sledovala linii dalšího vývoje sporofytu a redukce gametofytu. U semenných rostlin je nejdůležitější evoluční akvizice vnitřní oplodnění. Gametofyty těchto rostlin jsou prudce redukovány. Samičí gametofyt a gamety (vajíčka), které produkuje, neopouštějí megasporangium a zůstávají na mateřské rostlině (sporofyt). Extrémně redukovaný samčí gametofyt je obsažen v pylovém zrnu. Je velmi důležité, aby proces hnojení již nezávisel na přítomnosti kapalného vodného média.
Jednotkou rozmnožování v semenných rostlinách, jak název napovídá, je semeno. Semena, na rozdíl od spor, mají nejen plně vytvořený zárodek budoucího sporofytu, ale také rezervu živin nezbytných v prvních fázích jeho vývoje. Husté skořápky chrání semeno před nepříznivými přírodními faktory, které jsou pro většinu spór destruktivní.
Semenné rostliny se významně liší od sporových rostlin v tom, že: 1) Produkují semena; 2) Mít vnitřní oplodnění; 3) Vývoj embrya probíhá uvnitř vajíčka.
To jsou hlavní biologické přednosti semenných rostlin, které jim daly možnost přizpůsobit se suchozemským podmínkám a dosáhnout vyššího vývoje než bezsemenné vyšší rostliny.
Úspěšné dobytí půdy semennými rostlinami je tedy z velké části způsobeno dvěma aromorfózami (morfofyziologickými progresivními změnami v organismech) – vznikem semene a pylové láčky, které určovaly snížení pohlavní generace (haploidní gametofyt) s dalším zlepšením. nepohlavní generace (diploidní sporofyt).
1. Struktura oddělení: Existuje asi 700 druhů moderních nahosemenných rostlin. Oddělení zahrnuje šest tříd, z toho dvě zaniklé a ze zbývajících jsou nejpočetnější skupinou jehličnany (Pinopsida) – 50 rodů, 550 druhů.
Jehličnany vzkvétaly v období jury. Jehličnany jsou stálezelené rostliny s výjimkou modřínu a metasekvoje. Z nich jsou pravděpodobně nejznámější borovice – 90 druhů.
2. Distribuce : Nahosemenné rostliny jsou velmi staré rostliny. Pozůstatky jejich fosilií se nacházejí ve vrstvách devonského období paleozoické éry (před 350 miliony let). V současnosti jsou nahosemenné rostliny i přes relativně malý počet druhů rozšířené zejména na severní polokouli, kde tvoří rozsáhlé plochy jehličnatých lesů nazývaných tajga. Na rozsáhlých územích severní Eurasie a Severní Ameriky tvoří lesy, kde často dominuje jeden druh. Největší počet druhů borovice, jedle, smrku a modřínu se soustřeďuje u pobřeží Tichého oceánu, zejména v Číně. Na jižní polokouli jsou jehličnany nejhojnější v mírných oblastech Nového Zélandu, Austrálie a Jižní Ameriky.
3. Formy života : Dominuje sporofyt, nepohlavní generace je listnatá rostlina. V současnosti jsou nahosemenné stromy, keře, stromovité liány a dokonce i epifyty s monopodiálním větvením. Byliny byly zastoupeny pouze jedním spolehlivě známým druhem – Williamsoniella (z Bennitaceae). Mezi jehličnany jsou obři rostlinného světa. Například sekvojovec stálezelený (Kalifornie USA) dosahuje výšky 117 m při tloušťce kmene 11 m; mamutí strom – tloušťka kmene až 12 m a stáří až 4000 let; cypřiš bažinný – tloušťka kmene až 16 m. Rekord v dlouhověkosti vytvořila dlouhověkost borovice, nalezená ve východní Nevadě (USA), její stáří je přibližně 4900 let.
4. Kořenový systém : Embryonální primární kořen se obvykle změní na silný kořen a funguje po celý život. Často se vyvíjejí dvě formy kořenů: obvykle protáhlé a silně větvené a zkrácené. Právě posledně jmenované jsou mykorhizy. Kořenové chloupky jsou lokalizovány v úzké zóně. Adventivní kořeny jsou velmi vzácné (mezi primitivními zástupci).
