Gimnospermele sunt cele mai vechi plante semințe ale planetei noastre. Ei au jucat un rol important în dezvoltarea vieții sălbatice și continuă să ocupe o poziție semnificativă în viața Pământului. Cunoscut la noi molidul, pinul, bradul, tuia, tisa sau zada și necunoscutele velvichia, saga sau ginkgo - toți aceștia sunt reprezentanți ai grupului numit „Gimnosperme”. Vom lua în considerare structura și reproducerea lor mai târziu în articol.
Originea și vârsta
Gimnospermele au 350 de milioane de ani. Au apărut în Devonianul superior (Paleozoic) și până la începutul erei mezozoice atinsese deja apogeul. Probabil că originea lor este asociată cu evoluția treptată a sporilor - ferigi. În comparație cu acestea, noile specii de plante aveau deja ovule și boabe de polen care au fost direct implicate în formarea seminței. Au existat o serie de avantaje pe care le aveau gimnospermele:
- reproducerea a avut loc fărăparticiparea la apă;
- învelișul semințelor și furnizarea de nutrienți au asigurat siguranța răsadului.
Din aceste motive, după scurt timp, acoperirea verde a planetei era deja în mare parte gimnosperme, a căror structură și reproducere au contribuit la dezvoltarea cu succes a unor noi teritorii și nișe ecologice.
Caracteristici de construcție
Plantele cu nume mai ales cresc sub formă de copaci și arbuști, mai des - veșnic verzi și mai rar - foioase. Uneori pot ajunge la dimensiuni uriașe (sequoia, cedru). Marea majoritate a frunzelor lor sunt în formă de ac sau au aspect de solzi. Se numesc ace și conțin pasaje de rășină.
Lemnul constituie cea mai mare parte a portbagajului. Conține celule moarte goale, cu pereții perforați - traheide. Prezența lor este un semn specific acestui grup de plante. Prin ele se realizează fluxul ascendent al apei de la rădăcină la frunze.
Pe lângă traheide, lemnul gimnospermelor conține și canale de rășină. Prin urmare, reprezentanții plantelor acestui grup sunt recunoscuți cu ușurință după mirosul parfumat de conifere. Rășina impregnează lemnul, ceea ce îl împiedică să putrezească. Din acest motiv, printre conifere există o mulțime de centenari. De exemplu, unele sequoia au aproximativ 3.000 de ani.
Cel mai important avantaj evolutiv pe care îl au gimnospermele este reproducerea fără participarea umidității prin picurare și prezența formațiunilor care acționează ca organe de reproducere.
Organele de reproducere ale gimnospermelor
Absența florilor este o caracteristică cheie deținută de gimnosperme. Reproducerea acestor plante are loc cu participarea conurilor sau strobilului. Aceste formațiuni sunt ușor de recunoscut pe pin, molid, brad, zada și alți reprezentanți ai coniferelor. Ele pot fi numite organe de reproducere sexuală.
De obicei, conurile sunt de sexe diferite - pot fi masculi și femele și situate fie pe aceeași plantă (monoică), fie pe altele diferite (dioice), care diferă ca mărime și culoare.
Mugurii masculi se numesc microstrobili, iar mugurii feminini se numesc megastrobili. Strobila este un lăstar scurtat și modificat, pe care se află sporofilele - frunze modificate. Polenul se coace în microstrobile. În megastrobili - ovule.
Caracteristici ale reproducerii gimnospermelor
De obicei, procesul de reproducere a gimnospermelor este luat în considerare pe exemplul pinului silvic. Aceasta este o plantă monoică, adică conurile masculine și feminine se dezvoltă pe același copac. Primele dintre ele sunt mai mari, de culoare roșiatică. Cele doua sunt mici, verzui sau albăstrui.
Schema de reproducere a gimnospermelor este destul de simplă. Când polenul se maturizează în microstrobili, se revarsă, se răspândește de vânt și poate călători pe distanțe lungi. Pentru a face acest lucru, fiecare bob de polen este echipat cu dispozitive speciale - pungi de polen. Particulele de praf cad pe ovulele care se dezvoltă pe megastrobile. Așa are loc polenizarea.
De obicei cade la sfârșitul primăverii sau începutul verii. polenizatconurile femele se închid, solzii li se lipesc împreună cu rășina. Fertilizarea are loc în ovulele din interiorul conurilor închise.
Cum are loc fertilizarea
În interiorul ovulului se află gametofitul feminin, sau sacul embrionar, care trece prin mai multe etape de maturare. Polenul intră în intrarea de polen a ovulului, începe să germineze în tubul polen către arhegonium (din grecescul arche - „început”, plecat - „pântecul mamei”). Această formațiune conține un ou. În total, două dintre ele se dezvoltă în ovul, dar doar unul este supus fecundației.
