Kas yra gimnasėkliai?

Gimnosėkliai: Cycad spurgai. Maxfocus / iStock / Getty Images Plus

Gimnosėkliai yra bežiedžiai augalai, auginantys kūgius ir sėklas. Terminas „gymnosperm“ pažodžiui reiškia „pliką sėklą“, nes gimnosėklių sėklos nėra uždengtos kiaušidėje. Atvirkščiai, jie sėdi atviri į lapus panašių struktūrų, vadinamų šepetėliais, paviršiaus. Gimnosėkliai yra subkaralystės kraujagysliniai augalai Embyophyta ir apima spygliuočius, cikadus, ginkmedžius ir gnetofitus. Kai kurie iš labiausiai atpažįstamų šių sumedėjusių krūmų ir medžių pavyzdžių yra pušys, eglės, eglės ir ginkmedžiai. Gimnosėklių gausu vidutinio klimato miškuose ir borealinis miškas biomas su rūšimis, kurios gali toleruoti drėgnas ar sausas sąlygas.

Skirtingai nei gaubtasėkliai , gimnasėkliai neduoda gėlių ar vaisių. Manoma, kad jie yra pirmieji kraujagysliniai augalai, apsigyvenę žemėje, atsiradę triaso laikotarpiu maždaug prieš 245–208 milijonus metų. Vystymasis a kraujagyslių sistema galintis transportuoti vandenį per visą augalą, įgalino gimnasėklių sausumos kolonizaciją. Šiandien yra daugiau nei tūkstantis gimnasėklių rūšių, priklausančių keturiems pagrindiniams skyriams: Spygliuočiai , Cycadophyta , Ginkgophyta , ir Gnetophyta .

Spygliuočiai

Gimnosėkliai: Cycad spurgai. Maxfocus / iStock / Getty Images Plus

The Spygliuočiai skyriuje yra spygliuočiai , kurie turi didžiausią rūšių įvairovę tarp gimnasėklių. Daugumaspygliuočiaiyra visžaliai (išlaiko savo lapus ištisus metus) ir apima vienus didžiausių, aukščiausių ir seniausių medžių planetoje. Spygliuočių pavyzdžiai yra pušys, sekvojos, eglės, spygliuočiai ir eglės. Spygliuočiai yra svarbus ekonominis medienos ir iš medienos gaminamų produktų, tokių kaip popierius, šaltinis. Gimnosėkmių mediena laikoma spygliuočių mediena, skirtingai nuo kai kurių gaubtasėklių kietmedžio.

Žodis spygliuočiai reiškia „kūgio nešėjas“, būdinga spygliuočiams būdinga savybė. Kūgiuose yra vyriškos ir moteriškos spygliuočių reprodukcinės struktūros. Dauguma spygliuočių yra vienanamis , tai reiškia, kad ant to paties medžio galima rasti ir vyriškų, ir moteriškų kūgių.

Kitas lengvai atpažįstamas spygliuočių bruožas yra jų spygliuočiai lapai . Įvairios spygliuočių šeimos, pvz Pinaceae (pušys) ir Cupressaceae (kiparisai), išsiskiria pagal esamų lapų rūšį. Pušys turi pavienius į spyglius panašius lapus arba spygliuočių lapų netvarką išilgai stiebo. Kiparisai turi plokščius, į žvynus panašius lapus išilgai stiebų. Kiti genties spygliuočiai Agatis turi storus, elipsės formos lapus ir genties spygliuočius Nageia turi plačius, plokščius lapus.

Spygliuočiai yra ryškūs taigos miško biomo nariai ir yra prisitaikę gyventi šaltoje borealinių miškų aplinkoje. Dėl aukštų, trikampių medžių formos sniegas lengviau nukrenta nuo šakų ir neleidžia joms lūžti veikiant ledo svoriui. Spygliuočių lapų spygliuočiai taip pat turi vaškinį lapų paviršių, kuris padeda išvengti vandens praradimo esant sausam klimatui.

Cycadophyta

Sago palmės (Cycads), Kyushu, Japonija. Schafer & Hill /Moment Mobile / Getty Images

The Cycadophyta gimnasėklių skyriui priklauso cikadai. Cikadai randami atogrąžų miškuose ir subtropiniuose regionuose. Šie visžaliai augalai turi į plunksnas panašią lapų struktūrą ir ilgus stiebus, kurie išskleidžia didelius lapus per storą, sumedėjusį kamieną. Iš pirmo žvilgsnio cikados gali būti panašios į palmes, tačiau jos nėra susijusios. Šie augalai gali gyventi daugelį metų ir turėti lėtą augimo procesą. Pavyzdžiui, karaliaus Sago palmei gali prireikti iki 50 metų, kad ji pasiektų 10 pėdų.