5. Listy: mezi nahosemennými rostlinami se velmi liší počtem, velikostí a strukturou. Tvar listů může být jehličkovitý (jalovec, smrk, borovice, modřín), šupinatý (thuja, cypřiš). Jehličnaté listy mohou být uspořádány v přeslenech po jednom (smrk) nebo po dvou až osmi (borovice), spirálovitě uspořádané na stonku, šupinovité listy naproti. To, co vidíme u borovice ve formě trsu jehličí obklopeného šupinovitými listy, jsou zkrácené výhonky (brachyblasty). Ve struktuře listů je pozorována řada přizpůsobení ke snížení odpařování: tvar listu, silná kutikula, ponořené průduchy, které jsou v chladném období utěsněny pryskyřicí. Většina nahosemenných rostlin jsou stálezelené rostliny. Jehličí se vyměňuje po 3-4 letech (výjimkou je modřín opadavý). Ale borovice štětinová (Pinus longaeva) si může zachovat fotosyntetickou aktivitu až 45 let! Jehličnany mají mohutně vyvinutý sekundární xylém (dřevo), skládající se z 90–95 % z tracheid. Kůra a dřeň jsou špatně vyvinuté. Mnoho jehličnanů má v kůře, dřevě a listech pryskyřičné kanály obsahující esenciální oleje, pryskyřice a balzámy.
6. Sporangia : Specializovanými orgány, na kterých se sporangie vyvíjejí, jsou čípky, skládající se z osy a šupin. Na šupinách ženské šišky shora (foto 1) megasporangia jsou vajíčka a obsahují vajíčko. Na šupinách samčí šištice (mikrosporofyly – redukované výtrusné listy, které lze považovat za homology krytosemenných tyčinek) zespodu (foto 2) – mikrosporangia – prašníky, a obsahují pylová zrna. Jehličnany jsou jednodomé rostliny (méně často dvoudomé). Například borovice je jednodomá rostlina, samčí a samičí šištice se tvoří na stejné rostlině. Obvykle dosahuje výšky 50 m a dožívá se až 400 let. Sporulace nastává ve 30.-40. roce života, ale může k ní dojít i dříve. Sporofyly se shromažďují v kuželech dvou typů, které se od sebe ostře liší: samčí jsou reprezentovány panikulovitými „květenstvími“, samičí – osamělé.
(1)
(2)
Samčí čípek, který má elipsoidní tvar, 4-5 cm dlouhý, 3-4 cm v průměru, se tvoří v paždí šupiny v místě zkráceného výhonu a je výhonkem s dobře vyvinutou osou (tyčinka ), na kterých jsou spirálovitě uspořádány mikrosporofyly – redukované výtrusné listy. Lze je považovat za homology krytosemenných tyčinek. Na mikrosporofylech na spodní straně se tvoří mikrosporangia (prašníky).
Samičí šištice se tvoří na vrcholcích mladých výhonků, jsou větší a mají složitou strukturu. Na hlavní ose se v paždí krycích šupin tvoří tlusté šupiny se dvěma vajíčky na horní straně. Tyto šupiny se nazývají semenné šupiny. Samičí šiška je skupina metamorfovaných zkrácených bočních výhonků umístěných na společné ose.
7. Spory: Gymnospermy jsou heterosporní rostliny.
a) Uvnitř mikrosporangia na samčí šištičce se do podzimu tvoří velké množství mikrosporocytů – mateřských buněk mikrospor (2). Na jaře se redukčně dělí a tvoří haploidní mikrospory (z každé diploidní mateřské buňky se vytvoří čtyři haploidní mikrospory). Každá mikrospora je pokryta obalem – sporodermem, který se skládá z vnějšího exinu, což je speciální stabilní vysokomolekulární látka – sporopollinin a odolává nejen extrémním teplotám a chemickým vlivům, ale dokáže přežít i miliony let v geologických sedimentech. . Velmi často tato skořápka nese zvláštní výrůstky a sochařská zesílení. Vnitřní obal intine je tenký film z celulózy a pektinu, který uzavírá obsah mikrospory. Skořápky za sebou zaostávají a tvoří tzv dva vzduchové vaky. Počet mikrospor vytvořených na jedné rostlině je velmi velký.
