Scurtă descriere a gimnospermelor. Caracteristicile generale ale gimnospermelor
Citeste si
Potrivit unor oameni de știință, ele provin din plante antice heterosporoase asemănătoare ferigilor.
În Republica Belarus, doar 4 specii de conifere: pin silvestru, molid european, brad alb și ienupăr comun. Sunt introduse aproximativ 100 de specii: maluri de pin, weymouth, negru; zada; tuia; cazac de ienupăr etc.
În plus, aceste semințe mici au fost obținute în foliculi sau capsule. În revizuirea lor asupra iradierii angiospermelor în Cretacic, Wing și Boucher au concluzionat că diversificarea familiei de angiosperme a fost mult mai rapidă în a doua parte decât în prima parte a Cretacicului.
De fapt, fosilele multor familii supraviețuitoare au fost găsite în Cretacic. În radiația principală a angiospermelor care a apărut în Cretacicul târziu și în Terțiarul timpuriu, multe dintre familiile și genurile moderne au apărut pentru prima dată în înregistrarea fosilelor. Multe dintre aceste noi genuri, dar nu toate, au avut semințe mari. Acești autori consideră că timpul de fertilizare la angiosperme este mai eficient în ceea ce privește alocarea resurselor decât la gimnosperme. La gimnosperme, înainte de fertilizare se formează un gametofit feminin, care conține rezerve de hrană pentru embrion, în timp ce la angiosperme, țesutul alimentar nu se formează până la fertilizare.
1. „God” ovuleȘi seminte, acestea. ele zac deschise la suprafață sporofilele(așa-numitele frunze pe care se află sporangi) sau structuri similare și nu sunt ascunse în ovar. Doar în semințe endosperm(rămășiță de megagametofit, haploid).
2. De obicei formează conuri(strobili) - o colecție de sporofile pe o axă izolată de partea vegetativă. Ei dezvoltă sporangi și spori. Polenizarea este efectuată de vânt anemofilie).
Astfel, dacă nu are loc fertilizarea, oul avoirt irosește mai puține resurse la angiosperme decât la gimnosperme. Semințele de angiosperme pot fi mai mici decât gimnosperme, deoarece costurile de polenizare sunt mult reduse la angiosperme. Cu toate acestea, există o limită a cât de mici pot fi semințele, iar acest lucru poate fi parțial definit de „accesorii”. Scăderea dimensiunii semințelor crește costul accesoriilor și, prin urmare, distribuirea proviziilor de alimente către embrionul în curs de dezvoltare scade.
3. Anteridiile sunt reduse şi gameti masculini format direct pe gametofit.
4. Reprezentate exclusiv prin forme lemnoase: arbori, arbuști și liane ( efedra) cu ramificare de tip monopodial.
5. În structura anatomică a tulpinii, lemnul este mai dezvoltat (90 - 95% este format din traheida parenchim mic sau deloc). Xilem conţine numai traheidele(cu exceptia apăsătoare- ei au trahee). Nu în floem celule însoțitoare(in loc de ei - celule de albumină, care sunt similare în funcțiile lor cu celulele satelit, dar diferă de ele ca origine).
Dimensiunea minimă a semințelor este punctul în care o reducere suplimentară a resurselor alocate embrionului va reduce șansele de supraviețuire a semințelor. Fiecare pronucleu fuzionează cu pronucleul feminin, rezultând doi zigoți diploizi. Embrionul secundar avea să se dezvolte mai târziu într-un nou organism, endospermul. Cu toate acestea, nu se formează toți, cu excepția unuia, degenerații și endospermul.
În schimb, țesutul nutrițional se dezvoltă la polul chalazal al oului, unde sunt concentrați nucleii feminini haploizi. La fertilizare, nucleii din zona chalazală fuzionează unul cu celălalt, urmat de citokineză extinsă. Astfel, apare un tesut poliploid, legat de tesutul intern al endospermului. La angiosperme au evoluat mecanisme pentru a da un program specific de dezvoltare embrionilor străini cauzați de dubla fertilizare. Acest embrion trebuie să fi fost din ce în ce mai triploid în timpul evoluției și a sugerat rolul depozitelor de rezervă sugerate anterior de gametofitul feminin.
Atât scoarța, cât și lemnul multor conifere moderne conțin o mulțime de pasaje de rășină.
6. Rădăcini bine dezvoltate (principale și laterale), formează micorize cu ciuperci.
7. Frunzele gimnospermelor variază foarte mult nu numai ca număr și dimensiune, ci și ca morfologie și structura anatomică. Majoritatea sunt în formă de ac (ace), simple, cu o venă centrală; unele au mari, disecate, asemănătoare cu frunzele de ferigi. În mare parte veșnic verde zada- foioase).
