Gimnosperme su najstarije sjemenske biljke našeg planeta. Oni su igrali važnu ulogu u razvoju divljih životinja i nastavljaju zauzimati značajno mjesto u životu Zemlje. Nama dobro poznata smreka, bor, jela, tuja, tisa ili ariš i malo poznata velvichia, saga ili ginkgo - sve su to predstavnici skupine pod nazivom "Gymnosperms". Njihovu strukturu i reprodukciju razmotrit ćemo kasnije u članku.
Porijeklo i dob
Gimnosperme stare su 350 milijuna godina. Pojavili su se u gornjem devonu (paleozoik) i početkom mezozojske ere već su dosegli svoj vrhunac. Vjerojatno je njihovo podrijetlo povezano s postupnom evolucijom spora - paprati. U usporedbi s njima, nove biljne vrste već su imale ovule i peludna zrna koja su izravno sudjelovala u formiranju sjemena. Postojale su brojne prednosti golosjemenjača:
- reprodukcija se odvijala bezsudjelovanje u vodi;
- oblog sjemena i opskrba hranjivim tvarima osigurali su sigurnost sadnice.
Iz tih razloga, nakon kratkog vremena, zeleni pokrov planeta već je bio uglavnom golosjemenjača, čija je struktura i razmnožavanje doprinijelo uspješnom razvoju novih teritorija i ekoloških niša.
Značajke zgrade
Uglavnom nazvane biljke rastu u obliku drveća i grmlja, češće - zimzelenih, a rijetko - listopadnih. Ponekad mogu doseći ogromne veličine (sekvoja, cedar). Velika većina njihovih listova je igličasta ili imaju izgled ljuski. Zovu se igle i sadrže prolaze od smole.
Drvo čini većinu debla. Sadrži šuplje mrtve stanice s perforiranim stijenkama – traheide. Njihova prisutnost znak je specifičan za ovu skupinu biljaka. Kroz njih se odvija uzlazni tok vode od korijena do listova.
Osim traheida, drvo golosjemenjača sadrži i smole. Stoga se predstavnici biljaka ove skupine lako prepoznaju po mirisnom crnogoričnom mirisu. Smola impregnira drvo, što sprječava njegovo truljenje. Zbog toga među crnogoričnim stablima ima puno stogodišnjaka. Na primjer, neke sekvoje stare su oko 3000 godina.
Najvažnija evolucijska prednost golosjemenjača je reprodukcija bez sudjelovanja kapajuće vlage i prisutnosti formacija koje djeluju kao reproduktivni organi.
Reproduktivni organi golosjemenjača
Odsutnost cvijeća ključna je karakteristika golosjemenjača. Reprodukcija ovih biljaka događa se uz sudjelovanje čunjeva ili strobilusa. Ove se formacije lako prepoznaju na boru, smreci, jeli, arišu i drugim predstavnicima četinjača. Mogu se nazvati organima spolne reprodukcije.
Obično su češeri različitih spolova - mogu biti muški i ženski i smješteni na istoj biljci (jednodomne) ili na različitim (dvodomne), razlikuju se po veličini i boji.
Muški pupoljci se nazivaju mikrostrobili, a ženski pupoljci megastrobili. Strobila je skraćeni i modificirani izdanak, na kojem se nalaze sporofili - modificirani listovi. Pelud sazrijeva u mikrostrobilima. U megastrobilima - ovule.
Značajke reprodukcije golosjemenjača
Obično se proces razmnožavanja golosjemenjača razmatra na primjeru bora. Ovo je jednodomna biljka, tj. muški i ženski češeri se razvijaju na istom stablu. Prvi od njih su veći, crvenkaste boje. Drugi su mali, zelenkasti ili plavkasti.
Shema uzgoja golosjemenjača prilično je jednostavna. Kada pelud sazrije u mikrostrobilima, izlije se, širi vjetrom i može putovati na velike udaljenosti. Da biste to učinili, svako zrno peludi opremljeno je posebnim uređajima - vrećicama za pelud. Čestice prašine padaju na ovule koje se razvijaju na megastrobilima. Ovako dolazi do oprašivanja.
Obično pada krajem proljeća ili početkom ljeta. oprašeneženski češeri se zatvaraju, ljuske im se zalijepe smolom. Oplodnja se događa u ovulama unutar zatvorenih čunjeva.
Kako dolazi do oplodnje
Unutar ovule nalazi se ženski gametofit, ili embrionalna vrećica, koja prolazi kroz nekoliko faza sazrijevanja. Pelud ulazi u peludni ulaz jajne stanice, počinje klijati u peludnu cijev prema arhegoniju (od grčkog arche - "početak", nestao - "majčina utroba"). Ova formacija sadrži jaje. Ukupno se dvije razvijaju u ovuli, ali samo jedna prolazi kroz oplodnju.