a) samčí gametofyt (borový pyl)
b) samičí gametofyt (endosperm – n)
b) Mladý borový plod se skládá z jádra a jedné integumentu. Nucellus je v podstatě vajíčko. Ve střední části vajíčka (nucellus) je izolována jedna velká mateřská buňka megaspory, která se (připomínám) meioticky dělí a tvoří čtyři haploidní megaspory; tři z nich degenerují a zbývající se dělí opakovaně mitoticky, bez cytokineze. Jádra jsou umístěna ve vrstvě stěny a poté dochází k volné tvorbě buněk. Takto se tvoří mnohobuněčný samičí gametofyt (nazývá se primární endosperm u gymnospermů). Že. K tvorbě samičího gametofytu z megaspory dochází na samotném sporofytu.
9. Antheridia:
U mikrosporangií dochází ke klíčení mikrospor s následným vývojem redukovaného gametofytu. Kryty mikrospor zůstávají kryty pyl – samčí gametofyt. Nejprve se oddělí 2 prothalliální buňky. Po prvním dělení jsou prothalliální buňky přitlačeny ke stěně pylového zrna a zničeny. Zbývající buňka se dělí na vegetativní a antheridiální. Po dozrání pylu se mikrosporangia otevřou a pyl se vysype. Vzduchové vaky usnadňují přenos pylu větrem. K dalšímu vývoji samčího gametofytu dochází po opylení na samičích šiškách uvnitř vajíčka. Samčí gametofyty borovice tedy již jsou zcela bez antheridia.
10. Archegonia
V samičím čípku, uvnitř vajíčka, na mnohobuněčném samičím gametofytu se tvoří dvě vnější buňky (blízko vstupu do pylu). dvě vysoce redukované archegonie, ve kterém jsou dobře vyvinutá pouze vajíčka. Nad nimi jsou malé cervikální buňky a abdominální tubulární buňka, které jsou zničeny krátce před oplodněním.
11. Oplodnění.
K oplodnění může dojít pouze 20 měsíců po vytvoření vajíčka. Oplodnění předchází opylení – přenos pylu vzduchem do plodnic větrem. Hnojení v borovici není spojen s kapalným médiem – spermie je do vajíčka dodávána pomocí pylová láčka. Během opylení padá pyl na vajíčka umístěná otevřeně na samičím čípku a ulpívá na pylovém průchodu kvůli lepkavé tekutině, kterou vylučuje, a poté, když se kapalina odpaří, je vtažena do pylové komory přes pylový průchod (mikropyl). . Šiška zezelená, šupiny srůstají a dřevnatí. Pyl zůstává v klidu až do následujícího léta, kdy začíná klíčit. Exina praskne a intine obklopí pylová láčka vytvořená z vegetativní buňky pylového zrna, která nese spermie do archegonie, kde jedna z nich splyne s vajíčkem. Děje se to následovně: po opylení se šupiny samičí šištice uzavřou, zezelenají, srostou, zdřevnatí a samčí gametofyt pokračuje ve vývoji na megasporangiu. Když samčí gametofyt roste směrem k archegoniu, vegetativní buňka se vyvine do pylové láčky a antheridiová buňka tvoří dvě buňky: stopkovou buňku a spermatogenní buňku. Přesouvají se do pylové láčky a dosáhnou archegonium podél ní. Z jádra spermatogenní buňky se bezprostředně před oplodněním tvoří samčí gamety bez bičíků. Po dosažení vajíčka je pylová láčka zničena a jedna ze spermií splyne s vajíčkem a druhá se zbytky vegetativní buňky a stonkové buňky odumírají.
