Kurze Eigenschaften von Gymnospermen. Allgemeine Merkmale von Gymnospermen
Lesen Sie auch
Einigen Wissenschaftlern zufolge entstanden sie aus heterosporen alten, farnähnlichen Pflanzen.
In der Republik Belarus wachsen nur vier Arten auf natürliche Weise: Nadelbäume: Waldkiefer, Gemeine Fichte, Weißtanne und Wacholder. Etwa 100 Arten wurden eingeführt: Banks, Weymouth und Schwarzkiefern; Lärchen; Thuja; Wacholder-Kosak usw.
Darüber hinaus wurden diese kleinen Samen in Follikeln oder Kapseln gewonnen. In ihrer Übersicht über die Bestrahlung von Angiospermen in der Kreidezeit kamen Wing und Boucher zu dem Schluss, dass die Diversifizierung der Angiospermenfamilie im zweiten Teil der Kreidezeit viel schneller erfolgte als im ersten Teil der Kreidezeit.
Tatsächlich wurden Fossilien vieler noch existierender Familien in Kreidegesteinen gefunden. In der Hauptradiation der Angiospermen, die in der späten Kreidezeit und im frühen Tertiär entstand, tauchten viele der modernen Familien und Gattungen erstmals im Fossilienbestand auf. Viele, aber nicht alle dieser neuen Gattungen hatten große Samen. Diese Autoren weisen darauf hin, dass der Zeitpunkt der Befruchtung bei Angiospermen eine effizientere Ressourcenverteilung bewirkt als bei Gymnospermen. Bei Gymnospermen wird vor der Befruchtung ein weiblicher Gametophyt gebildet, der Nahrungsreserven für den Embryo enthält, während bei Angiospermen erst nach der Befruchtung Nahrungsgewebe gebildet wird.
1. „Nackt“ Eizellen Und Samen, diese. sie liegen offen an der Oberfläche Sporophylle(die sogenannten Blätter, auf denen sich die Sporangien befinden) oder ähnliche Strukturen und sind nicht im Fruchtknoten verborgen. Nur in Samen Endosperm(Megagametophytenrest, haploid).
2. Normalerweise bilden Beulen(Strobili) – eine Ansammlung von Sporophyllen auf einer vom vegetativen Teil getrennten Achse. In ihnen entwickeln sich Sporangien und Sporen. Die Bestäubung erfolgt durch den Wind ( Anemophilie).
Wenn also keine Befruchtung stattfindet, gehen bei Angiospermen weniger Ressourcen durch aurtische Eiablage verloren als bei Gymnospermen. Angiospermensamen können kleiner sein als die von Gymnospermen, da die Bestäubungskosten bei Angiospermen stark reduziert sind. Allerdings gibt es eine Grenze, wie klein die Samen sein dürfen, und diese kann zum Teil durch das „Zubehör“ bestimmt werden. Mit abnehmender Samengröße steigen die Kosten für Zubehör und damit die Zuteilung von Nahrungsvorräten an den sich entwickelnden Embryo.
3. Antheridien sind reduziert und männliche Gameten werden direkt auf dem Gametophyten gebildet.
4. Ausschließlich durch Holzformen vertreten: Bäume, Sträucher und Weinreben ( Ephedra) mit monopodialer Verzweigung.
5. In der anatomischen Struktur des Stammes ist Holz stärker entwickelt (90 - 95 % besteht aus Tracheide, wenig oder kein Parenchym). Xylem enthält nur Tracheiden(außer bedrückend- Sie haben Luftröhre). Nicht im Phloem Begleitzellen(anstelle von ihnen - Albuminzellen, die in ihren Funktionen den Begleitzellen ähneln, sich jedoch in der Herkunft von ihnen unterscheiden).
Die minimale Samengröße ist der Punkt, an dem eine weitere Reduzierung der dem Embryo zugewiesenen Ressourcen die Überlebenschancen des Samens verringert. Jeder Vorkern verschmilzt mit einem weiblichen Vorkern, wodurch zwei diploide Zygoten entstehen. Der sekundäre Embryo würde sich später zu einem neuen Organismus, dem Endosperm, entwickeln. Allerdings sind bis auf eines alle degeneriert und kein Endosperm gebildet.