Skirtingai nuo daugelio spygliuočių, cikadų medžiai išaugina tik vyriškus kūgius (gamina žiedadulkes) arba moteriškus kūgius (augina kiaušialąstes). Kūgius gaminančios cikadų patelės išaugins sėklas tik tuo atveju, jei netoliese yra patinas. Cikadų apdulkinimas daugiausia priklauso nuo vabzdžių, o gyvūnai padeda išsklaidyti savo dideles, spalvingas sėklas.

Cikadų šaknis kolonizuoja fotosintetinės bakterijos cianobakterijos. Šie mikrobai gamina tam tikrus nuodus ir neurotoksinus, kurie kaupiasi augalų sėklose. Manoma, kad toksinai apsaugo nuobakterijosir grybelinė parazitai. Nurijus cikadų sėklos gali būti pavojingos naminiams gyvūnėliams ir žmonėms.

Ginkgophyta

Tai aukštyn žvelgiantis ginkmedžio šakų ir lapų vaizdas rudenį. Benjaminas Torode / Moment / Getty Images

Ginkgo biloba yra vieninteliai išlikę augalai Ginkgophyta gimnosėklių pasiskirstymas. Šiandien natūraliai augantys ginkmedžiai yra išskirtiniai Kinijoje. Ginkmedžiai gali gyventi tūkstančius metų ir jiems būdingi vėduokliški, lapuočių lapai, kurie rudenį pagelsta. Ginkgo biloba yra gana dideli, o aukščiausi medžiai siekia 160 pėdų. Senesni medžiai turi storus kamienus ir gilias šaknis.

Ginkmedžiai klesti gerai saulės apšviestose vietose, kuriose yra daug vandens ir daug dirvožemio drenažo. Kaip ir cikadai, ginkmedžio augalai gamina vyriškus arba moteriškus kūgius ir turi spermos ląsteles, kurios naudojasi žvyneliai plaukti link kiaušinėlio patelės kiaušialąstėje. Šie patvarūs medžiai yra atsparūs ugniai, kenkėjams ir ligoms, jie gamina chemines medžiagas, kurios, kaip manoma, turi gydomąją vertę, įskaitant keletą flavinoidai ir terpenai pasižymi antioksidacinėmis, priešuždegiminėmis ir antimikrobinėmis savybėmis.

Gnetophyta

Šiame paveikslėlyje pavaizduotas gymnospermas Welwitschia mirabilis, randamas tik Afrikos dykumoje Namibijoje. Artush / iStock / Getty Images Plus

Gymnosperm skyrius Gnetophyta turi nedaug rūšių (65), aptinkamų trijose gentyse: Efedra , Gnetum , ir Velvicija . Daugelis rūšių iš genties Efedra yra krūmai, kuriuos galima rasti dykumose Amerikoje arba aukštuose, vėsiuose Himalajų kalnų regionuose Indijoje. Tam tikras Efedra rūšys pasižymi gydomosiomis savybėmis ir yra dekongestantinio vaisto efedrino šaltinis. Efedra rūšys turi plonus stiebus ir į žvynus panašius lapus.

Gnetum rūšyse yra keletas krūmų ir medžių, tačiau dauguma jų yra sumedėję vynmedžiai, kurie laipioja aplink kitus augalus. Jie gyvena atogrąžų miškai ir turėti plačius, plokščius lapus, panašius į žydinčių augalų lapus. Vyriški ir moteriški reprodukciniai kūgiai yra ant atskirų medžių ir dažnai primena gėles, nors taip nėra. Šių augalų kraujagyslių audinių struktūra taip pat panaši į žydintys augalai .

Velvicija turi vieną rūšį, W. mirabilis . Šie augalai gyvena tik Afrikos dykumoje Namibijoje. Jie labai neįprasti tuo, kad turi didelį stiebą, kuris lieka arti žemės, du didelius išlenktus lapus, kurie augdami skyla į kitus lapus, ir didelę, gilią liemeninę šaknį. Šis augalas gali atlaikyti didžiulį dykumos karštį iki 50 °C (122 °F), taip pat vandens trūkumą (1–10 cm per metus). Patinas W. mirabilis spurgai yra ryškios spalvos, o tiek vyriškuose, tiek moteriškuose kūgiuose yra nektaro, kad pritrauktų vabzdžius.

