Gymnospermen sind der älteste SamenPflanzen unseres Planeten. Sie spielten eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Tierwelt und nehmen weiterhin eine bedeutende Position im Leben der Erde ein. Die bekannten Fichten, Kiefern, Tannen, Thuja, Eiben oder Lärchen sowie die wenig bekannten Velvichia, Saga oder Ginkgo sind Vertreter einer Gruppe namens "Gymnosperms". Wir werden ihre Struktur und Reproduktion später in diesem Artikel betrachten.
Herkunft und Alter
Das Alter der Gymnospermen beträgt 350 Millionen Jahre. Sie erschienen im oberen Devon (Paläozoikum) und hatten zu Beginn des Mesozoikums bereits ihren Höhepunkt erreicht. Vermutlich hängt ihre Herkunft mit der allmählichen Entwicklung von Sporenfarnen zusammen. Im Vergleich dazu hatten die neuen Pflanzenarten bereits Eizellen und Pollenkörner, die direkt an der Samenbildung beteiligt waren. Es gab eine Reihe von Vorteilen, die Gymnospermen hatten:
- Die Fortpflanzung erfolgte ohne Beteiligung von Wasser.
- Die Samenschale und die Nährstoffversorgung sorgten für die Erhaltung des Sämlings.
Aus diesen Gründen nach kurzer Zeit grünDie Abdeckung des Planeten bestand bereits hauptsächlich aus Gymnospermen, deren Struktur und Reproduktion zur erfolgreichen Entwicklung neuer Gebiete und ökologischer Nischen beitrug.
Merkmale der Struktur
Grundsätzlich wachsen diese Pflanzen indie Form von Bäumen und Sträuchern, häufiger immergrün und selten laubabwerfend. Manchmal können sie enorme Größen erreichen (Mammutbaum, Zeder). Die überwiegende Mehrheit ihrer Blätter ist nadelförmig oder hat das Aussehen von Schuppen. Sie werden Nadeln genannt und enthalten Harzpassagen.
Holz macht den größten Teil des Stammes aus. Es enthält hohle tote Zellen mit perforierten Wänden - Tracheiden... Ihr Vorhandensein ist ein Merkmal, das für diese Pflanzengruppe spezifisch ist. Durch sie wird der aufsteigende Wasserfluss von der Wurzel zu den Blättern ausgeführt.
Neben Tracheiden enthält Gymnospermholzauch Harzpassagen. Daher sind Vertreter von Pflanzen dieser Gruppe leicht an ihrem duftenden Nadelgeruch zu erkennen. Harz durchdringt das Holz und verhindert so dessen Verfall. Aus diesem Grund gibt es unter Nadelbäumen viele Hundertjährige. Zum Beispiel sind einige Mammutbäume ungefähr dreitausend Jahre alt.
Der wichtigste evolutionäre Vorteil von Gymnospermen ist die Fortpflanzung ohne Tropffeuchtigkeit und das Vorhandensein von Formationen, die als Fortpflanzungsorgane fungieren.
Fortpflanzungsorgane von Gymnospermen
Der Mangel an Blumen ist ein Schlüsselmerkmal, das Gymnospermen besitzen. Die Fortpflanzung dieser Pflanzen erfolgt unter Beteiligung von Zapfen oder Blitz... Diese Formationen sind auf Kiefern, Fichten, Tannen, Lärchen und anderen Nadelbäumen leicht zu erkennen. Sie können als Organe der sexuellen Fortpflanzung bezeichnet werden.
Normalerweise sind Zapfen heterosexuell - sie können männlich und weiblich sein und sich entweder auf derselben Pflanze (monözisch) oder auf verschiedenen (zweihäusigen) Pflanzen befinden, die sich in Größe und Farbe unterscheiden.
Männliche Beulen werden genannt Mikrostrobile, und Frauen - Megastrobils... Strobila ist ein verkürzter und modifizierter Trieb, auf dem sie sich befinden Sporophylle - modifizierte Blätter. Pollen reift in Mikrostrobilae. Megastrobilae enthalten Samenanlagen.
Merkmale der Reproduktion von Gymnospermen
Normalerweise der Prozess der Reproduktion von Gymnospermenam Beispiel der Waldkiefer betrachtet. Dies ist eine einhäusige Pflanze, dh männliche und weibliche Zapfen entwickeln sich auf demselben Baum. Die ersten von ihnen sind größer, rötlich gefärbt. Die zweiten sind klein, grünlich oder graugrau.
Fortpflanzungsschema von Gymnospermeneinfach genug. Wenn Pollen in Microstrobilis reifen, verschüttet er sich, verbreitet sich durch den Wind und kann weite Strecken zurücklegen. Dafür ist jedes Pollenkorn mit speziellen Geräten ausgestattet - Pollenbeuteln. Die Staubpartikel gelangen auf die Samenanlagen, die sich auf dem Megastrobil entwickeln. So findet die Bestäubung statt.
Es fällt normalerweise im späten Frühjahr oder Frühsommer. Die bestäubten weiblichen Zapfen sind geschlossen, ihre Schuppen sind mit Harz verklebt. Die Befruchtung erfolgt in den Eizellen innerhalb der geschlossenen Zapfen.
Wie läuft der Befruchtungsprozess ab?