12. Embryo : Z oplozeného vajíčka – zygoty (2n) se vyvine embryo, zásobené výživou haploidní tkáň samičího gametofytu (n) (endosperm), obklopená obalem vajíčka (2 n) – SEED.
Zárodek borovice se skládá ze suspenze (útvar, kterým je zárodek připojen ke skořápce zárodečného vaku), kořene, hypokotylu, 3-15 děložních listů a vrcholových meristémů (kořen a výhonek).
13. Reprodukce
Rostliny mají dva hlavní způsoby rozmnožování: pohlavní a nepohlavní. Jedním typem nepohlavní reprodukce je sporulace. Při sporulaci se z mateřského organismu uvolňuje specializovaná buňka – výtrus, který slouží k rozmnožování a usazování rostlin. Spóra vyklíčí, aniž by se předtím spojila s jinou buňkou. U všech vyšších rostlin se v důsledku meiózy tvoří spory, tzn. mají haploidní sadu chromozomů. Existují mikro- a megaspory, které se vyvíjejí v mikro- a megasporangii. U semenných rostlin ztratily mikro- a megaspory svou rozptylovou funkci, ale jejich tvorba zůstává nezbytnou fází reprodukčního cyklu. Jedním z obecných vzorů, které jsou vlastní reprodukci rostlin, je změna jejich životního cyklu nepohlavních a pohlavních generací, tzn. střídání generací.
Abychom shrnuli řečené, je třeba ještě jednou poznamenat, že borové šišky se kladou na začátku zimy, na jaře dochází k opylení a v následujícím roce k oplodnění. Zrání samičích šišek a padání semen je dokončeno během následujícího podzimu. Životní cyklus samičí šišky tedy trvá tři vegetační období. Klíčení semen probíhá za příznivých podmínek s nástupem jara v mírném klimatickém pásmu.
14. Hodnota
1) Jehličnany tvoří přírodní krajiny – tajgu na rozlehlých územích kontinentů. Jejich význam v životě přírody a v hospodářské činnosti člověka je velký.
2) Jsou nejdůležitější složkou biogeocenóz, mají obrovský vodohospodářský a protierozní význam.
3) Jehličnaté rostliny poskytují většinu stavebního dřeva a jsou výchozím materiálem pro diverzifikovaný lesnický průmysl.
4) Z jehličnanů se získává viskóza, hedvábí, celulóza, sponky, balzámy a pryskyřice, borová vlna a kafr, alkohol a kyselina octová, kalafuna a terpentýn, tříselné extrakty atd., jakož i potravinářské výrobky a vitamíny.
5) Semena některých araukárií, cedru a sibiřské borovice obsahují až 79 % oleje, který se blíží provensálskému a mandlovému oleji.
6) Pro lékařský průmysl slouží jehličnany jako suroviny pro získávání nejen vitamínů, ale také drogy pinobin (protikřečový prostředek). Výtažky z jehličnanů se používají k léčivým koupelím.
7) Mnoho druhů jehličnanů se v lidovém léčitelství používá k léčbě tuberkulózy, nervových poruch, onemocnění ledvin, onemocnění močového měchýře, hemeroidů, hluchoty a jako prostředek proti lepře.
8) Jehličí a mladé výhonky některých jehličnanů jsou nenahraditelnou zimní potravou pro losy, tetřevy se živí jehličím a mnoho zvířat a ptáků se živí semeny sibiřského cedru (stejně jako semeny jiných jehličnanů). Jalovcové šišky jsou potravou pro tetřívka. Tisové dřevo se používá k výrobě drahých řemesel a v nábytkářském průmyslu, téměř není náchylné k hmyzu.
Výtrus je buňka rostlin nebo hub, která slouží k jejich rozmnožování a šíření. Bakteriální spory jsou zvláštní formou stavu živé bakterie, ve kterém může přežívat za nepříznivých podmínek.
2. Jakou roli hrají spory v životě rostlin?
Spory hrají důležitou roli v životě mnoha rostlin. S jejich pomocí se rostliny rozmnožují a šíří po celé zemi.
