Jakie są nagonasienne?

Nagonasienne: szyszki sagowce. Maxfocus/iStock/Getty Images Plus

Nagonasienne to bezkwiatowe rośliny, które wytwarzają szyszki i nasiona. Termin nagonasiennych dosłownie oznacza „nagie nasiona”, ponieważ nasiona nagonasienne nie są zamknięte w jajniku. Raczej siedzą odsłonięte na powierzchni podobnych do liści struktur zwanych przylistkami. Nagonasienne to rośliny naczyniowe podkrólestwa Embyophyta i obejmują drzewa iglaste, sagowce, miłorzęby i gnetofity. Niektóre z najbardziej rozpoznawalnych przykładów tych drzewiastych krzewów i drzew to sosny, świerki, jodły i miłorzęby. Nagonasienne są obfite w lasach umiarkowanych i lasy borealne biomy z gatunkami, które tolerują wilgotne lub suche warunki.

w odróżnieniu okrytozalążkowe , nagonasienne nie wytwarzają kwiatów ani owoców. Uważa się, że są one pierwszymi roślinami naczyniowymi zamieszkującymi ląd, które pojawiły się w triasie około 245-208 mln lat temu. Rozwój układ naczyniowy zdolne do transportu wody w całej roślinie umożliwiły kolonizację gruntów nagonasiennych. Obecnie istnieje ponad tysiąc gatunków nagonasiennych należących do czterech głównych działów: Coniferophyta , Cycadophyta , Ginkgophyta , oraz Gnetofita .

Coniferophyta

Nagonasienne: szyszki sagowce. Maxfocus/iStock/Getty Images Plus

The Coniferophyta podział zawiera drzewa iglaste , które mają największą różnorodność gatunkową wśród nagonasiennych. Bardzodrzewa iglastesą wiecznie zielone (zachowują liście przez cały rok) i zawierają jedne z największych, najwyższych i najstarszych drzew na świecie. Przykładami drzew iglastych są sosny, sekwoje, jodły, cykuty i świerki. Drzewa iglaste są ważnym ekonomicznym źródłem drewna i produktów, takich jak papier, które są wytwarzane z drewna. Drewno nagonasienne jest uważane za drewno iglaste, w przeciwieństwie do twardego drewna niektórych roślin okrytonasiennych.

Słowo drzewo iglaste oznacza „nosiciel stożka”, wyraźną cechę wspólną dla drzew iglastych. Szyszki mieszczą męskie i żeńskie struktury rozrodcze drzew iglastych. Większość drzew iglastych to jednopienny , co oznacza, że ​​na tym samym drzewie można znaleźć zarówno szyszki męskie, jak i żeńskie.

Inną łatwo rozpoznawalną cechą drzew iglastych jest ich igłowatość odchodzi . Różne rodziny drzew iglastych, takie jak Pinaceae (sosny) i Cupressaceae (cyprysy) wyróżniają się rodzajem obecnych liści. Sosny mają pojedyncze igiełkowate liście lub kępy liści iglastych wzdłuż łodygi. Cyprysy mają płaskie, łuskowate liście wzdłuż łodyg. Inne drzewa iglaste z rodzaju Agathis mają grube, eliptyczne liście oraz drzewa iglaste z rodzaju Nageia mają szerokie, płaskie liście.

Drzewa iglaste są wyraźnymi członkami biomu lasu tajgi i przystosowane są do życia w zimnym środowisku lasów borealnych. Wysoki, trójkątny kształt drzew pozwala na łatwiejsze opadanie śniegu z gałęzi i zapobiega ich łamaniu się pod ciężarem lodu. Drzewa iglaste mają również woskową powłokę na powierzchni liścia, która zapobiega utracie wody w suchym klimacie.

Cycadophyta

Sago Palms (Sagowce), Kiusiu, Japonia. Schafer & Hill /Moment Mobile/Getty Images

The Cycadophyta podział nagonasiennych obejmuje sagowce. Sagowce występują w lasach tropikalnych i regionach subtropikalnych. Te wiecznie zielone rośliny mają przypominającą pióro strukturę liści i długie łodygi, które rozpościerają duże liście na grubym, zdrewniałym pniu. Sagowce na pierwszy rzut oka mogą przypominać palmy, ale nie są ze sobą spokrewnione. Rośliny te mogą żyć wiele lat i mają powolny proces wzrostu. Na przykład palma King Sago może potrzebować nawet 50 lat, aby osiągnąć 10 stóp.

