. Jelenlétük erre a növénycsoportra jellemző jel. Rajtuk keresztül történik a víz felfelé áramlása a gyökértől a levelekig.
A gymnospermek fája a tracheidákon kívül gyantacsatornákat is tartalmaz. Ezért e csoport növényeinek képviselői könnyen felismerhetők az illatos tűlevelű illatról. A gyanta impregnálja a fát, ami megakadályozza a korhadást. Ennek köszönhetően a tűlevelű fák között sok a százéves. Például egyes szequoiák körülbelül 3000 évesek.
A gymnospermek legfontosabb evolúciós előnye a csepegtető nedvesség részvétele és a szaporodási szervekként működő képződmények jelenléte nélküli szaporodás.
Gimnospermes reproduktív szervei
A virágok hiánya a gymnospermek egyik legfontosabb jellemzője. Ezeknek a növényeknek a szaporodása kúpok vagy strobilusok részvételével történik. Ezek a képződmények könnyen felismerhetők fenyőn, lucfenyőn, fenyőn, vörösfenyőn és a tűlevelűek más képviselőin. Ezeket nevezhetjük a nemi szaporodás szerveinek.
Általában a tobozok különböző neműek – lehetnek hímek és nőstények, és vagy ugyanazon a növényen (egylaki) vagy különböző (kétlaki) növényen helyezkednek el, méretük és színük eltérő.
A hím bimbókat mikrostrobiloknak, a nőstényeket pedig megastrobiloknak nevezik. A Strobila egy rövidített és módosított hajtás, amelyen sporofilek találhatók - módosított levelek. A virágpor mikrostrobilokban érik. Megasztrobilben – petesejtek.
A gymnospermák szaporodásának jellemzői
Általában a gymnospermek szaporodásának folyamatát az erdeifenyő példáján vesszük figyelembe. Ez egy egylaki növény, azaz a hím és a nőstény tobozok ugyanazon a fán fejlődnek. Közülük az első nagyobb, vöröses színű. A második kicsi, zöldes vagy kékes.
A gymnospermek tenyésztési sémája meglehetősen egyszerű. Amikor a pollen a mikrostrobilokban érik, kiömlik, széllel terjed, és nagy távolságokra is eljuthat. Ehhez minden pollenszemet speciális eszközökkel - pollenzsákokkal - szerelnek fel. A porszemcsék a megastrobilokon fejlődő petesejtekre hullanak. Így történik a beporzás.
Általában tavasz végére vagy nyár elejére esik. beporzottnői kúpok összezáródnak, pikkelyeik gyantával összetapadnak. A megtermékenyítés a zárt kúpok belsejében lévő petesejtekben történik.
Hogyan történik a megtermékenyítés
A petesejt belsejében található a női gametofiton vagy embriózsák, amely az érés több szakaszán megy keresztül. A pollen bejut a petesejt pollenbejáratán, csírázni kezd a pollencsőbe az archegonium felé (a görög ívből - "kezdet", eltűnt - "anyaméh"). Ez a formáció tojást tartalmaz. Közülük összesen kettő fejlődik ki a petesejtben, de csak egy esik megtermékenyítésen.
Ebben a pillanatban már két spermium érett a pollenszemben, és elkezdtek mozogni a növekvő cső mentén. Amikor az egyik spermium eléri a tojást, megtermékenyítés történik. A második spermium elpusztul. Két csírasejt fúziója után magembrió képződik - zigóta. Maga a petesejt magvá alakul. Csírázik, kihasználja a tápanyagkészletet.
Így szaporodnak a gymnospermek. Ennek a folyamatnak a sémája a képen látható.
Ripálás és magszórás
Miután megtörtént a megtermékenyítés, megkezdődik a vetőmag érése. Az erdeifenyőben mindkét folyamat 2 évig tart. Éréskor a tobozok fásodnak, és megváltoztatják a színüket. Fokozatosan kinyílik a pikkelyük, és kiömlik belőlük a magvak.
A gymnospermek nem hoznak termést. De azért, hogy nagyra terjedjentávolság, a magok speciális adaptációkkal rendelkeznek - pterigoid hártyás kinövések, amelyeket a szél könnyen hordoz.
Ha a külső körülmények nem kedveznek a csírázásnak, a vetőmag hosszú ideig pihenhet az optimális hőmérsékleti viszonyok előtt. Ezek a tulajdonságok tették lehetővé, hogy a tornaspermék nagyszámú fajt elérjenek, és nagy területeken elterjedjenek.
A fajok és képviselők száma
A leírt csoportban körülbelül 600-700 faj található. Nem mindegyik maradt fenn a mai napig, néhány képviselője csak fosszilis formában létezik. Például:
- cordaite;
- bennetite;
- magpáfrányok.
A többi képviselő az egész világon elterjedt, és minden éghajlati övezetben nő: a déli trópusi területektől (szágópálmák) a hideg északi szélességig (cédrus, vörösfenyő, lucfenyő, fenyő).
A gymnospermek legősibb képviselője, amely a mai napig létezik, a Ginkgo Biloba (biloba). Ezt a növényt élő kövületnek nevezik, mivel a mezozoikum korszak óta növekszik a bolygón, amit az ősi kőzetek lerakódásaiban számos lenyomat bizonyít.
Evolúciós fejlődés
A paleozoikum korszakában megjelent első tornaspermének számos olyan előnnyel jártak, amelyek lehetővé tették számukra, hogy uralkodó pozíciót foglaljanak el a bolygón abban az időben. Ezeket az evolúciósan új funkciókat aromorfózisoknak nevezik, és lehetővé teszik, hogy elérjeúj szint az új területek és ökológiai rések kialakításában. Számos ilyen tulajdonsága van a gymnospermeknek:
- A szaporítás a vízi környezet részvétele nélkül történik. Ez lehetővé tette nagy területek benépesítését a szárazföldön.
- A megtermékenyítés a petesejt belsejében történik, és védve van a külső hatásoktól – a gymnospermek szaporodásának ilyen jellemzői biztosítják a leendő növény nagyobb biztonságát.
- A mag megjelenése lehetővé tette, hogy a leendő embriót védőburkolatokkal (maghéj) és táplálék-utánpótlással (endospermium) biztosítsák, ami viszont megnövelte a csoportba tartozó növények számát.
Ezek a tulajdonságok különböztették meg őket őseiktől – a páfrányoktól. A növényvilág evolúciós fejlődésének következő, ma az utolsó szakasza a zárvatermők megjelenése.
Gimnosperm jelentése
A gymnospermek szerepét aligha lehet túlbecsülni. Ők töltik be a világ levegőtisztítással és állandó oxigénmegújítással foglalkozó erdeinek körülbelül egyharmadát. Ezenkívül az oxigéntermelő növények megjelenése és széles körű elterjedése a bolygón más élőlények megjelenéséhez vezetett, amelyek képesek ezt a gázt légzésükben felhasználni.
A tűlevelűek a fő fa beszállítói az emberi élet különböző területein. Ezt a nyersanyagot aktívan használják bútorgyártásban, építőiparban, hajógyártásban és más, stratégiailag fontos gazdasági tevékenységi területeken. A lucfenyő rostok különösen értékesek a jó minőségű papírok gyártásában.
A tornaspermeket széles körben használják az orvostudományban. A szinte minden tűlevelű fa által kiválasztott speciális anyagok - fitoncidek - képesek megtisztítani a levegőt a patogén mikrobáktól. Emiatt a legtöbb szanatórium és gyógyüdülő a tűlevelű erdők területén épült. Az ilyen terápia számos tüdőbetegséget jelentősen enyhíthet vagy megszüntethet.