3. Které rostliny jsou klasifikovány jako nižší? Jak se liší od těch vyšších? Které rostliny produkují semena?
Řasy jsou klasifikovány jako nižší rostliny, protože nemají tkáně a orgány (stonky, listy, kořeny). Vyšší rostliny mají rozdělení na orgány: kořen, stonek, listy. Orgány vyšších rostlin jsou tvořeny různými typy pletiv. Semena se tvoří ve vyšších nesporných rostlinách (nahosemenné a krytosemenné)
Otázky na konci odstavce
1. Proč dostaly nahosemenné rostliny toto jméno?
Nahosemenné dostaly své jméno, protože jejich semena leží otevřená na povrchu šupin šišek.
2. Jaké jsou hlavní vlastnosti nahosemenných rostlin? Jak se jejich stavba liší od stavby kapradin?
Nahosemenné jsou výhradně suchozemské stálezelené, vzácně opadavé stromy, keře nebo liány.
Nahosemenné rostliny mají stonek, kořen a listy. Tvoří semena, kterými se rozmnožují a šíří.
Rozdíl mezi nahosemennými a kapradinami je ten, že nahosemenné mají kořen, zatímco kapradiny mají oddenek (podzemní výhon); Nahosemenné mají stálezelené listy – jehlice a kapradiny mají listy; Nahosemenné produkují semena, kterými se rozmnožují, a kapradiny produkují výtrusy.
3. Jaké nahosemenné znáš?
Znám tyto nahosemenné rostliny: smrk, jedle, borovice, túje, jalovec, modřín.
4. Porovnejte vnější stavbu borovice a smrku. V jakých podmínkách rostou borovice a smrky?
Borovice a smrk mají podobnou strukturu: kořen, stonek, listy-jehly. U borovic rostoucích na hustých půdách je hlavní kořen dobře vyvinutý a jde hluboko. U borovic rostoucích na písčitých půdách se vedle hlavního kořene vyvíjejí postranní kořeny blízko povrchu půdy. Šíří se daleko do stran kmene stromu.
Hlavní kořen smrku je špatně vyvinutý. Boční kořeny se nacházejí v povrchových vrstvách půdy, takže vítr někdy smrky povaluje a vyvrací je.
Kmeny borovic jsou vysoké, štíhlé, jako sloupy, jejichž větve zůstávají jen u vrcholků, takže propouštějí hodně světla. A na otevřených plochách se šíří borovice. Koruna smrku je pyramidálního tvaru, zachovány jsou i nejnižší větve.
Jehlice borovice jsou dlouhé (až 5-7 cm), ostré, na jedné straně vypouklé a na druhé zaoblené, sedí po dvou. Smrkové jehlice jsou krátké, tvrdé, ostré, čtyřstěnné, sedí jednotlivě a pokrývají celou větev.
Borovice a smrky produkují dva druhy šišek – samčí a samičí.
Za příznivých podmínek dosahují borovice výšky 30-40 m a dožívají se až 350-400 let. Smrk se dožívá až 250 let, dosahuje výšky 40 metrů.
Borovice jsou fotofilní a rostou v suchých borových lesích (borové lesy). Jsou nenáročné, lze je nalézt na píscích, v bažinách, v křídových horách a dokonce i na holých skalách, v jejichž puklinách zakořeňují.
Smrk je druh odolný vůči stínu. Ve smrkových lesích je šero, pod stromy není žádný podrost a trav je velmi málo. Smrk dobře roste pouze v živinami bohaté, dobře navlhčené půdě.
5. Proč spodní větve borovice v lese odumírají, zatímco smrkové větve jsou pokryty jehličím?
Smrk je druh snášející stín, v hustém lese jsou zachovány i nejspodnější větve.
Borovice jsou světlomilné rostliny. Za špatných světelných podmínek v lese se spodní větve špatně vyvíjejí nebo odumírají.
6. Jaký je význam nahosemenných rostlin?
Jehličnaté rostliny procesem fotosyntézy tvoří organické látky, absorbují oxid uhličitý a uvolňují kyslík.
