Čo sú nahosemenné rastliny?

Nahosemenné rastliny: cykasové šišky. Maxfocus/iStock/Getty Images Plus

Gymnospermy sú rastliny bez kvetov, ktoré produkujú šišky a semená. Termín nahosemenná rastlina doslova znamená „nahé semeno“, pretože semená nahosemennej nie sú zapuzdrené vo vaječníku. Skôr sedia odkryté na povrchu listovitých štruktúr nazývaných listene. Nahosemenné rastliny sú cievnaté rastliny subkráľovstva Embyophyta a zahŕňajú ihličnany, cykasy, ginko a gnetofyty. Niektoré z najznámejších príkladov týchto drevitých kríkov a stromov zahŕňajú borovice, smreky, jedle a ginká. Gymnospermy sú hojné v lesoch mierneho pásma a boreálny les biómy s druhmi, ktoré znesú vlhké alebo suché podmienky.

Na rozdiel od krytosemenné rastliny , nahosemenné nevytvárajú kvety ani ovocie. Verí sa, že sú to prvé cievnaté rastliny, ktoré obývali zem, ktorá sa objavila v období triasu asi pred 245-208 miliónmi rokov. Vývoj a cievny systém schopný transportovať vodu po celej rastline umožnil kolonizáciu nahosemennej pôdy. Dnes existuje viac ako tisíc druhov gymnospermov, ktoré patria do štyroch hlavných divízií: Coniferophyta , Cycadophyta , Ginkgophyta , a Gnetophyta .

Coniferophyta

Nahosemenné rastliny: cykasové šišky. Maxfocus/iStock/Getty Images Plus

The Coniferophyta divízia obsahuje ihličnany , ktoré majú najväčšiu rozmanitosť druhov spomedzi nahosemenných rastlín. Väčšinaihličnanysú vždyzelené (listy si zachovávajú počas celého roka) a zahŕňajú niektoré z najväčších, najvyšších a najstarších stromov na planéte. Príklady ihličnanov zahŕňajú borovice, sekvoje, jedle, jedličky a smreky. Ihličnany sú dôležitým ekonomickým zdrojom reziva a výrobkov, ako je papier, ktoré sa vyrábajú z dreva. Drevo nahosemenného sa považuje za mäkké drevo, na rozdiel od tvrdého dreva niektorých krytosemenných rastlín.

Slovo ihličnan znamená „nosič šišky“, čo je charakteristická vlastnosť spoločná pre ihličnany. V kuželoch sa nachádzajú samčie a samičie reprodukčné štruktúry ihličnanov. Väčšina ihličnanov je jednodomý , čo znamená, že samčie aj samičie šišky možno nájsť na tom istom strome.

Ďalšou ľahko identifikovateľnou črtou ihličnanov je ich ihlovitý tvar listy . Rôzne čeľade ihličnatých, ako napr Pinaceae (borovice) a Cupressaceae (cyprusy), sa líšia typom prítomných listov. Borovice majú jednotlivé ihličnaté listy alebo zhluky ihličnatých listov pozdĺž stonky. Cyprušteky majú pozdĺž stoniek ploché, šupinovité listy. Ostatné ihličnany rodu Agathis majú hrubé, elipsovité listy a ihličnany rodu Nageia majú široké, ploché listy.

Ihličnany sú nápadnými členmi lesného biómu tajgy a sú prispôsobené pre život v chladnom prostredí boreálnych lesov. Vysoký trojuholníkový tvar stromov umožňuje ľahšie padanie snehu z konárov a bráni ich lámaniu pod ťarchou ľadu. Ihličnaté ihličnany majú na povrchu listov voskový povlak, ktorý pomáha predchádzať strate vody v suchom podnebí.

Cycadophyta

Sago Palms (cykasy), Kyushu, Japonsko. Schafer & Hill /Moment Mobile/Getty Images

The Cycadophyta oddelenie gymnospermov zahŕňa cykasy. Cykasy sa vyskytujú v tropických lesoch a subtropických oblastiach. Tieto vždyzelené rastliny majú štruktúru listov podobnú periu a dlhé stonky, ktoré rozprestierajú veľké listy po hrubom drevnatom kmeni. Na prvý pohľad môžu cykasy pripomínať palmy, ale nie sú príbuzné. Tieto rastliny môžu žiť mnoho rokov a majú pomalý proces rastu. Napríklad palme King Sago môže trvať až 50 rokov, kým dosiahne 10 stôp.