Aceste studii au condus la faptul că endospermul nu trebuie considerat ca un țesut de depozitare, ci ca întreg organismul, care se reproduce critic printr-un comportament care îmbunătățește fitness-ul embrionului asociat în sămânță. În ciuda unui număr mare de studii filogenetice, relațiile dintre cicade, ginkgo, conifere și gnofite sunt încă incerte din datele morfologice și moleculare. Aceste linii sunt acoperite de termenul „gimnosperme” sau „semințe goale”.
Unele dovezi moleculare indică faptul că aceste grupuri de plante cu semințe goale formează o cladă parafiletică, sora angiospermelor. Cu toate acestea, cele mai multe seturi de date moleculare susțin monofilia gimnospermelor actuale. Toate gimnospermele sunt arboricole și sunt vegetația dominantă în multe regiuni reci și arctice. Cicadele sunt considerate a fi cele mai bazale gimnosperme și sunt reprezentate în prezent de 130 de specii, deși au fost mai diverse în perioada mezozoică.
Importanța economică conifere: sursă de lemn ornamental; din ele se obțin rășini, terebentină; utilizate la fabricarea hârtiei; se face balsam de brad (din coaja de brad siberian); vascoza, matasea, celuloza, balsamurile, rasina, camforul, alcoolul se obtin din lemn de pin silvestru, acid acetic, taninuri; în medicină - medicinal (concentrat de vitamina C, ulei esențial etc.); hrana animalelor (elanii mananca ace si puietii tineri, veveritele si diferite păsări- seminte), etc.
Ginkgo biloba este singura specie supraviețuitoare de Ginkgoales. În perioada mezozoică, a fost cel mai frecvent, dar astăzi este aproape necunoscut în natura salbatica. Cele mai vechi fosile datează din perioada Permiană târzie. conifere- cel mai divers grup dintre gimnosperme, aproximativ 600 de specii.
Cu toate acestea, gnofitele nu au devenit niciodată o componentă semnificativă a vegetației și au suferit un declin brusc în timpul Cretacicului târziu. Până de curând, ipoteza generală a fost că gimnospermele conțin în principal guaiacil lignină cu o proporție variabilă de unități p-hidroxifenil.
Gimnospermele sunt plante care formează semințe, dar nu formează flori sau fructe. Semințele stau deschise și sunt doar uneori acoperite cu solzi. Gimnospermele descind din ferigile primare. În prezent, acest grup include doar aproximativ 700 de specii de copaci și arbuști. Departamentul de gimnosperme cuprinde departamentele: cicadele, ginkgos, conifere, efedra. Coniferele sunt cele mai răspândite. Aproape toți sunt copaci. Coniferele au trunchiul bine definit, frunzele majorității coniferelor sunt dure, ca ace (ace) și nu cad; sunt înlocuite aproape pe tot parcursul vieții. Structura gimnospermelor are caracteristici. Printre gimnosperme, există un număr mare de forme de arbore, uneori având un trunchi mare, bine definit. Coniferele au cea mai lungă durată de viață. În tulpină, pe o secțiune transversală, se disting o scoarță subțire, un lemn bine dezvoltat (țesut conductor) și un miez slab exprimat, constând din țesut parenchimatos lax (de bază). În trunchiurile vechi, miezul este abia vizibil. Lemnul gimnospermelor este mai simplu decât cel al plantelor cu flori, este format în principal din traheide - celule moarte în formă de fus cu membrane groase care îndeplinesc o funcție conducătoare și de susținere.
Cu material fosil datând din Carbonifer, abia după Triasic au radiat. plante conifere considerată specie antică. Gonospermele s-au îndepărtat de angiospermele din Carbonifer, aproximativ 300 de milioane sau mai mult. Plantele cu flori sunt extrem de diferentiate, datorita un numar mare tipuri. În schimb, gimnospermele s-au împărțit în patru ordine imediat după divergența de la angiosperme, iar varietatea de conifere s-a extins mai târziu în timpul Mezozoicului, dând naștere la mai puține specii. Din acest motiv, mulți caracteristici biologice coniferele și angiospermele variază foarte mult, incluzând durata de viață, diversificarea, morfologia semințelor, procesele de polenizare, cerințele pentru mediu inconjuratorși răspunsul la stresul mediului.
Există foarte puțin sau deloc parenchim în lemn. La multe specii, există foarte puțină sau deloc coajă și lemn în scoarță. Multe specii din scoarță și lemn au canale de rășină umplute cu rășină, Uleiuri esentiale si alte substante. Evaporarea acestor substanțe creează aroma caracteristică pădurii de conifere.
Frunzele majorității coniferelor sunt dure, asemănătoare cu ace (ace) și nu cad în timpul sezonului nefavorabil. Sunt acoperite cu o cuticulă groasă - un strat dintr-o substanță specială secretată de țesuturile tegumentare.
