Gymnospermen sind die ältesten Samenpflanzen unseres Planeten. Sie spielten eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Tierwelt und nehmen weiterhin eine bedeutende Position im Leben der Erde ein. Bei uns bekannte Fichte, Kiefer, Tanne, Thuja, Eibe oder Lärche und wenig bekannte Velvichia, Saga oder Ginkgo – all dies sind Vertreter der Gruppe der „Gymnospermen“. Wir werden ihre Struktur und Reproduktion später in diesem Artikel betrachten.
Herkunft und Alter
Die Nacktsamer sind 350 Millionen Jahre alt. Sie traten im Oberdevon (Paläozoikum) auf und hatten zu Beginn des Mesozoikums bereits ihren Höhepunkt erreicht. Vermutlich ist ihr Ursprung mit der allmählichen Entwicklung von Sporen - Farnen - verbunden. Im Vergleich dazu besaßen die neuen Pflanzenarten bereits Samenanlagen und Pollenkörner, die direkt an der Bildung des Samens beteiligt waren. Gymnospermen hatten eine Reihe von Vorteilen:
- Vervielfältigung erfolgte ohneWasserbeteiligung;
- die Samenschale und Nährstoffversorgung sorgten für die Sicherheit des Sämlings.
Aus diesen Gründen bestand die grüne Hülle des Planeten bereits nach kurzer Zeit hauptsächlich aus Nacktsamern, deren Aufbau und Vermehrung zur erfolgreichen Erschließung neuer Reviere und ökologischer Nischen beitrug.
Gebäudemerkmale
Die meisten benannten Pflanzen wachsen in Form von Bäumen und Sträuchern, häufiger - immergrün und seltener - laubabwerfend. Manchmal können sie riesige Größen erreichen (Mammutbaum, Zeder). Die überwiegende Mehrheit ihrer Blätter ist nadelförmig oder hat das Aussehen von Schuppen. Sie werden Nadeln genannt und enth alten Harzpassagen.
Holz macht den größten Teil des Stammes aus. Es enthält hohle tote Zellen mit perforierten Wänden - Tracheiden. Ihre Anwesenheit ist ein spezifisches Zeichen für diese Pflanzengruppe. Durch sie erfolgt der Aufwärtsfluss des Wassers von der Wurzel zu den Blättern.
Das Holz der Nacktsamer enthält neben Tracheiden auch Harzgänge. Daher sind Vertreter von Pflanzen dieser Gruppe leicht am duftenden Nadelgeruch zu erkennen. Das Harz imprägniert das Holz, wodurch es nicht verrottet. Aus diesem Grund gibt es unter Nadelbäumen viele Hundertjährige. Einige Mammutbäume sind beispielsweise etwa 3.000 Jahre alt.
Der wichtigste evolutionäre Vorteil, den Gymnospermen haben, ist die Fortpflanzung ohne die Beteiligung von Tropfnässe und das Vorhandensein von Formationen, die als Fortpflanzungsorgane fungieren.
Fortpflanzungsorgane von Gymnospermen
Das Fehlen von Blüten ist ein Schlüsselmerkmal von Gymnospermen. Die Fortpflanzung dieser Pflanzen erfolgt unter Beteiligung von Zapfen oder Strobilus. Diese Formationen sind an Kiefer, Fichte, Tanne, Lärche und anderen Vertretern von Nadelbäumen leicht zu erkennen. Sie können als Organe der sexuellen Fortpflanzung bezeichnet werden.
Normalerweise sind die Zapfen unterschiedlichen Geschlechts - sie können männlich und weiblich sein und sich entweder auf derselben Pflanze (einhäusig) oder auf verschiedenen (zweihäusig) befinden, die sich in Größe und Farbe unterscheiden.
Männliche Knospen werden Mikrostrobile genannt, und weibliche Knospen werden Megastrobile genannt. Strobila ist ein verkürzter und modifizierter Trieb, auf dem sich Sporophylle befinden - modifizierte Blätter. Pollen reift in Mikrostrobilen. In Megastrobilen - Samenanlagen.
Reproduktionsmerkmale von Gymnospermen
Üblicherweise wird der Fortpflanzungsprozess von Nacktsamern am Beispiel der Waldkiefer betrachtet. Dies ist eine einhäusige Pflanze, d.h. männliche und weibliche Zapfen entwickeln sich am selben Baum. Die ersten von ihnen sind größer und rötlich gefärbt. Die zweiten sind klein, grünlich oder bläulich.
Das Zuchtschema der Nacktsamer ist recht einfach. Wenn Pollen in Mikrostrobilen reifen, schwappen sie heraus, verbreiten sich durch den Wind und können lange Strecken zurücklegen. Dazu wird jedes Pollenkorn mit speziellen Geräten - Pollenbeuteln - ausgestattet. Staubpartikel fallen auf die Eizellen, die sich auf Megastrobilen entwickeln. So findet die Bestäubung statt.
