Kaj so golosemenke?

Golosemenke: Cikasti stožci. Maxfocus/iStock/Getty Images Plus

Golosemenke so rastline brez cvetov, ki tvorijo storže in semena. Izraz golosemenke dobesedno pomeni 'golo seme', saj semena golosemenk niso obdana z jajčnikom. Namesto tega ležijo izpostavljeni na površini listom podobnih struktur, imenovanih ovršni listi. Golosemenke so vaskularne rastline podkraljestva Embyophyta in vključujejo iglavce, cikase, ginke in gnetofite. Nekateri najbolj prepoznavni primeri teh lesnatih grmovnic in dreves so borovci, smreke, jelke in ginki. Golosemenke so v zmernih gozdovih in borealni gozd biomi z vrstami, ki lahko prenašajo vlažne ali suhe pogoje.

Za razliko od kritosemenke , golosemenke ne proizvajajo cvetov ali plodov. Verjamejo, da so prve vaskularne rastline, ki so naselile kopno in so se pojavile v triasnem obdobju pred približno 245–208 milijoni let. Razvoj a žilni sistem sposobnost prenašanja vode po celotni rastlini je omogočila golosemenkam kolonizacijo kopnega. Danes obstaja več kot tisoč vrst golosemenk, ki spadajo v štiri glavne oddelke: Coniferophyta , Cycadophyta , Ginkgophyta , in Gnetophyta .

Coniferophyta

Golosemenke: Cikasti stožci. Maxfocus/iStock/Getty Images Plus

The Coniferophyta delitev vsebuje iglavci , ki imajo največjo vrstno raznolikost med golosemenkami. večinaiglavciso zimzelena (ohranijo svoje liste skozi vse leto) in vključujejo nekaj največjih, najvišjih in najstarejših dreves na planetu. Primeri iglavcev vključujejo borovce, sekvoje, jelke, hemlock in smreke. Iglavci so pomemben gospodarski vir lesa in izdelkov, kot je papir, ki so razviti iz lesa. Les golosemenk velja za mehki les, za razliko od trdega lesa nekaterih kritosemenk.

Beseda iglavec pomeni 'nosilec storža', značilnost, ki je skupna iglavcem. Stožci vsebujejo moške in ženske reproduktivne strukture iglavcev. Večina iglavcev je enodomna , kar pomeni, da lahko na istem drevesu najdemo tako moške kot ženske storže.

Druga zlahka prepoznavna lastnost iglavcev je njihova igličastost listi . Različne družine iglavcev, kot npr Pinaceae (borovi) in Cupressaceae (čemprese), ločimo po vrsti prisotnih listov. Borovi imajo posamezne igličaste liste ali igličaste liste vzdolž stebla. Ciprese imajo ploščate, luskam podobne liste vzdolž stebla. Drugi iglavci iz rodu Agathis imajo debele, eliptične liste in iglavci rod Nageia imajo široke ploščate liste.

Iglavci so vidni člani gozdnega bioma tajge in so prilagojeni za življenje v hladnem okolju borealnih gozdov. Visoka, trikotna oblika dreves omogoča, da sneg lažje pada z vej in preprečuje, da bi se pod težo ledu zlomile. Iglavci imajo tudi voskasto prevleko na površini listov, ki preprečuje izgubo vode v suhem podnebju.

Cycadophyta

Sago palme (cikade), Kyushu, Japonska. Schafer & Hill /Moment Mobile/Getty Images

The Cycadophyta Oddelek golosemenk vključuje cikase. Cikas Najdemo jih v tropskih gozdovih in subtropskih regijah. Te zimzelene rastline imajo strukturo listov, podobno perju, in dolga stebla, ki razprostirajo velike liste po debelem, olesenelem deblu. Na prvi pogled cikas lahko spominja na palme, vendar nista v sorodu. Te rastline lahko živijo več let in imajo počasen proces rasti. Palma King Sago lahko na primer potrebuje do 50 let, da doseže 10 čevljev.

