Голосеменные безцветные растения, которые производят шишки и семена. Термин «голосеменный» буквально означает «голое семя», так как семена голосеменного не заключены в яичник. Скорее, они находятся на поверхности листообразных структур, называемых прицветниками. Gymnosperms сосудистые растения субкингдом Embyophyta и включают хвойные, саговники, гинкго и гнетофиты. Некоторые из наиболее узнаваемых примеров этих древесных кустарников и деревьев включают сосны, ели, ели и гинкго. Gymnosperms обильны в умеренный лес и бореальный лес биомы с видами, которые могут переносить влажные или сухие условия.
В отличие от покрытосеменныеголосеменные не дают цветов или фруктов. Считается, что они являются первыми сосудистыми растениями, населяющими землю, появившуюся в триасовом периоде около 245-208 миллионов лет назад. Развитие сосудистая система Способный транспортировать воду по всему растению, позволяет колонизировать голосеменную землю. Сегодня насчитывается более тысячи видов голосеменных, принадлежащих к четырем основным подразделениям:
Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta, и гнетовидные.Coniferophyta разделение содержит хвойные, которые имеют наибольшее разнообразие видов среди голосеменных. Наиболее хвойные вечнозеленые (сохраняют свои листья в течение года) и включают в себя одни из самых больших, самых высоких и самых старых деревьев на планете. Примеры хвойных деревьев включают сосны, секвойи, пихты, болиголова и ели. Хвойные деревья являются важным экономическим источником пиломатериалов и продуктов, таких как бумага, которые вырабатываются из дерева. Древесина гимосперма считается мягкой древесиной, в отличие от лиственных пород некоторых покрытосеменных.
Слово хвойное означает «носитель конуса», отличительная черта, характерная для хвойных. Конусы содержат мужские и женские репродуктивные структуры хвойных. Большинство хвойных однодомныйЭто означает, что мужские и женские шишки можно найти на одном и том же дереве.
Еще одна легко узнаваемая черта хвойных деревьев - игольчатая уходит. Различные семейства хвойных, такие как Pinaceae (сосны) и Cupressaceae (кипарисы), различаются по типу присутствующих листьев. Сосны имеют одиночные игольчатые листья или игольчатые беспорядки вдоль стебля. У кипарисов плоские чешуйчатые листья вдоль стеблей. Другие хвойные породы рода Agathis имеют толстые, эллиптические листья и хвойные породы рода нагейя иметь широкие, плоские листья.
Хвойные являются заметными представителями биомного леса тайги и имеют приспособления для жизни в холодных условиях бореальных лесов. Высокая треугольная форма деревьев позволяет снегу легче падать с веток и не дает им ломаться под тяжестью льда. Хвойные игольчатые листья также имеют восковое покрытие на поверхности листьев, чтобы предотвратить потерю воды в сухом климате.
Cycadophyta Подразделение голосеменных включает саговники. Цикадовые встречаются в тропических лесах и субтропических регионах. Эти вечнозеленые растения имеют структуру, похожую на перья, и длинные стебли, которые распространяют большие листья по толстому, древесному стволу. На первый взгляд, саговники могут напоминать пальмы, но они не связаны между собой. Эти растения могут жить много лет и имеют медленный процесс роста. Например, пальме короля Саго может потребоваться до 50 лет, чтобы достичь 10 футов.
В отличие от многих хвойных деревьев, саговники производят только мужские шишки (пыльца) или женские шишки (яйцеклетки). Женские саговники, производящие конусы, будут производить семена, только если самец находится в непосредственной близости. Цикады полагаются в основном на насекомых для опыления, а животные помогают в рассеивании их крупных, разноцветных семян.
Гинкго билоба являются единственными выжившими растениями Ginkgophyta Отделение голосеменных. Сегодня естественно растущие растения гинкго являются эксклюзивными для Китая. Гинкго могут жить тысячи лет и характеризуются веерообразными, лиственными листьями, которые осенью желтеют. Гинкго билоба довольно большие, с самыми высокими деревьями, достигающими 160 футов. У старых деревьев толстые стволы и глубокие корни.