Stattdessen entwickelt sich Nährgewebe am Chalazalpol des Eies, wo sich die haploiden weiblichen Kerne konzentrieren. Während der Befruchtung verschmelzen die Kerne in der Chalazala-Zone miteinander, gefolgt von einer ausgedehnten Zytokinese. Somit entsteht ein polyploides Gewebe, das mit dem inneren Gewebe des Endosperms verwandt ist. In Angiospermen haben sich Mechanismen entwickelt, um überzähligen Embryonen durch Doppelbefruchtung ein spezifisches Entwicklungsprogramm zu vermitteln. Dieser Embryo muss im Laufe der Evolution zunehmend triploid gewesen sein und deutete auf eine Rolle als Reservespeicher hin, von der zuvor angenommen wurde, dass sie der weibliche Gametophyt sei.
Sowohl die Rinde als auch das Holz vieler moderner Nadelbäume enthalten viel davon Harzdurchgänge.
6. Gut entwickelte Wurzeln (Haupt- und Seitenwurzeln), bilden mit Pilzen Mykorrhiza.
7. Die Blätter von Gymnospermen variieren nicht nur stark in Anzahl und Größe, sondern auch in Morphologie und anatomische Struktur. Die meisten sind nadelförmig (Nadeln), einfach, mit einer zentralen Vene; einige haben große, zerlegte Exemplare, die Farnwedeln ähneln. Meistens immergrüne Pflanzen ( Lärche– Laub).
Diese Studien führten zu dem Schluss, dass Endosperm nicht als Speichergewebe betrachtet werden sollte, sondern als ganzen Organismus, das sich kritisch durch ein Verhalten vermehrt, das die Fitness des zugehörigen Embryos im Samen verbessert. Trotz einer Vielzahl phylogenetischer Studien sind die Beziehungen zwischen Zikaden, Ginkgos, Koniferen und Gnophyten aufgrund morphologischer und molekularer Daten immer noch ungewiss. Diese Abstammungslinien werden unter dem Begriff „Gymnospermen“ oder „nackte Samen“ zusammengefasst.
Einige molekulare Beweise deuten darauf hin, dass diese Gruppen nackter Samenpflanzen eine paraphyletische Klade bilden, die Schwester der Angiospermen. Die meisten molekularen Datensätze unterstützen jedoch die Monophylie der aktuellen Gymnospermen. Alle Gymnospermen sind holzig und in vielen kalten und arktischen Regionen die vorherrschende Vegetation. Zikaden gelten als die basalsten Gymnospermen und sind derzeit mit 130 Arten vertreten, obwohl sie im Mesozoikum vielfältiger waren.
Wirtschaftliche Bedeutung Nadelbäume: Quelle für Zierholz; Aus ihnen werden Harze und Terpentin gewonnen; wird bei der Papierherstellung verwendet; Tannenbalsam wird hergestellt (aus der Rinde der Sibirischen Tanne); aus Waldkiefernholz Viskose, Seide, Zellulose, Balsame, Harze, Kampfer, Alkohol, Essigsäure, Tannine; in der Medizin – medizinisch (Vitamin-C-Konzentrat, ätherisches Öl usw.); Tierfutter (Elche fressen Kiefernnadeln und junge Setzlinge, Eichhörnchen usw verschiedene Vögel– Samen) usw.
Ginkgo biloba ist die einzige überlebende Ginkgoales-Art. Während des Mesozoikums war es am häufigsten, heute ist es jedoch nahezu unbekannt Tierwelt. Die ältesten Fossilien stammen aus der späten Permzeit. Nadelbäume- mit etwa 600 Arten die vielfältigste Gruppe unter den Gymnospermen.
Gnophyten wurden jedoch nie zu einem wesentlichen Bestandteil der Vegetation und erlebten in der Oberkreide einen starken Rückgang. Bis vor wenigen Jahren galt die allgemeine Hypothese, dass Gymnospermen hauptsächlich Guaiacyllignin mit einem variablen Anteil an p-Hydroxyphenyleinheiten enthalten.