Na rozdiel od mnohých ihličnanov produkujú cykasy iba samčie šišky (produkujú peľ) alebo samičie šišky (produkujú vajíčka). Samice cykasov produkujúcich šišky budú produkovať semená iba vtedy, ak je v blízkosti samec. Cykasy sa pri opeľovaní spoliehajú hlavne na hmyz a zvieratá pomáhajú pri šírení ich veľkých farebných semien.

Korene cykasov sú kolonizované fotosyntetické baktérie cyanobaktérie. Tieto mikróby produkujú určité jedy a neurotoxíny, ktoré sa hromadia v semenách rastlín. Predpokladá sa, že toxíny poskytujú ochranu protibaktériea plesňové parazitov. Semená cykasov môžu byť pri požití nebezpečné pre domáce zvieratá a ľudí.

Ginkgophyta

Toto je pohľad nahor na vetvy a listy stromu ginkgo na jeseň. Benjamin Torode/Moment/Getty Images

Ginkgo biloba sú jediné prežívajúce rastliny Ginkgophyta oddelenie gymnospermov. Dnes sú prirodzene rastúce rastliny ginkga exkluzívne v Číne. Ginko môže žiť tisíce rokov a vyznačuje sa vejárovitými opadavými listami, ktoré na jeseň žltnú. Ginkgo biloba sú pomerne veľké, pričom najvyššie stromy dosahujú 160 stôp. Staršie stromy majú hrubé kmene a hlboké korene.

Ginkám sa darí v dobre osvetlených oblastiach, ktoré dostávajú veľa vody a majú dostatok odvodnenia pôdy. Rovnako ako cykasy, rastliny ginkga produkujú buď samčie alebo samičie šišky a majú spermie, ktoré využívajú bičíky plávať smerom k vajíčku v ženskom vajíčku. Tieto trvanlivé stromy sú odolné voči ohňu, škodcom a chorobám a produkujú chemikálie, o ktorých sa predpokladá, že majú liečivú hodnotu, vrátane niekoľkých flavinoidy a terpény s antioxidačnými, protizápalovými a antimikrobiálnymi vlastnosťami.

Gnetophyta

Tento obrázok ukazuje gymnosperm Welwitschia mirabilis, ktorý sa nachádza iba v africkej púšti v Namíbii. Artush/iStock/Getty Images Plus

Gymnospermová divízia Gnetophyta má malý počet druhov (65) nájdených v rámci troch rodov: Ephedra , Gnetum , a Welwitschia . Mnohé z druhov z rodu Ephedra sú kríky, ktoré možno nájsť v púštnych oblastiach Ameriky alebo vo vysokých chladných oblastiach himalájskych hôr v Indii. Istý Ephedra druhy majú liečivé vlastnosti a sú zdrojom dekongestantu efedrínu. Ephedra druhy majú štíhle stonky a šupinovité listy.

Gnetum druhy obsahujú niektoré kríky a stromy, ale väčšinou ide o drevnaté liany, ktoré sa šplhajú okolo iných rastlín. Obývajú tropické dažďové pralesy a majú široké ploché listy, ktoré pripomínajú listy kvitnúcich rastlín. Samčie a samičie reprodukčné šišky sa nachádzajú na samostatných stromoch a často pripomínajú kvety, hoci nie sú. Štruktúra cievneho tkaniva týchto rastlín je tiež podobná štruktúre kvitnúce rastliny .

Welwitschia má jeden druh, W. mirabilis . Tieto rastliny žijú iba v africkej púšti v Namíbii. Sú veľmi nezvyčajné v tom, že majú veľkú stonku, ktorá zostáva pri zemi, dva veľké klenuté listy, ktoré sa pri raste delia na ďalšie listy a veľký, hlboký koreň. Táto rastlina vydrží extrémne horúčavy púšte s teplotami 50 °C (122 °F), ako aj nedostatok vody (1-10 cm ročne). Muž W. mirabilis šišky sú pestrofarebné a samčie aj samičie šišky obsahujú nektár na prilákanie hmyzu.