U tom trenutku, dva spermatozoida su već sazrela u polenovom zrnu i počela se kretati duž rastuće cijevi. Kada jedan od spermija dođe do jajašca, dolazi do oplodnje. Drugi spermij umire. Nakon spajanja dviju zametnih stanica nastaje embrij sjemena – zigota. Sama ovula se pretvara u sjeme. Klijanjem, koristit će zalihe hranjivih tvari.
Ovako se razmnožavaju golosjemenke. Shema ovog procesa prikazana je na fotografiji.
Ripacija i raspršivanje sjemena
Nakon što se oplodnja dogodi, počinje sazrijevanje sjemena. Kod bijelog bora oba ova procesa traju 2 godine. Kada sazriju, češeri postaju drvenasti i mijenjaju boju. Postupno se njihove ljuske otvaraju i iz njih se izlijevaju sjemenke.
Gimnosperme ne stvaraju plodove. Ali kako bi se proširio na velikeudaljenosti, sjeme ima posebne prilagodbe - pterigoidne membranske izrasline, koje vjetar lako prenosi.
Ako vanjski uvjeti nisu povoljni za klijanje, sjeme može dugo mirovati prije optimalnih temperaturnih uvjeta. Upravo su te značajke omogućile golosjemenjačama da dosegnu veliki broj vrsta i rašire se na velika područja.
Broj vrsta i predstavnika
Opisana skupina ima oko 600-700 vrsta. Nisu svi preživjeli do danas, neki predstavnici postoje samo u fosilnom obliku. Na primjer:
- kordait;
- benetit;
- sjeme paprati.
Ostali predstavnici rasprostranjeni su diljem svijeta i rastu u svim klimatskim zonama: od južnih tropskih (sago palme) do hladnih sjevernih geografskih širina (cedar, ariš, smreka, bor).
Najstariji predstavnik golosjemenjača, koji postoji do danas, je Ginkgo Biloba (biloba). Ovu biljku nazivaju živim fosilom, jer raste na planetu još od mezozojske ere, o čemu svjedoče brojni otisci u naslagama drevnih stijena.
Evolucijski razvoj
Prvi golosjemenci koji su nastali u paleozojskoj eri imali su niz prednosti koje su im omogućile da zauzmu dominantnu poziciju na planetu u to vrijeme. Ove evolucijski nove značajke nazivaju se aromorfozama i omogućuju vam da dosegnetenova razina u razvoju novih teritorija i ekoloških niša. Postoji nekoliko takvih značajki koje golosjemenci imaju:
- Razmnožavanje se provodi bez sudjelovanja vodenog okoliša. To je omogućilo naseljavanje velikih površina na kopnu.
- Oplodnja se događa unutar ovule i zaštićena je od vanjskih utjecaja - takve značajke razmnožavanja golosjemenjača osiguravaju veću sigurnost buduće biljke.
- Pojava sjemena omogućila je budućem embriju da se osiguraju zaštitni omotači (ljuska sjemena) i zaliha hrane (endosperma), što je zauzvrat povećalo broj biljaka u ovoj skupini.
Upravo su ih ove karakteristike razlikovale od njihovih predaka - paprati. Sljedeća, a danas zadnja, faza evolucijskog razvoja biljnog svijeta je pojava kritosjemenjača.
Značenje golosjemenjača
Uloga golosjemenjača teško se može precijeniti. Upravo oni ispunjavaju oko trećine svjetskih šuma uključenih u pročišćavanje zraka i stalnu obnovu kisika. Osim toga, pojava i široka distribucija biljaka koje proizvode kisik na planetu dovela je do pojave drugih organizama koji mogu koristiti ovaj plin u svom disanju.
Četinjača je glavni dobavljač drva za različite sfere ljudskog života. Ova sirovina aktivno se koristi u proizvodnji namještaja, građevinarstvu, proizvodnji brodova i drugim strateški važnim područjima gospodarske djelatnosti. Drvna vlakna smreke posebno su vrijedna u proizvodnji visokokvalitetnih papira.
Gimnosperme se široko koriste u medicini. Posebne tvari - fitoncidi, koje luče gotovo sva crnogorična stabla, u stanju su pročistiti zrak od patogenih mikroba. Iz tog razloga većina lječilišta i lječilišta izgrađena je na području crnogoričnih šuma. Takva terapija može značajno ublažiti ili ukloniti mnoge plućne bolesti.