Za razliko od mnogih iglavcev cikas proizvaja samo moške storže (proizvajajo cvetni prah) ali ženske storže (proizvajajo ovule). Samice cikasov, ki proizvajajo storže, proizvedejo semena samo, če je samec v bližini. Cikade se za opraševanje zanašajo predvsem na žuželke, živali pa pomagajo pri razširjanju njihovih velikih, pisanih semen.

Korenine cikasov kolonizirajo fotosintetske bakterije cianobakterije. Ti mikrobi proizvajajo določene strupe in nevrotoksine, ki se kopičijo v semenih rastlin. Toksini naj bi zagotavljali zaščito predbakterijein glivične paraziti. Semena cikade so lahko nevarna za hišne ljubljenčke in ljudi, če jih zaužijejo.

Ginkgophyta

To je navzgor usmerjen pogled na veje in liste drevesa ginka jeseni. Benjamin Torode/Moment/Getty Images

Ginkgo biloba so edine preživele rastline Ginkgophyta razdelek golosemenk. Danes so naravno rastoče rastline ginka izključno na Kitajskem. Ginki lahko živijo več tisoč let, zanje pa so značilni pahljačasti listopadni listi, ki jeseni porumenijo. Ginkgo biloba so precej velika, z najvišjimi drevesi, ki dosegajo 160 čevljev. Starejša drevesa imajo debela debla in globoke korenine.

Ginki uspevajo na dobro osončenih območjih, ki prejmejo veliko vode in imajo veliko drenažo tal. Tako kot cikade tudi rastline ginka proizvajajo moške ali ženske storže in imajo semenčice, ki uporabljajo flagella plavati proti jajčecu v samici. Ta trpežna drevesa so odporna proti ognju, škodljivcem in boleznim ter proizvajajo kemikalije, za katere menijo, da imajo zdravilno vrednost, vključno z več flavinoidi in terpeni z antioksidativnimi, protivnetnimi in protimikrobnimi lastnostmi.

Gnetophyta

Ta slika prikazuje golosemenko Welwitschia mirabilis, ki jo najdemo samo v afriški puščavi Namibije. Artush/iStock/Getty Images Plus

Oddelek golosemenk Gnetophyta ima majhno število vrst (65), ki jih najdemo v treh rodovih: Efedra , Gnetum , in velvičija . Številne vrste iz rodu Efedra so grmi, ki jih lahko najdemo v puščavskih predelih Amerike ali v visokih, hladnih regijah himalajskih gora v Indiji. Gotovo Efedra vrste imajo zdravilne lastnosti in so vir dekongestivnega zdravila efedrina. Efedra vrste imajo vitka stebla in luskam podobne liste.

Gnetum vrste vsebujejo nekaj grmov in dreves, vendar je večina olesenelih trt, ki se vzpenjajo okoli drugih rastlin. Prebivajo tropski deževni gozdovi in imajo široke ploščate liste, ki so podobni listom cvetočih rastlin. Moški in ženski reproduktivni stožci so na ločenih drevesih in pogosto spominjajo na rože, čeprav niso. Tudi zgradba žilnega tkiva teh rastlin je podobna cvetoče rastline .

velvičija ima eno samo vrsto, W. mirabilis . Te rastline živijo samo v afriški puščavi Namibije. Zelo nenavadni so, saj imajo veliko steblo, ki ostane blizu tal, dva velika obokana lista, ki se med rastjo razcepita na druge liste, in velik, globok glavni koren. Ta rastlina lahko prenese ekstremno vročino puščave z najvišjo temperaturo 50 °C (122 °F), pa tudi pomanjkanje vode (1-10 cm letno). moški W. mirabilis storži so svetlo obarvani, moški in samice pa vsebujejo nektar za privabljanje žuželk.

Življenjski cikel golosemenk

Wikimedia Commons /CC BY 3.0 ' id='mntl-sc-block-image_2-0-21' />

Življenjski cikel iglavcev. Jhodlof, Harrison, Beentree, MPF in RoRo/ Wikimedia Commons /CC BY 3.0

V življenjskem ciklu golosemenk se rastline izmenjujejo med spolno in nespolno fazo. Ta vrsta življenjskega cikla je znana kot menjava generacij . Do produkcije gamet pride v spolni fazi oz generacija gametofita cikla. Spore se proizvajajo v nespolni fazi oz generacija sporofita . Za razliko od v nevaskularne rastline , prevladujoča faza rastlinskega življenjskega cikla vaskularnih rastlin je generacija sporophtye.