În acel moment, doi spermatozoizi se maturizaseră deja în boabele de polen și au început să se miște de-a lungul tubului de creștere. Când unul dintre spermatozoizi ajunge la ovul, are loc fertilizarea. Al doilea spermatozoid moare. După fuziunea a două celule germinale, se formează un embrion de semințe - un zigot. Ovulul însuși este transformat într-o sămânță. Germinând, va folosi aportul de nutrienți.
Așa se reproduc gimnospermele. Schema acestui proces este prezentată în fotografie.
Ridicarea și răspândirea semințelor
După ce a avut loc fertilizarea, începe maturarea semințelor. La pinul silvestru, ambele procese durează 2 ani. Când sunt coapte, conurile devin lemnoase și își schimbă culoarea. Treptat, solzii li se deschid și semințele se revarsă din ei.
Gimnospermele nu formează fructe. Dar pentru a se răspândi la maredistanta, semintele au adaptari deosebite - excrescente membranoase pterigoide, purtate usor de vant.
Dacă condițiile externe nu sunt favorabile germinării, sămânța se poate odihni mult timp înainte de condițiile optime de temperatură. Aceste caracteristici au permis gimnospermelor să ajungă la un număr mare de specii și să se răspândească pe suprafețe mari.
Numărul de specii și reprezentanți
Grupul descris are aproximativ 600-700 de specii. Nu toate au supraviețuit până în zilele noastre, unii reprezentanți există doar sub formă de fosile. De exemplu:
- cordaite;
- bennetite;
- ferigi cu semințe.
Restul reprezentanților sunt răspândiți pe tot globul și cresc în toate zonele climatice: de la tropicalul sudic (palmii de sago) până la latitudinile reci nordice (cedru, zada, molid, pin).
Cel mai vechi reprezentant al gimnospermelor, care există până în zilele noastre, este Ginkgo Biloba (biloba). Această plantă este numită fosilă vie, deoarece crește pe planetă încă din epoca mezozoică, așa cum o demonstrează numeroasele amprente în depozitele de roci antice.
Dezvoltare evolutivă
Primele gimnosperme care au apărut în epoca paleozoică au avut o serie de avantaje care le-au permis să ocupe o poziție dominantă pe planetă în acel moment. Aceste caracteristici noi din punct de vedere evolutiv se numesc aromorfoze și vă permit să ajungețiun nou nivel în dezvoltarea de noi teritorii și nișe ecologice. Există mai multe astfel de caracteristici pe care gimnospermele le au:
- Reproducția se realizează fără participarea mediului acvatic. Acest lucru a făcut posibilă popularea unor suprafețe mari pe uscat.
- Fertilizarea are loc în interiorul ovulului și este protejată de influențele externe - astfel de caracteristici ale reproducerii gimnospermelor asigură o mai mare siguranță a viitoarei plante.
- Apariția seminței a făcut posibilă asigurarea viitorului embrion cu învelișuri de protecție (coaja semințelor) și o rezervă de hrană (endosperm), care, la rândul lor, a crescut numărul de plante din acest grup.
Aceste trăsături au fost cele care i-au deosebit de strămoșii lor - ferigi. Următoarea, și astăzi ultima, etapă a dezvoltării evolutive a lumii plantelor este apariția angiospermelor.
Semnificația gimnospermelor
Rolul gimnospermelor cu greu poate fi supraestimat. Ei sunt cei care umplu aproximativ o treime din pădurile lumii implicate în purificarea aerului și reînnoirea constantă a oxigenului. În plus, apariția și distribuția largă a plantelor producătoare de oxigen pe planetă a dus la apariția altor organisme care pot folosi acest gaz în respirația lor.
Coniferele sunt principalii furnizori de lemn pentru diverse sfere ale vieții umane. Această materie primă este utilizată în mod activ în fabricarea mobilei, construcții, producția de nave și în alte domenii de activitate economică importante din punct de vedere strategic. Fibrele din lemn de molid sunt deosebit de valoroase la fabricarea hârtiei de în altă calitate.
Gimnospermele sunt utilizate pe scară largă în medicină. Substanțe speciale - fitoncidele, secretate de aproape toți arborii de conifere, sunt capabile să purifice aerul de microbii patogeni. Din acest motiv, majoritatea sanatoriilor și stațiunilor balneare sunt construite pe teritoriul pădurilor de conifere. O astfel de terapie poate atenua sau elimina în mod semnificativ multe boli pulmonare.
