Гимносеменните са най-древните семенни растения на нашата планета. Те изиграха важна роля в развитието на дивата природа и продължават да заемат значителна позиция в живота на Земята. Добре познатите ни смърч, бор, ела, туя, тис или лиственица и малко познати велвичия, сага или гинко - всичко това са представители на групата, наречена "Gymnosperms". Ще разгледаме тяхната структура и възпроизвеждане по-късно в статията.
Произход и възраст
Голосеменните са на 350 милиона години. Те се появяват в горния девон (палеозой) и в началото на мезозойската ера вече са достигнали своя връх. Предполага се, че техният произход е свързан с постепенната еволюция на спорите - папрати. В сравнение с тях новите растителни видове вече са имали яйцеклетки и поленови зърна, които са участвали пряко в образуването на семето. Имаше редица предимства, които имаха голосеменните:
- възпроизвеждането се проведе безводно участие;
- обвивката на семената и доставката на хранителни вещества гарантират безопасността на разсада.
По тези причини след кратко време зелената покривка на планетата вече беше предимно голосеменни, чиято структура и размножаване допринесоха за успешното развитие на нови територии и екологични ниши.
Сградни характеристики
Найменуваните растения растат предимно под формата на дървета и храсти, по-често - вечнозелени и рядко - широколистни. Понякога те могат да достигнат огромни размери (секвойя, кедър). По-голямата част от листата им са игловидни или имат вид на люспи. Те се наричат игли и съдържат канали от смола.
Дървото съставлява по-голямата част от багажника. Съдържа кухи мъртви клетки с перфорирани стени – трахеиди. Тяхното присъствие е специфичен признак за тази група растения. Чрез тях се осъществява възходящият поток на водата от корена към листата.
В допълнение към трахеидите, дървесината на голосеменните растения съдържа и смолни канали. Ето защо представителите на растенията от тази група лесно се разпознават по ароматната иглолистна миризма. Смолата импрегнира дървото, което го предпазва от гниене. Поради това сред иглолистните дървета има много столетници. Например някои секвои са на около 3000 години.
Най-важното еволюционно предимство, което имат голосеменните растения, е размножаването без участието на капкова влага и наличието на образувания, които действат като репродуктивни органи.
Репродуктивни органи на голосеменни растения
Липсата на цветя е ключова характеристика, притежавана от голосеменните растения. Възпроизвеждането на тези растения става с участието на шишарки или стробилус. Тези образувания са лесни за разпознаване по бор, смърч, ела, лиственица и други представители на иглолистни дървета. Те могат да бъдат наречени органи на половото размножаване.
Обикновено шишарките са от различен пол - те могат да бъдат мъжки и женски и разположени на едно и също растение (еднодомни), или на различни (двудомни), различни по размер и цвят.
Мъжките пъпки се наричат микростробили, а женските пъпки се наричат мегастробили. Стробила е съкратен и видоизменен летораст, върху който са разположени спорофилите - модифицирани листа. Прашецът узрява в микростробили. В мегастробилите - овули.
Особености на размножаването на голосеменни растения
Обикновено процесът на размножаване на голосеменните растения се разглежда на примера на белия бор. Това е еднодомно растение, т.е. мъжки и женски шишарки се развиват на едно и също дърво. Първите от тях са по-едри, червеникави на цвят. Вторите са малки, зеленикави или синкави.
Схемата за размножаване на голосеменните растения е доста проста. Когато прашецът узрее в микростробили, той се разлива, разпространява се от вятъра и може да пътува на дълги разстояния. За да направите това, всяко поленово зърно е оборудвано със специални устройства - торбички за прашец. Прахови частици падат върху яйцеклетките, които се развиват върху мегастробилите. Ето как става опрашването.
Обикновено пада в края на пролетта или началото на лятото. опрашениженски шишарки се затварят, люспите им се слепват със смола. Оплождането става в яйцеклетките вътре в затворените конуси.