Normalerweise fällt es auf das Ende des Frühlings oder den Anfang des Sommers. bestäubtweibliche Zapfen schließen sich, ihre Schuppen kleben mit Harz zusammen. Die Befruchtung erfolgt in den Samenanlagen innerhalb der geschlossenen Zapfen.
Wie die Befruchtung abläuft
In der Eizelle befindet sich der weibliche Gametophyt oder Embryosack, der mehrere Stadien der Reifung durchläuft. Pollen tritt in den Polleneingang der Eizelle ein, er beginnt in den Pollenschlauch zum Archegonium zu keimen (vom griechischen arche - "Anfang", weg - "Mutterleib"). Diese Formation enthält ein Ei. Insgesamt entwickeln sich zwei davon in der Eizelle, aber nur eine wird befruchtet.
Zu diesem Zeitpunkt waren bereits zwei Spermien im Pollenkorn gereift und begannen, sich entlang der wachsenden Röhre zu bewegen. Wenn eines der Spermien die Eizelle erreicht, kommt es zur Befruchtung. Das zweite Spermium stirbt. Nach der Verschmelzung zweier Keimzellen entsteht ein Samenembryo - eine Zygote. Die Eizelle selbst wird in einen Samen umgewandelt. Beim Keimen wird es die Zufuhr von Nährstoffen nutzen.
So vermehren sich Gymnospermen. Das Schema dieses Prozesses ist auf dem Foto dargestellt.
Ripation und Samenverbreitung
Nachdem die Befruchtung stattgefunden hat, beginnt die Reifung des Samens. Bei der Waldkiefer dauern beide Prozesse 2 Jahre. Wenn sie reif sind, werden die Zapfen holzig und verfärben sich. Allmählich öffnen sich ihre Schuppen und Samen fließen aus ihnen heraus.
Gymnospermen bilden keine Früchte. Aber um sich zu groß auszubreitenEntfernung haben die Samen spezielle Anpassungen - pterygoide membranöse Auswüchse, die leicht vom Wind getragen werden.
Wenn die äußeren Bedingungen für die Keimung ungünstig sind, kann die Saat vor den optimalen Temperaturbedingungen lange ruhen. Es waren diese Merkmale, die es den Nacktsamern ermöglichten, eine hohe Artenzahl zu erreichen und sich über große Gebiete auszubreiten.
Die Anzahl der Arten und Vertreter
Die beschriebene Gruppe hat etwa 600-700 Arten. Nicht alle haben bis heute überlebt, einige Vertreter existieren nur in fossiler Form. Zum Beispiel:
- cordaite;
- Bennetit;
- Samenfarne.
Die restlichen Vertreter sind über den ganzen Globus verteilt und wachsen in allen Klimazonen: von den südlichen tropischen (Sago-Palmen) bis zu den k alten nördlichen Breiten (Zeder, Lärche, Fichte, Kiefer).
Der älteste Vertreter der Gymnospermen, der bis heute existiert, ist 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 auftauchten, hatten eine Reihe von Vorteilen, die es ihnen ermöglichten, zu dieser Zeit eine dominierende Position auf dem Planeten einzunehmen. Diese evolutionär neuen Merkmale werden Aromorphosen genannt und ermöglichen es Ihnen, zu erreicheneine neue Ebene in der Erschließung neuer Territorien und ökologischer Nischen. Es gibt mehrere solcher Eigenschaften, die Gymnospermen haben:
- Die Fortpflanzung 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 Eigenschaften der Reproduktion von Gymnospermen sorgen für mehr Sicherheit der zukünftigen Pflanze.
- Das Erscheinen des Samens ermöglichte es, den zukünftigen Embryo mit Schutzhüllen (Samenschale) und einer Nahrungsversorgung (Endosperm) zu versehen, was wiederum die Anzahl der Pflanzen in dieser Gruppe erhöhte.
Es waren diese Merkmale, die sie von ihren Vorfahren, den Farnen, unterschieden. Die nächste und heute letzte Stufe der evolutionären Entwicklung der Pflanzenwelt ist das Auftreten der Bedecktsamer.
Bedeutung von Gymnospermen
Die Rolle der Nacktsamer kann kaum überschätzt werden. Sie füllen etwa ein Drittel der Wälder der Welt, die an der Luftreinigung und ständigen Sauerstofferneuerung beteiligt sind. Darüber hinaus hat die Entstehung und weite Verbreitung sauerstoffproduzierender Pflanzen auf dem Planeten zur Entstehung anderer Organismen geführt, die dieses Gas für ihre Atmung nutzen können.
Nadelbäume sind die Hauptlieferanten von Holz für verschiedene Bereiche des menschlichen Lebens. Dieser Rohstoff wird aktiv in der Herstellung von Möbeln, im Bauwesen, in der Schiffsproduktion und in anderen strategisch wichtigen Bereichen der Wirtschaftstätigkeit eingesetzt. Fichtenholzfasern sind besonders wertvoll bei der Herstellung hochwertiger Papiere.
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 Territorium von Nadelwäldern gebaut. Eine solche Therapie kann viele Lungenerkrankungen deutlich lindern oder beseitigen.