Deși numărul total de specii este relativ mic, coniferele au o mare importanță ecologică. Coniferele sunt plantele dominante în cele mai nordice ecosisteme temperate și boreale. Deși sunt mai frecvente în emisfera nordică, sunt răspândite pe scară largă din Țara de Foc din America de Sud până în Cercul Arctic și colonizează medii extreme, cum ar fi altitudini mari, ecosisteme cu sol sărac nutritiv sau cu nivel inalt cererea evaporativă și ecosistemele temperate care se confruntă cu secete sezoniere.
Stomatele sunt scufundate în țesutul frunzelor, ceea ce reduce evaporarea apei: înlocuirea acelor are loc treptat pe tot parcursul vieții plantei.
Reproducerea coniferelor pe exemplul pinului
Este o plantă bisexuală, polenizată de vânt. Pe tulpini tinere se formează două tipuri de conuri - lăstari scurtați: mascul și femela. Conurile de sex masculin sunt situate la baza lăstarilor tineri, au o axă de care sunt atașați solzi. Pe partea inferioară a solzilor se află doi saci de polen; în ei se formează microspori (spori masculini) cu un singur set haploid de cromozomi. Gametofitele masculine sunt formate din microspori - boabe de polen care transportă celule germinale - spermatozoizi.
Durata de viață tipică a Americii de Nord conifere estimat la 400 de ani comparativ cu 250 de ani calculati pentru angiosperme. Coniferele sunt, de asemenea, de mare importanță economică, deoarece sunt folosite ca plante ornamentaleși pentru producția de lemn și hârtie. păduri de conifere produc mai mult lemn la hectar și sunt preferate pentru celuloză datorită fibrelor lungi din lemn. Rasinoasele furnizează, de asemenea, produse din afara lemnului, cum ar fi rășinile, care sunt foarte apreciate pentru acestea Proprietăți chimiceși aplicațiile lor versatile, cum ar fi producția de lacuri, adezivi, aditivi alimentari și produse cosmetice și alimentare.
Conurile femele mici roșiatice se așează pe vârfurile lăstarilor tineri. Solzii conurilor feminine cresc împreună în perechi, iar între ele se dezvoltă un ovul. Acolo se formează un megaspor (spor feminin). Ca urmare a diviziunii sale repetate, se formează un gametofit feminin - un ou și un endosperm, care ulterior hrănește embrionul. Polenul adus de vânt cade pe solzii conurilor feminine. Granulele de polen germinează, spermatozoizii ajung în ovul prin tubul polen și se contopesc cu acesta - are loc fertilizarea. Conectând, spermatozoizii și ovulul formează o celulă cu un set dublu (diploid) de cromozomi - un zigot. Aceasta este prima celulă a sporofitului. O sămânță se dezvoltă dintr-un șapte muguri cu o marjă nutrienți, care este îmbrăcat în cochilii de protecție. În al doilea an după formarea conului feminin și transferul microsporilor la acesta, semințele se revarsă și sunt purtate de vânt.
Alte utilizări importante sunt compușii activi pentru industria farmaceutică, precum taxolul, extras din mai multe tipuri de tisă, care perturbă procesul. diviziune celularași este folosit pentru a trata diferite feluri cancer. Luand in considerare progres tehnic acumulate de majoritatea disciplinelor biologice și cantitatea mare de informații primite, subliniază acest capitol caracteristici importante care susțin unicitatea coniferelor. Aceste caracteristici le fac un sistem unic pentru dezlegarea căilor și proceselor care controlează trăsături precum longevitatea și înălțimea, precum și intervalele ecologice largi acoperite de multe dintre aceste specii, implicând răspunsuri adaptative complexe.
Așa-numiții pini de corabie, care au un trunchi lung drept, erau folosiți în construcțiile navale în vremuri trecute. Întreaga flotă de navigație a fost construită în principal din pin. Multe conifere și acum minunate material de construcții. În plus, din pin se obțin hârtie, carton, terebentină și multe alte produse valoroase pentru oameni. Miezul cicadelor este mâncat.
ÎN anul trecut noi metode analitice, noi surse de date și fosilele recent descoperite ne-au adus mai aproape de înțelegerea originii angiospermelor. Oricum, originea angiospermelor rămâne nerezolvată. De exemplu, deși a existat o descoperire în identificarea unui număr de gene care controlează dezvoltarea florală la angiosperme și unele dintre aceste gene au fost identificate în taxoni non-angiospermici, astfel de descoperiri nu au oferit încă o înțelegere definitivă a originii angiospermelor. .
În timp ce studiile filogenetice folosind date moleculare ne-au rafinat înțelegerea relațiilor dintre toate clanurile majore de plante, inclusiv angiospermele, ele au separat, de asemenea, liniile de gimnosperme și angiosperme de la baza arborelui filogenetic al plantelor cu semințe existente. În același timp, în aceste studii au fost dispersați opresorii moderni de la angiosperme.