Как се случва оплождането
Вътре в яйцеклетката е женският гаметофит или ембрионална торбичка, която преминава през няколко етапа на съзряване. Поленът навлиза в поленовия вход на яйцеклетката, той започва да покълва в поленова тръба към архегониума (от гръцки arche - "начало", gone - "майчина утроба"). Тази формация съдържа яйце. Общо две от тях се развиват в яйцеклетката, но само една претърпява оплождане.
Към този момент две сперматозоиди вече бяха узрели в поленовото зърно и започнаха да се движат по растящата тръба. Когато един от сперматозоидите достигне яйцеклетката, настъпва оплождане. Вторият сперматозоид умира. След сливането на две зародишни клетки се образува семенен ембрион - зигота. Самата яйцеклетка се превръща в семе. Покълвайки, той ще използва запасите от хранителни вещества.
Ето как се размножават голосеменните. Схемата на този процес е показана на снимката.
Разкъсване и разпръскване на семена
След оплождането започва узряването на семената. При белия бор и двата процеса продължават 2 години. Когато узреят, шишарките се вдървесяват и променят цвета си. Постепенно люспите им се отварят и от тях се изсипват семена.
Голосеменните не образуват плодове. Но за да се разпространи до голяма степенразстояние, семената имат специални приспособления - птеригоидни ципести израстъци, лесно пренасяни от вятъра.
Ако външните условия не са благоприятни за покълване, семето може да почива дълго време преди оптималните температурни условия. Именно тези характеристики позволяват на голосеменните да достигнат голям брой видове и да се разпространят на големи площи.
Броят на видовете и представителите
Описаната група има около 600-700 вида. Не всички от тях са оцелели до наши дни, някои представители съществуват само във вид на вкаменелости. Например:
- cordaite;
- бенетит;
- семена папрати.
Останалите представители са разпространени по цялото земно кълбо и растат във всички климатични зони: от южните тропически (саго палми) до студените северни ширини (кедър, лиственица, смърч, бор).
Най-древният представител на голосеменните растения, който съществува и до днес, е гинко билоба (biloba). Това растение се нарича жива вкаменелост, тъй като расте на планетата още от мезозойската ера, както се вижда от множество отпечатъци в отлаганията на древни скали.
Еволюционно развитие
Първите голосеменни растения, възникнали през палеозойската ера, имат редица предимства, които им позволяват да заемат доминираща позиция на планетата по това време. Тези еволюционно нови характеристики се наричат ароморфози и ви позволяват да достигнетеново ниво в развитието на нови територии и екологични ниши. Има няколко такива характеристики, които имат голосеменните:
- Възпроизвеждането се извършва без участието на водната среда. Това направи възможно заселването на големи площи на сушата.
- Оплождането става вътре в яйцеклетката и е защитено от външни влияния - такива характеристики на размножаването на голосеменните растения гарантират по-голяма безопасност на бъдещото растение.
- Появата на семето направи възможно осигуряването на бъдещия ембрион със защитни обвивки (семенна кора) и доставка на храна (ендосперма), което от своя страна увеличи броя на растенията в тази група.
Именно тези черти ги отличават от техните предци - папратите. Следващият и днес последен етап от еволюционното развитие на растителния свят е появата на покритосеменни растения.
Значение на голосеменните растения
Ролята на голосеменните растения трудно може да бъде надценена. Именно те запълват около една трета от горите в света, участващи в пречистването на въздуха и постоянното обновяване на кислорода. В допълнение, появата и широкото разпространение на растенията, произвеждащи кислород на планетата, доведе до появата на други организми, които могат да използват този газ при дишането си.
Иглолистните дървета са основните доставчици на дървесина за различни сфери на човешкия живот. Тази суровина се използва активно в производството на мебели, строителството, корабопроизводството и други стратегически важни области на икономическа дейност. Дървесните влакна от смърч са особено ценни при производството на висококачествена хартия.
Голосеменните се използват широко в медицината. Специални вещества - фитонциди, отделяни от почти всички иглолистни дървета, са в състояние да пречистят въздуха от патогенни микроби. Поради тази причина повечето санаториуми и здравни курорти са построени на територията на иглолистни гори. Такава терапия може значително да облекчи или премахне много белодробни заболявания.