In der Samenanlage befindet sich der weibliche Gametophyt,oder ein Embryosack, der mehrere Reifungsstadien durchläuft. Der Pollen dringt in den Polleneingang der Eizelle ein, er beginnt in den Pollenschlauch in Richtung Archegonie (von griechisch arche - "Anfang", gegangen - "Mutterleib") zu wachsen. Diese Formation enthält ein Ei. Insgesamt entwickeln sich zwei von ihnen in der Eizelle, aber nur eine wird befruchtet.
Zu diesem Zeitpunkt war das Pollenkörnchen bereits zwei Jahre gereiftSperma und begann sich entlang der wachsenden Röhre zu bewegen. Wenn eines der Spermien die Eizelle erreicht, findet die Befruchtung statt. Das zweite Sperma stirbt ab. Nach der Verschmelzung zweier Geschlechtszellen wird ein Samenembryo gebildet - eine Zygote. Die Eizelle selbst wird in einen Samen umgewandelt. Beim Keimen wird es die Zufuhr von Nährstoffen nutzen.
So vermehren sich Gymnospermen. Ein Diagramm dieses Prozesses ist auf dem Foto gezeigt.
Reifung und Verbreitung von Samen
Nach erfolgter BefruchtungDie Samenreife beginnt. Bei der Waldkiefer dauern diese beiden Prozesse 2 Jahre. Wenn sie reif sind, verholzen die Zapfen und verfärben sich. Allmählich öffnen sich ihre Schuppen und Samen treten aus ihnen heraus.
Gymnospermen produzieren keine Früchte. Um sich jedoch über weite Entfernungen auszubreiten, haben die Samen spezielle Anpassungen - Pterygoide häutige Auswüchse, die leicht vom Wind getragen werden.
Die Anzahl der Arten und Vertreter
Die beschriebene Gruppe umfasst etwa 600-700 Arten. Nicht alle von ihnen haben bis heute überlebt, einige Vertreter existieren nur in fossiler Form. Zum Beispiel:
- Cordait;
- Bennetit;
- Samen Farne.
Der Rest der Repräsentanten ist überall verteiltErde und wachsen in allen Klimazonen: von südlichen Tropen (Sagopalmen) bis zu kalten nördlichen Breiten (Zeder, Lärche, Fichte, Kiefer).
Der älteste Vertreter der Gymnospermen,bis heute existierend, - Ginkgo Biloba (biloba). Diese Pflanze wird als lebendes Fossil bezeichnet, da sie seit dem Mesozoikum auf dem Planeten wächst, wie zahlreiche Abdrücke in den Ablagerungen alter Gesteine belegen.
Evolutionäre entwicklung
Die ersten Gymnospermen, die im Paläozoikum auftratenÄra, besaß eine Reihe von Vorteilen, die es ihnen ermöglichten, zu dieser Zeit eine beherrschende Stellung auf dem Planeten einzunehmen. Diese evolutionären neuen Merkmale werden Aromorphosen genannt und ermöglichen das Erreichen einer neuen Ebene bei der Erschließung neuer Territorien und ökologischer Nischen. Es gibt mehrere solcher Eigenschaften, die Gymnospermen haben:
- Die Reproduktion erfolgt ohne Beteiligung der aquatischen Umwelt. Dadurch war es möglich, große Flächen an Land zu besiedeln.
- Die Befruchtung erfolgt innerhalb der Eizelle und ist vor äußeren Einflüssen geschützt - solche Merkmale der Reproduktion von Gymnospermen sorgen für mehr Sicherheit der zukünftigen Pflanze.
- Das Aussehen des Samens ermöglichte es, dem zukünftigen Embryo Schutzhüllen (Samenhülle) und eine Nahrungsversorgung (Endosperm) zu geben, was wiederum die Anzahl der Pflanzen in dieser Gruppe erhöhte.
Es waren diese Merkmale, die sie von ihren farnartigen Vorfahren unterschieden. Die nächste und heute letzte Stufe der evolutionären Entwicklung der Pflanzenwelt ist das Auftreten von Angiospermen.
Der Wert von Gymnospermen
Die Rolle von Gymnospermen kann kaum überschätzt werden.Sie füllen etwa ein Drittel der Wälder der Welt und beteiligen sich an der Reinigung der Luft und der ständigen Erneuerung des Sauerstoffs. Darüber hinaus hat das Aufkommen und die weite Verbreitung von Pflanzen auf dem Planeten, die große Mengen an Sauerstoff produzieren, zur Entstehung anderer Organismen geführt, die dieses Gas bei ihrer Atmung verwenden können.
Nadelbäume sind die Hauptlieferanten von Holz fürverschiedene Bereiche des menschlichen Lebens. Dieser Rohstoff wird aktiv bei der Herstellung von Möbeln, Bau, Schiffbau und anderen strategisch wichtigen Wirtschaftsbereichen verwendet. Fichtenholzfasern sind besonders wertvoll bei der Herstellung hochwertiger Papiersorten.
Gymnospermen sind in der Medizin weit verbreitet.Spezielle Substanzen - Phytonzide, die von fast allen Nadelbäumen abgesondert werden, können die Luft von pathogenen Mikroben reinigen. Aus diesem Grund werden die meisten Sanatorien und Kurorte auf dem Gebiet von Nadelwäldern gebaut. Eine solche Therapie kann viele Lungenerkrankungen deutlich lindern oder beseitigen.