Jehličnaté rostliny vylučují speciální látky – fytoncidy, které potlačují rozvoj mnoha škodlivých bakterií v lese a jeho okolí.
Modřínové, smrkové a borovicové dřevo se používá jako hodnotný stavební a okrasný materiál. Chemickou úpravou se z borovicového dřeva získávají umělá vlákna podobná hedvábným nitím. Papír je vyroben ze smrkového dřeva. Dobrý jedlý cedrový olej se získává ze semen sibiřské borovice.
Myslet si
Proč se mnoho sanatorií a rekreačních domů nachází v borových lesích a jehličnaté rostliny jsou vysazeny na území zdravotnických zařízení?
Jehličnaté rostliny jsou nejen producenty kyslíku, ale také emitují speciální látky – fytoncidy, které potlačují vývoj mnoha škodlivých bakterií. Díky těmto vlastnostem se vzduch na území sanatorií, domovů důchodců a zdravotnických zařízení stává čistším.
Úkoly pro zvědavce
1. Zjistěte, ve kterých měsících roku dochází ve vaší oblasti ke zrání a šíření semen borovice a smrku.
U nás dozrávají semena smrku v říjnu-listopadu, semena borovice v listopadu. Semena zůstávají celou zimu v šiškách a v březnu až dubnu se rozptýlí.
2. V květnu – červnu pozorujte vývoj mladých výhonků borovice nebo smrku z pupenů. Dávejte pozor na umístění šišek na výhoncích.
Mladé borové výhonky
smrkové mladé výhonky
U borovic jsou samičí jednotlivé šišky umístěny na koncích mladých výhonků a samčí šištice jsou umístěny na spodní části výhonku.
U smrků jsou samičí šištice umístěny svisle na koncích ročních výhonů, zatímco samčí šištice jsou umístěny na výhonku pod samičími.
Questy
Zjistěte, jaké další nahosemenné rostliny se používají při léčbě nemocí. Připravte zprávu o léčivých vlastnostech nahosemenných rostlin a diskutujte o ní ve třídě.
Léčivé vlastnosti nahosemenných rostlin
Léčivé vlastnosti jehličnatých stromů se vyznačují řadou jedinečných protizánětlivých a dezinfekčních, spazmolytických, hemostatických a hemostoračních schopností.
Vzduch v jehličnatém lese je nasycený fytoncidy – biologicky aktivními látkami, které mají schopnost ničit patogeny. Škodlivě působí i na bacila tuberkulózy, proto se tuberkulózní sanatoria budují většinou v borových lesích. Chůze v jehličnatém lese aktivuje výměnu plynů v plicích a v důsledku toho zlepšuje dýchání.
Jehličí rostlin obsahuje minimálně 200 mg% vitamínu C – stejné množství jako v černém rybízu a rakytníku a 7x více než v citronech. Jehličí obsahuje kromě vitaminu C také provitamin A (karoten), vitaminy E, K, P, B1, B2, B6, PP a H. Složením jehličí nejenže nezaostává za lékárenskými multivitaminy, ale také je předčí, protože obsahují všechny přírodní vitamíny. Je to vynikající lék na nedostatek vitamínů.
Pryskyřice z jehličnanů je známým antiskorbutikem, posiluje zuby a dásně, dezinfikuje dutinu ústní.
K dezinfekci se používají jehličnaté odvary. Vnější prostředky pro odstranění zánětlivých procesů, hojení ran, prasklin a škrábanců jsou dobře známé. Jehličí je součástí přípravku po holení, tónování.
Koupel s extraktem z borovice vám pomůže relaxovat, omladit a posílit tělo. Jehličí je také považováno za starověkou metodu prevence plešatosti. Léčivé vlastnosti jehličí působí na odstranění akné a jsou předepisovány pro některá kožní onemocnění.
Američtí vědci prokázali, že látky ze skupiny tříslovin, které jsou obsaženy v šiškách, mohou díky své schopnosti bránit odumírání mozkových buněk pomoci při léčbě mozkových příhod.