Gymnosperm gyvavimo ciklas

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

Spygliuočių gyvavimo ciklas. Jhodlofas, Harrisonas, Beentree, MPF ir RoRo/ Wikimedia Commons /CC BY 3.0

Gymnospermo gyvavimo cikle augalai pakaitomis keičia seksualinę fazę ir nelytinę fazę. Šis gyvenimo ciklas yra žinomas kaip kartų kaitaliojimas . Gametų gamyba vyksta seksualinėje fazėje arba gametofitų karta ciklo. Sporos gaminami nelytinėje fazėje arba sporofitų karta . Skirtingai nei in nekraujagysliniai augalai , dominuojanti kraujagyslių augalų gyvavimo ciklo fazė yra sporoftijų karta.

Gimnosėkliuose augalo sporofitas pripažįstamas kaip didžioji augalo dalis, įskaitant šaknis, lapus, stiebus ir spurgus. The ląstelės augalų sporofitai yra diploidas ir turi du pilnus rinkinius chromosomos . Sporofitas yra atsakingas už jo gamybą haploidas sporos per procesą mejozė . Sporos, turinčios vieną pilną chromosomų rinkinį, virsta haploidinėmis gametofitai . Augalų gametofitai gamina patinus ir pateles gametos kurios apdulkinant susijungia ir sudaro naują diploidinį zigotą. Zigota subręsta į naują diploidinį sporofitą, taip užbaigdama ciklą. Gimnosėkliai didžiąją savo gyvenimo ciklo dalį praleidžia sporofitų fazėje, o gametofitų kartos išlikimas visiškai priklauso nuo sporofitų kartos.

Gymnosperm reprodukcija

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

Gymnosperm reprodukcija. CNX OpenStax/ Wikimedia Commons /CC BY 4.0

Moteriškos lytinės ląstelės (megasporos) gaminamos gametofitų struktūrose, vadinamose archegonija esančios ovuliacijos kūgiuose. Vyriškos lytinės ląstelės (mikroporos) gaminamos žiedadulkės spurgai ir išsivysto į žiedadulkių grūdelius. Kai kurios gimnazistų rūšys turi vyriškus ir moteriškus kūgius ant to paties medžio, o kitose yra atskiri vyriški arba moteriški kūgiai. Kad įvyktų apdulkinimas, gametos turi liestis viena su kita. Tai paprastai įvyksta per vėją, gyvūnus ar vabzdžius.

Tręšimasgimnasėkliuose atsiranda, kai žiedadulkės susiliečia su patelės kiaušialąste ir sudygsta. Spermos ląstelės patenka į kiaušialąstę kiaušialąstės viduje ir apvaisina kiaušinėlį. Spygliuočiuose ir gnetofituose spermatozoidų ląstelės neturi žvynelių ir turi pasiekti kiaušinėlį susidarant a žiedadulkių vamzdelis . Cikadų ir ginkmedžių spermatozoidai plaukia link kiaušinėlio apvaisinti. Apvaisinimo metu susidaręs zigotas vystosi gimnosėklos sėkloje ir sudaro naują sporofitą.

Pagrindiniai klausimai

• Gimnosėkliai yra bežiedžiai, sėklą duodantys augalai. Jie priklauso subkaralystei Embophyta .
• Terminas „gymnosperm“ pažodžiui reiškia „pliką sėklą“. Taip yra todėl, kad gimnosėklių išaugintos sėklos nėra apgaubtos kiaušidėje. Vietoj to, gimnosėklių sėklos sėdi atviros į lapus panašių struktūrų, vadinamų šluotelėmis, paviršiuje.
• Keturi pagrindiniai gimnasėklių skyriai yra spygliuočiai, spygliuočiai, ginkgofitai ir gnetofitai.
• Gimnosėkliai dažnai aptinkami vidutinio klimato miškuose ir borealiniuose miškų biomuose. Įprasti gimnasėklių tipai yra spygliuočiai, cikadai, ginkmedžiai ir gnetofitai.

Šaltiniai

Asaravala, Manish ir kt. Triaso periodas: tektonika ir paleoklimatas. Triaso periodo tektonika , Kalifornijos universiteto paleontologijos muziejus, www.ucmp.berkeley.edu/mesozoic/triassic/triassictect.html.

Freizeris, Jennifer. Ar Cycads yra socialiniai augalai? Scientific American Blog Network , 2013 m. spalio 16 d., blogs.scientificamerican.com/artful-amoeba/are-cycads-social-plants/.

Pallardy, Stephen G. Sumedėjusio augalo kūnas. Sumedėjusių augalų fiziologija , 2008 m. gegužės 20 d., p. 9–38., doi:10.1016/b978-012088765-1.50003-8.

Wagneris, Arminas ir kt. Lignifikacija ir lignino manipuliacijos spygliuočiuose. Botanikos tyrimų pažanga , t. 61, 2012 m. birželio 8 d., p. 37–76., doi:10.1016/b978-0-12-416023-1.00002-1.​