W przeciwieństwie do wielu drzew iglastych, sagowce produkują tylko szyszki męskie (produkują pyłek) lub szyszki żeńskie (produkują zalążki). Żeńskie sagowce produkujące szyszki będą produkować nasiona tylko wtedy, gdy w pobliżu znajduje się samiec. Sagowce zapylają głównie owady, a zwierzęta pomagają w roznoszeniu dużych, kolorowych nasion.

Korzenie sagowców są skolonizowane przez bakterie fotosyntetyczne cyjanobakteria. Mikroby te wytwarzają pewne trucizny i neurotoksyny, które gromadzą się w nasionach roślin. Uważa się, że toksyny zapewniają ochronę przedbakteriaoraz grzybicze pasożyty. Nasiona sagowców mogą być niebezpieczne dla zwierząt domowych i ludzi, jeśli zostaną połknięte.

Ginkgophyta

Jest to widok z góry na gałęzie i liście drzewa miłorzębu jesienią. Benjamin Torode/Moment/Getty Images

Miłorząb dwuklapowy są jedynymi zachowanymi roślinami Ginkgophyta podział nagonasiennych. Dziś naturalnie rosnące rośliny miłorzębu są dostępne wyłącznie w Chinach. Ginkgo może żyć przez tysiące lat i charakteryzuje się wachlarzowatymi liśćmi liściastymi, które jesienią żółkną. Miłorząb dwuklapowy są dość duże, a najwyższe drzewa osiągają 160 stóp. Starsze drzewa mają grube pnie i głębokie korzenie.

Ginkgo rozwijają się na dobrze nasłonecznionych obszarach, które otrzymują dużo wody i mają dużo drenażu gleby. Podobnie jak sagowce, rośliny miłorzębu wytwarzają szyszki męskie lub żeńskie i mają plemniki, które wykorzystują wici płynąć w kierunku jajeczka w zalążku żeńskim. Te wytrzymałe drzewa są ognioodporne, odporne na szkodniki i choroby, a także wytwarzają substancje chemiczne, które mają wartość leczniczą, w tym kilka flawonoidy oraz terpeny o właściwościach przeciwutleniających, przeciwzapalnych i przeciwdrobnoustrojowych.

Gnetofita

Ten obraz przedstawia nagozalążkę Welwitschia mirabilis znalezioną tylko na afrykańskiej pustyni Namibii. Artush/iStock/Getty Images Plus

Podział nagonasiennych Gnetofita ma niewielką liczbę gatunków (65) występujących w trzech rodzajach: Efedryna , Gnetum , oraz Welwitschia . Wiele gatunków z rodzaju Efedryna to krzewy, które można znaleźć w pustynnych regionach obu Ameryk lub w wysokich, chłodnych regionach Himalajów w Indiach. Pewny Efedryna gatunki mają właściwości lecznicze i są źródłem leku obkurczającego efedrynę. Efedryna gatunki mają smukłe łodygi i łuskowate liście.

Gnetum Gatunki zawierają trochę krzewów i drzew, ale większość to zdrewniałe pnącza, które wspinają się wokół innych roślin. Zamieszkują lasy tropikalne i mają szerokie, płaskie liście przypominające liście roślin kwitnących. Szyszki rozrodcze męskie i żeńskie znajdują się na oddzielnych drzewach i często przypominają kwiaty, choć tak nie jest. Struktura tkankowa naczyń tych roślin jest również podobna do tej z rośliny kwitnące .

Welwitschia ma jeden gatunek, W. mirabilis . Rośliny te żyją tylko na afrykańskiej pustyni Namibii. Są bardzo niezwykłe, ponieważ mają dużą łodygę, która pozostaje blisko ziemi, dwa duże, wygięte w łuk liście, które dzielą się na inne liście, gdy rosną, oraz duży, głęboki korzeń palowy. Roślina ta jest w stanie wytrzymać ekstremalne upały pustyni z wysokimi temperaturami 50°C (122°F), a także brak wody (1-10 cm rocznie). Męski W. mirabilis Szyszki są jaskrawo ubarwione, a zarówno męskie, jak i żeńskie szyszki zawierają nektar przyciągający owady.