Životný cyklus nahosemennej rastliny

Wikimedia Commons /CC BY 3.0 ' id='mntl-sc-block-image_2-0-21' />

Životný cyklus ihličnanov. Jhodlof, Harrison, Beentree, MPF a RoRo/ Wikimedia Commons /CC BY 3.0

V životnom cykle nahosemennej rastliny sa u rastlín strieda sexuálna fáza a asexuálna fáza. Tento typ životného cyklu je známy ako striedanie generácií . K produkcii gamét dochádza v sexuálnej fáze resp generácia gametofytov cyklu. Spóry vznikajú v nepohlavnej fáze resp generácia sporofytov . Na rozdiel od in necievnaté rastliny , dominantnou fázou životného cyklu rastlín pre cievnaté rastliny je generácia sporofty.

U nahosemenných rastlín je sporofyt rozpoznaný ako prevažná časť samotnej rastliny, vrátane koreňov, listov, stoniek a šišiek. The bunky z rastlinných sporofytov sú diploidný a obsahujú dve kompletné sady chromozómov . Sporofyt je zodpovedný za produkciu haploidný spór cez proces meióza . Spory, ktoré obsahujú jednu kompletnú sadu chromozómov, sa vyvinú na haploid gametofyty . Rastlinné gametofyty produkujú samce a samice gaméty ktoré sa pri opelení spoja a vytvoria novú diploidnú zygotu. Zygota dozrieva na nový diploidný sporofyt, čím sa cyklus dokončí. Gymnospermy strávia väčšinu svojho životného cyklu vo fáze sporofytov a prežitie generácie gametofytov je úplne závislé od generácie sporofytov.

Reprodukcia gymnospermu

Wikimedia Commons /CC BY 4.0 ' id='mntl-sc-block-image_2-0-25' />

Reprodukcia gymnospermu. CNX OpenStax/ Wikimedia Commons /CC BY 4.0

Ženské gaméty (megaspóry) sú produkované v štruktúrach gametofytov tzv archegónia nachádza sa v ovulačných čapoch. Mužské gaméty (mikrospóry) sa produkujú v peľ šišky a vyvinú sa z nich peľové zrná. Niektoré nahosemenné druhy majú samčie a samičie šišky na tom istom strome, zatiaľ čo iné majú samostatné samčie alebo samičie kužeľovité stromy. Aby mohlo dôjsť k opeleniu, gaméty musia prísť do vzájomného kontaktu. K tomu zvyčajne dochádza prostredníctvom prenosu vetra, zvierat alebo hmyzu.

Hnojeniev nahosemenných sa vyskytuje, keď sa peľové zrná dotknú samičieho vajíčka a vyklíčia. Spermie sa dostanú do vajíčka vo vnútri vajíčka a oplodnia vajíčko. U ihličnanov a gnetofytov spermie nemajú bičíky a musia sa dostať do vajíčka tvorbou a peľová trubica . V cykasoch a ginkgoch bičíkovité spermie plávajú smerom k vajíčku na oplodnenie. Po oplodnení sa výsledná zygota vyvíja v semene nahosemennej rastliny a vytvára nový sporofyt.

Kľúčové body

• Gymnospermy sú rastliny bez kvetov, ktoré produkujú semená. Patria do podkráľovstva Embophyta .
• Výraz 'gymnosperm' doslova znamená 'nahé semeno'. Je to preto, že semená produkované nahosemennými rastlinami nie sú obalené vo vaječníku. Namiesto toho sú semená nahosemennej rastliny vystavené na povrchu listových štruktúr nazývaných listene.
• Štyri hlavné divízie nahosemenných rastlín sú Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta a Gnetophyta.
• Gymnospermy sa často nachádzajú v lesoch mierneho pásma a v biomoch boreálnych lesov. Bežné druhy nahosemenných rastlín sú ihličnany, cykasy, ginko a gnetofyty.

Zdroje

Asaravala, Manish a kol. Triasové obdobie: tektonika a paleoklíma. Tektonika triasového obdobia , Múzeum paleontológie Kalifornskej univerzity, www.ucmp.berkeley.edu/mesozoic/triassic/triassictect.html.

Frazer, Jennifer. Sú cykasy sociálne rastliny? Scientific American Blog Network , 16. októbra 2013, blogs.scientificamerican.com/artful-amoeba/are-cycads-social-plants/.

Pallardy, Stephen G. The Woody Plant Body. Fyziológia drevín , 20. máj 2008, s. 9–38., doi:10.1016/b978-012088765-1.50003-8.

Wagner, Armin a kol. Lignifikácia a lignínové manipulácie v ihličnanoch. Pokroky v botanickom výskume , zv. 61, 8. júna 2012, s. 37–76., doi:10.1016/b978-0-12-416023-1.00002-1.​