Pri golosemenkah je rastlinski sporofit prepoznan kot glavnina same rastline, vključno s koreninami, listi, stebli in storži. The celice rastlinskega sporofita so diploiden in vsebujejo dva kompleta kromosomi . Sporofit je odgovoren za proizvodnjo haploiden spore skozi proces mejoza . Spore, ki vsebujejo en popoln niz kromosomov, se razvijejo v haploide gametofiti . Rastlinski gametofiti tvorijo samca in samico gamete ki se ob oprašitvi združijo in tvorijo novo diploidno zigoto. Žigota dozori v nov diploidni sporofit in s tem zaključi cikel. Golosemenke večino svojega življenjskega cikla preživijo v fazi sporofita, preživetje generacije gametofitov pa je popolnoma odvisno od generacije sporofita.

Razmnoževanje golosemenk

Wikimedia Commons /CC BY 4.0 ' id='mntl-sc-block-image_2-0-25' />

Razmnoževanje golosemenk. CNX OpenStax/ Wikimedia Commons /CC BY 4.0

Ženske gamete (megaspore) nastajajo v strukturah gametofitov, imenovanih arhegonije ki se nahajajo v ovuliranih stožcih. Moške gamete (mikrospore) nastajajo v cvetni prah storžkov in se razvijejo v pelodna zrna. Nekatere vrste golosemenk imajo moške in ženske storže na istem drevesu, druge pa imajo ločena drevesa, ki proizvajajo moške ali ženske storže. Da lahko pride do opraševanja, morajo gamete priti med seboj v stik. To se običajno zgodi s prenosom vetra, živali ali žuželk.

Gnojenjepri golosemenkah se pojavi, ko zrna cvetnega prahu pridejo v stik z ženskim ovulom in vzklijejo. Semenčice se prebijejo do jajčeca znotraj ovule in oplodijo jajčece. Pri iglavcih in gnetofitih semenčice nimajo bičkov in morajo doseči jajčece s tvorbo cev za cvetni prah . Pri cikastih vrstah in ginkih semenčice z bički plavajo proti jajčecu za oploditev. Po oploditvi se nastala zigota razvije znotraj semena golosemenk in tvori nov sporofit.

Ključne točke

• Golosemenke so rastline brez cvetov, ki proizvajajo semena. Pripadajo podkraljestvu Embophyta .
• Izraz 'gimnosperm' dobesedno pomeni 'golo seme'. To je zato, ker semena, ki jih proizvajajo golosemenke, niso obdana z jajčnikom. Namesto tega se semena golosemenk nahajajo izpostavljena na površini listom podobnih struktur, imenovanih ovršni listi.
• Štirje glavni oddelki golosemenk so Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta in Gnetophyta.
• Golosemenke pogosto najdemo v zmernih gozdovih in borealnih gozdnih biomih. Pogoste vrste golosemenk so iglavci, cikade, ginki in gnetofiti.

Viri

Asaravala, Manish, et al. Triasno obdobje: tektonika in paleoklima. Tektonika triasne dobe , Paleontološki muzej Univerze v Kaliforniji, www.ucmp.berkeley.edu/mesozoic/triassic/triassictect.html.

Frazer, Jennifer. Ali so cikade družabne rastline? Scientific American Blog Network , 16. oktober 2013, blogs.scientificamerican.com/artful-amoeba/are-cycads-social-plants/.

Pallardy, Stephen G. Telo olesenele rastline. Fiziologija lesnatih rastlin , 20. maj 2008, str. 9–38., doi:10.1016/b978-012088765-1.50003-8.

Wagner, Armin et al. Lignifikacija in manipulacije z ligninom pri iglavcih. Napredek v botaničnih raziskavah , vol. 61, 8. junij 2012, str. 37–76., doi:10.1016/b978-0-12-416023-1.00002-1.​