Cykl życia nagonasiennych

Wikimedia Commons /CC BY 3,0 ' id='mntl-sc-block-image_2-0-21' />

Cykl życia drzew iglastych. Jhodlof, Harrison, Beentree, MPF i RoRo/ Wikimedia Commons /CC BY 3,0

W cyklu życiowym nagonasiennych rośliny występują na przemian między fazą płciową a fazą bezpłciową. Ten rodzaj cyklu życia jest znany jako zmiana pokoleń . Produkcja gamet następuje w fazie płciowej lub wytwarzanie gametofitów cyklu. Zarodniki są produkowane w fazie bezpłciowej lub pokolenie sporofitów . W przeciwieństwie do rośliny nienaczyniowe , dominującą fazą cyklu życiowego roślin dla roślin naczyniowych jest wytwarzanie sporofitów.

U nagonasiennych sporofit roślinny jest rozpoznawany jako większość samej rośliny, w tym korzenie, liście, łodygi i szyszki. The komórki sporofitów roślinnych są diploidalny i zawierają dwa kompletne zestawy chromosomy . Sporofit jest odpowiedzialny za produkcję haploidalny zarodniki przez proces mejoza . Zawierające jeden kompletny zestaw chromosomów zarodniki przekształcają się w haploidy gametofity . Gametofity roślinne produkują samce i samice gamety które łączą się podczas zapylania, tworząc nową diploidalną zygotę. Zygota dojrzewa do nowego diploidalnego sporofitu, kończąc w ten sposób cykl. Nagonasienne większość swojego cyklu życiowego spędzają w fazie sporofitów, a generowanie gametofitów jest całkowicie zależne od ich wytwarzania, aby przeżyć.

Reprodukcja nagonasienna

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

Reprodukcja nagonasiennych. CNX OpenStax/ Wikimedia Commons /CC BY 4.0

Gamety żeńskie (megaspory) są wytwarzane w strukturach gametofitów zwanych archegonia znajduje się w szyszkach owulacyjnych. Gamety męskie (mikrospory) są produkowane w pyłek kwiatowy szyszki i rozwijają się w ziarna pyłku. Niektóre gatunki nagonasiennych mają szyszki męskie i żeńskie na tym samym drzewie, podczas gdy inne mają oddzielne drzewa wytwarzające szyszki męskie lub żeńskie. Aby nastąpiło zapylanie, gamety muszą wejść ze sobą w kontakt. Zwykle dzieje się to za pośrednictwem wiatru, zwierząt lub owadów.

Nawożenieu nagonasiennych występuje, gdy ziarna pyłku kontaktują się z zalążkiem samicy i kiełkują. Plemniki przedostają się do komórki jajowej wewnątrz zalążka i zapładniają komórkę jajową. U drzew iglastych i gnetofitów plemniki nie mają wici i muszą dotrzeć do komórki jajowej poprzez tworzenie łagiewka pyłkowa . U sagowców i miłorzębów wiciowce plemniki płyną w kierunku komórki jajowej w celu zapłodnienia. Po zapłodnieniu powstała zygota rozwija się w nasionach nagonasiennych i tworzy nowy sporofit.

Kluczowe punkty

• Nagonasienne to bezkwiatowe rośliny produkujące nasiona. Należą do podkrólestwa Embofita .
• Termin „nagonasienne” dosłownie oznacza „nagie ziarno”. Dzieje się tak, ponieważ nasiona produkowane przez nagonasienne nie są zamknięte w jajniku. Zamiast tego nasiona nagonasiennych znajdują się na powierzchni struktur przypominających liście zwanych przylistkami.
• Cztery główne działy nagonasiennych to Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta i Gnetophyta.
• Nagonasienne są często spotykane w biomach lasów umiarkowanych i borealnych. Powszechnymi typami nagonasiennych są drzewa iglaste, sagowce, miłorzęby i gnetofity.

Źródła

Asaravala, Manish i in. Trias: tektonika i paleoklimat. Tektonika okresu triasu , Muzeum Paleontologii Uniwersytetu Kalifornijskiego, www.ucmp.berkeley.edu/mesozoic/triassic/triassictect.html.

Frazer, Jennifer. Czy sagowce są roślinami społecznymi? Scientific American Blog Network , 16 października 2013, blogs.scientificamerican.com/artful-amoeba/are-cycads-social-plants/.

Pallardy, Stephen G. Woody Plant Body. Fizjologia roślin drzewiastych , 20 maja 2008, s. 9–38., doi:10.1016/b978-012088765-1.50003-8.

Wagner, Armin i in. Lignifikacja i manipulacje ligninami w drzewach iglastych. Postępy w badaniach botanicznych , tom. 61, 8 czerwca 2012, ss. 37–76, doi:10.1016/b978-0-12-416023-1.00002-1.​