Gymnospermen sind Pflanzen, die Samen, aber keine Blüten oder Früchte produzieren. Die Samen liegen offen und sind nur teilweise mit Schuppen bedeckt. Gymnospermen haben sich aus Urfarnen entwickelt. Derzeit umfasst diese Gruppe nur etwa 700 Baum- und Straucharten. Die Abteilung Gymnospermen umfasst die folgenden Abteilungen: Palmfarne, Ginkgos, Koniferen, Ephedra. Am weitesten verbreitet sind Nadelbäume. Fast alle davon sind Bäume. Nadelbäume haben einen klar definierten Stamm, die Blätter der meisten Nadelbäume sind hart, nadelartig (Nadeln) und fallen nicht ab; werden nahezu lebenslang ersetzt. Die Struktur der Gymnospermen hat Eigenschaften. Unter den Gymnospermen gibt es eine große Anzahl holziger Formen, die manchmal einen großen, gut ausgeprägten Stamm haben. Nadelbäume zeichnen sich durch die längste Lebenserwartung aus. Im Querschnitt des Stammes erkennt man eine dünne Rinde, gut entwickeltes Holz (leitendes Gewebe) und einen schlecht definierten Kern, der aus lockerem Parenchymgewebe (Grundgewebe) besteht. Bei alten Stämmen ist der Kern kaum noch zu erkennen. Das Holz von Gymnospermen ist einfacher als das von Blütenpflanzen; es besteht hauptsächlich aus Tracheiden – abgestorbenen spindelförmigen Zellen mit dicken Schalen, die eine leitende und stützende Funktion erfüllen.
Da es sich um fossiles Material aus dem Karbon handelt, strahlten sie erst nach der Trias aus. Nadelpflanzen gelten als alte Arten. Gonospermen wichen im Karbon vor etwa 300 Mio. Jahren oder mehr von Angiospermen ab. Blütenpflanzen sind dadurch äußerst differenziert große Menge Spezies. Im Gegensatz dazu spalteten sich Gymnospermen unmittelbar nach der Divergenz von Angiospermen um vier Größenordnungen, und die Diversifizierung der Nadelbäume nahm später im Mesozoikum zu, wodurch weniger Arten entstanden. Aus diesem Grund viele biologische Merkmale Koniferen und Angiospermen unterscheiden sich stark, einschließlich Lebensdauer, Diversifizierung, Samenmorphologie, Bestäubungsprozessen und Pflanzenanforderungen Umfeld und Reaktion auf Umweltstress.
Im Holz ist sehr wenig oder gar kein Parenchym vorhanden. Viele Arten haben nur sehr wenig oder gar keine Rinde und Holz. Viele Arten haben mit Harz gefüllte Harzkanäle in der Rinde und im Holz. essentielle Öle und andere Substanzen. Durch die Verdunstung dieser Stoffe entsteht der charakteristische Duft eines Nadelwaldes.
Die Blätter der meisten Nadelbäume sind hart, nadelförmig (Nadeln) und fallen zu ungünstigen Jahreszeiten nicht ab. Sie sind mit einer dicken Nagelhaut bedeckt – einer Schicht einer speziellen Substanz, die vom Hautgewebe abgesondert wird.
Obwohl die Gesamtzahl der Arten relativ gering ist, sind Nadelbäume von großer ökologischer Bedeutung. Nadelbäume sind die dominierenden Pflanzen in den nördlichsten gemäßigten und borealen Ökosystemen. Obwohl sie auf der Nordhalbkugel häufiger vorkommen, sind sie von Feuerland in Südamerika bis zum Polarkreis weit verbreitet und besiedeln extreme Umgebungen wie große Höhen, Ökosysteme mit nährstoffarmen Böden oder ähnlichem hohes Level Verdunstungsbedarf und gemäßigte Ökosysteme, die saisonalen Dürren ausgesetzt sind.
Die Stomata sind in das Blattgewebe eingetaucht, was die Wasserverdunstung verringert: Die Nadeln werden im Laufe der Lebensdauer der Pflanze nach und nach ausgetauscht.
Reproduktion von Nadelbäumen am Beispiel der Kiefer
Dies ist eine bisexuelle, windbestäubte Pflanze. An jungen Stängeln bilden sich zwei Arten von Zapfen – verkürzte Triebe: männlich und weiblich. Männliche Zapfen befinden sich an der Basis junger Triebe und haben eine Achse, an der Schuppen befestigt sind. Auf der Unterseite der Schuppen befinden sich zwei Pollensäcke, in denen sich Mikrosporen (männliche Sporen) mit einem einzigen haploiden Chromosomensatz bilden. Aus Mikrosporen entstehen männliche Gametophyten – Pollenkörner, die Keimzellen – Spermien – tragen.
