Gimnosperme su najstarije sjemenske biljke naše planete. Oni su igrali važnu ulogu u razvoju divljih životinja i nastavljaju da zauzimaju značajno mjesto u životu Zemlje. Nama dobro poznate smreka, bor, jela, tuja, tisa ili ariš i malo poznata velvichia, saga ili ginko - sve su to predstavnici grupe pod nazivom "Gymnosperms". Njihovu strukturu i reprodukciju ćemo razmotriti kasnije u članku.
Porijeklo i starost
Gimnosperme su stare 350 miliona godina. Pojavili su se u gornjem devonu (paleozoik) i do početka mezozojske ere već su dostigli svoj vrhunac. Vjerovatno je njihovo porijeklo povezano s postepenom evolucijom spora - paprati. U poređenju sa njima, nove biljne vrste su već imale ovule i polenova zrna koja su direktno učestvovala u formiranju semena. Bilo je nekoliko prednosti koje su golosemenke imale:
- reprodukcija se odvijala bezučešće u vodi;
- oblog sjemena i opskrba hranjivim tvarima osigurali su sigurnost sadnice.
Iz tih razloga, nakon kratkog vremena, zeleni pokrivač planete već je bio uglavnom golosemenjača, čija je struktura i razmnožavanje doprinijelo uspješnom razvoju novih teritorija i ekoloških niša.
Funkcije zgrade
Uglavnom nazvane biljke rastu u obliku drveća i grmlja, češće - zimzelenog, a rijetko - listopadnog. Ponekad mogu dostići ogromne veličine (sekvoja, cedar). Velika većina njihovih listova je u obliku igle ili ima izgled ljuski. Zovu se igle i sadrže prolaze od smole.
Drvo čini većinu debla. Sadrži šuplje mrtve ćelije sa perforiranim zidovima - traheide. Njihovo prisustvo je znak specifičan za ovu grupu biljaka. Kroz njih se odvija uzlazni tok vode od korijena do listova.
Pored traheida, drvo golosemenjača sadrži i smole. Stoga se predstavnici biljaka ove grupe lako prepoznaju po mirisnom mirisu četinara. Smola impregnira drvo, što ga sprečava od truljenja. Zbog toga među četinarskim stablima ima dosta stogodišnjaka. Na primjer, neke sekvoje su stare oko 3000 godina.
Najvažnija evolucijska prednost koju golosemenke imaju je reprodukcija bez sudjelovanja kapaljne vlage i prisutnosti formacija koje djeluju kao reproduktivni organi.
Reproduktivni organi golosemenjača
Odsustvo cvijeća je ključna karakteristika golosjemenjača. Reprodukcija ovih biljaka odvija se uz sudjelovanje čunjeva ili strobilusa. Ove formacije se lako prepoznaju na boru, smreci, jeli, arišu i drugim predstavnicima četinara. Mogu se nazvati organima seksualne reprodukcije.
Obično su češeri različitog spola - mogu biti muški i ženski i nalaze se ili 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. Polen sazrijeva u mikrostrobilima. U megastrobilima - ovule.
Osobine reprodukcije golosemenjača
Uobičajeno, proces reprodukcije golosjemenjača razmatra se na primjeru bijelog bora. Ovo je jednodomna biljka, tj. muški i ženski češeri se razvijaju na istom stablu. Prvi od njih su veći, crvenkaste boje. Druge su male, zelenkaste ili plavkaste.
Šema uzgoja golosemenjača je prilično jednostavna. Kada polen sazrije u mikrostrobilima, izlije se, širi vjetrom i može putovati na velike udaljenosti. Da biste to učinili, svako zrno polena opremljeno je posebnim uređajima - vrećama za polen. Čestice prašine padaju na ovule koje se razvijaju na megastrobilima. Ovako dolazi do oprašivanja.
Obično pada krajem proljeća ili početkom ljeta. oprašeneženski šišarci se zatvaraju, njihove ljuske se spajaju sa smolom. Oplodnja se dešava u ovulama unutar zatvorenih čunjeva.
Kako dolazi do oplodnje
Unutar ovule nalazi se ženski gametofit, ili embrionalna vrećica, koja prolazi kroz nekoliko faza sazrijevanja. Polen ulazi u polenov ulaz ovule, počinje da klija u polenovu cijev prema arhegonijumu (od grčkog arche - "početak", otišao - "majčina utroba"). Ova formacija sadrži jaje. Ukupno, dva se 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 spermatozoida stigne do jajne ćelije, dolazi do oplodnje. Druga sperma umire. Nakon spajanja dviju zametnih ćelija nastaje embrion sjemena - zigota. Sama ovula se pretvara u sjeme. Klijanjem, koristiće zalihe hranljivih materija.
Ovako se razmnožavaju golosemenčice. Šema ovog procesa je prikazana na fotografiji.
Ripacija i raspršivanje sjemena
Nakon oplodnje, počinje sazrijevanje sjemena. Kod bijelog bora oba ova procesa traju 2 godine. Kada sazriju, češeri postaju drvenasti i mijenjaju boju. Postepeno se njihove ljuske otvaraju i iz njih se prosipaju sjemenke.
Gimnosperme ne stvaraju plodove. Ali kako bi se proširio na velikeudaljenosti, sjemenke imaju posebne prilagodbe - pterigoidne membranske izrasline, koje vjetar lako prenosi.
Ako spoljašnji uslovi nisu povoljni za klijanje, seme može dugo da miruje pre optimalnih temperaturnih uslova. Upravo su ove karakteristike omogućile golosemenkama da dosegnu veliki broj vrsta i rašire se na velikim područjima.
Broj vrsta i predstavnika
Opisana grupa ima oko 600-700 vrsta. Nisu svi preživjeli do danas, neki predstavnici postoje samo u fosilnom obliku. Na primjer:
- cordaite;
- bennetite;
- semena paprati.
Ostali predstavnici rasprostranjeni su širom svijeta i rastu u svim klimatskim zonama: od južnih tropskih (sago palme) do hladnih sjevernih geografskih širina (kedar, ariš, smreka, bor).
Najstariji predstavnik golosemenjača, koji postoji do danas, je Ginkgo Biloba (biloba). Ova biljka se naziva živim fosilom, jer raste na planeti još od mezozojske ere, o čemu svjedoče brojni otisci u naslagama drevnih stijena.
Evolucijski razvoj
Prve golosemenke koje su nastale u paleozojskoj eri imale su brojne prednosti koje su im omogućile da zauzmu dominantnu poziciju na planeti u to vreme. Ove evolucijski nove karakteristike se nazivaju aromorfoze i omogućavaju vam da dopretenovi nivo u razvoju novih teritorija i ekoloških niša. Postoji nekoliko takvih karakteristika koje imaju golosemenke:
- Reprodukcija se vrši bez učešća vodene sredine. Ovo je omogućilo naseljavanje velikih površina na kopnu.
- Oplodnja se dešava unutar jajne ćelije i zaštićena je od spoljašnjih uticaja - takve karakteristike razmnožavanja golosemenica obezbeđuju veću sigurnost buduće biljke.
- Pojava semena omogućila je da se budućem embrionu obezbede zaštitni omotači (kora semena) i zalihe hrane (endosperma), što je zauzvrat povećalo broj biljaka u ovoj grupi.
Upravo su ih ove karakteristike razlikovale od njihovih predaka - paprati. Sljedeća, a danas zadnja, faza evolucijskog razvoja biljnog svijeta je pojava kritosjemenjača.
Značenje golosemenjača
Uloga golosemenjača teško se može precijeniti. Oni ispunjavaju oko trećine svjetskih šuma uključenih u pročišćavanje zraka i stalno obnavljanje kisika. Osim toga, pojava i široka distribucija biljaka koje proizvode kisik na planeti dovela je do pojave drugih organizama koji mogu koristiti ovaj plin u svom disanju.
Četinari su glavni dobavljači drveta za različite sfere ljudskog života. Ova sirovina se aktivno koristi u proizvodnji namještaja, građevinarstvu, proizvodnji brodova i drugim strateški važnim područjima privredne djelatnosti. Drvna vlakna smreke su posebno 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. Zbog toga je većina sanatorija i lječilišta izgrađena na području četinarskih šuma. Takva terapija može značajno ublažiti ili ukloniti mnoge plućne bolesti.