Typische Lebensdauer für Nordamerikaner Nadelbäume schätzungsweise 400 Jahre, verglichen mit schätzungsweise 250 Jahren für Angiospermenbäume. Nadelbäume sind auch von großer wirtschaftlicher Bedeutung, da sie als genutzt werden Zierpflanzen und zur Herstellung von Holz und Papier. Nadelwälder produzieren mehr Holz pro Hektar und werden aufgrund der langen Fasern im Holz bevorzugt für Zellstoff verwendet. Nadelbäume liefern auch Nichtholzprodukte wie Harze, die wegen ihrer Eigenschaften sehr geschätzt werden Chemische Eigenschaften und ihre vielseitigen Einsatzmöglichkeiten, etwa zur Herstellung von Lacken, Klebstoffen, Lebensmittelzusatzstoffen sowie Kosmetik- und Lebensmittelprodukten.
Auf den Spitzen junger Triebe sitzen kleine rötliche weibliche Zapfen. Die Schuppen weiblicher Zapfen wachsen paarweise zusammen und zwischen ihnen entwickelt sich eine Samenanlage. Dort bildet sich eine Megaspore (weibliche Spore). Durch seine wiederholte Teilung entsteht ein weiblicher Gametophyt – ein Ei und ein Endosperm, das anschließend den Embryo ernährt. Vom Wind getragener Pollen landet auf den Schuppen weiblicher Zapfen. Das Pollenkörner keimt, das Spermium gelangt durch den Pollenschlauch zur Eizelle und verschmilzt mit ihr – es kommt zur Befruchtung. Bei der Vereinigung bilden Spermium und Eizelle eine Zelle mit einem doppelten (diploiden) Chromosomensatz – eine Zygote. Dies ist die erste Zelle des Sporophyten. Aus den sieben Keimen entwickelt sich ein Samen mit Reserve Nährstoffe, das mit Schutzhüllen bedeckt ist. Im zweiten Jahr nach der Bildung eines weiblichen Zapfens und der Übertragung von Mikrosporen auf ihn werden die Samen ausgeschüttet und vom Wind getragen.
Weitere wichtige Anwendungen sind Wirkstoffe für die Pharmaindustrie, etwa Taxol, das aus mehreren Eibenarten gewonnen wird und den Prozess stört Zellteilung und wird zur Behandlung eingesetzt verschiedene Arten Krebs. Angesichts technischer Fortschritt Dieses Kapitel beleuchtet die von den meisten biologischen Disziplinen gesammelten Erkenntnisse und die enorme Menge an gewonnenen Informationen wichtige Funktionen, die die Einzigartigkeit von Nadelbäumen bewahren. Diese Merkmale machen sie zu einem einzigartigen System zur Entwirrung der Wege und Prozesse, die Merkmale wie Langlebigkeit und Körpergröße sowie die breiten ökologischen Verbreitungsgebiete vieler dieser Arten steuern, was komplexe Anpassungsreaktionen impliziert.
Die sogenannten Schiffskiefern, die einen langen, geraden Stamm haben, wurden früher im Schiffbau verwendet. Die gesamte Segelflotte wurde hauptsächlich aus Kiefernholz gebaut. Viele Nadelbäume sind immer noch schön Baumaterial. Darüber hinaus werden aus Kiefernholz Papier, Pappe, Terpentin und viele andere für den Menschen wertvolle Produkte gewonnen. Das Mark der Palmfarne wird gegessen.
IN letzten Jahren Neue Analysetechniken, neue Datenquellen und neu entdeckte Fossilien haben uns dem Verständnis der Ursprünge von Angiospermen näher gebracht. Der Ursprung der Angiospermen bleibt jedoch ungeklärt. Obwohl es beispielsweise Durchbrüche bei der Identifizierung einer Reihe von Genen gab, die die Blütenentwicklung in Angiospermen steuern, und einige dieser Gene auch in Nicht-Angiospermen-Taxa identifiziert wurden, haben solche Entdeckungen noch nicht zu einem endgültigen Verständnis des Ursprungs der Angiospermen geführt .
Während phylogenetische Studien mithilfe molekularer Daten unser Verständnis der Beziehungen zwischen allen wichtigen Pflanzenclans, einschließlich der Angiospermen, verfeinert haben, haben sie auch die Abstammungslinien der Gymnospermen und Angiospermen an der Basis des phylogenetischen Baums vorhandener Samenpflanzen getrennt. Darüber hinaus wurden in diesen Studien moderne Unterdrückungen durch Angiospermen zerstreut.