Гинкго процветают в хорошо освещенных солнцем областях, которые получают много воды и имеют много дренажа почвы. Как и саговники, растения гинкго производят мужские или женские шишки и имеют сперматозоиды, которые используют жгутики плавать к яйцу в женской яйцеклетке. Эти долговечные деревья являются огнестойкими, устойчивыми к вредителям и болезням, и они производят химические вещества, которые, как считается, имеют лекарственную ценность, включая несколько флавиноидов и терпены с антиоксидантными, противовоспалительными и антимикробными свойствами.
Отделение голосеменного отдела гнетовидные имеет небольшое количество видов (65), обнаруженных в трех родах: Эфедра, гнетум, и Welwitschia. Многие виды из рода Эфедра Это кустарники, которые можно найти в пустынных регионах Америки или в высоких, прохладных районах Гималайских гор в Индии. Определенный Эфедра виды обладают лечебными свойствами и являются источником противоотечного препарата эфедрина. Эфедра У видов тонкие стебли и чешуйчатые листья.
гнетум виды содержат некоторые кустарники и деревья, но большинство из них - древесные лозы, которые поднимаются вокруг других растений. Они обитают тропические леса и имеют широкие, плоские листья, которые напоминают листья цветковых растений. Мужские и женские репродуктивные шишки содержатся на отдельных деревьях и часто напоминают цветы, хотя это не так. Сосудистая структура этих растений также похожа на цветущие растения.
Welwitschia имеет один вид, W. Mirabilis. Эти растения живут только в африканской пустыне Намибии. Они очень необычны тем, что имеют большой стебель, который остается близко к земле, два больших изогнутых листа, которые по мере роста распадаются на другие листья, и большой глубокий стержневой корень. Это растение может противостоять экстремальной жаре пустыни с максимумами 50 ° C (122 ° F), а также недостатком воды (1-10 см в год). мужчина W. Mirabilis шишки ярко окрашены, и мужские и женские шишки содержат нектар для привлечения насекомых.
В жизненном цикле голосеменных растений растения чередуются между половой и бесполой фазами. Этот тип жизненного цикла известен как смена поколений. Производство гамет происходит в сексуальной фазе или поколение гаметофитов цикла. Spores производятся в бесполой фазе или поколение спорофитов. В отличие от в несосудистые растениядоминирующей фазой жизненного цикла растений для сосудистых растений является образование спорофти.
У голосеменных спорофит растения считается основной частью самого растения, включая корни, листья, стебли и шишки. ячейки из растений-спорофитов диплоид и содержат два полных набора хромосомы. Спорофит отвечает за производство гаплоидный споры в процессе мейоз. Содержащие один полный набор хромосом, споры превращаются в гаплоид гаметофиты. Растения гаметофитов производят мужские и женские гаметы которые объединяются при опылении, чтобы сформировать новую диплоидную зиготу. Зигота созревает в новый диплоидный спорофит, завершая цикл. Gymnosperms проводят большую часть своего жизненного цикла в фазе спорофитов, и поколение гаметофитов полностью зависит от поколения спорофитов для выживания.
Женские гаметы (мегапоры) образуются в структурах гаметофитов, называемых архегонии расположен в конусах овуляции. Мужские гаметы (микроспоры) производятся в пыльца шишки и развиваются в пыльцевые зерна. Некоторые виды голосеменных имеют мужские и женские шишки на одном и том же дереве, в то время как другие имеют отдельные мужские или женские шишки, производящие деревья. Для опыления гамет должны вступать в контакт друг с другом. Это обычно происходит посредством переноса ветра, животных или насекомых.
опыление В голосеменных происходит, когда пыльцевые зерна вступают в контакт с женской яйцеклеткой и прорастают. Сперматозоиды попадают в яйцеклетку внутри яйцеклетки и оплодотворяют яйцеклетку. У хвойных и гнетофитов сперматозоиды не имеют жгутиков и должны достигать яйцеклетки с образованием пыльцевая трубка. В саговниках и гинкго жгутиковые сперматозоиды плывут к яйцеклетке для оплодотворения. После оплодотворения полученная зигота развивается в семени голосеменных и образует новый спорофит.
Асаравала, Маниш и др. «Триасовый период: тектоника и палеоклимат». Тектоника триасового периодаМузей палеонтологии Университета Калифонии, www.ucmp.berkeley.edu/mesozoic/triassic/triassictect.html.
Фрейзер, Дженнифер. «Являются ли Cycads социальными растениями?» Научно-американская сеть блогов16 октября 2013, blogs.scientificamerican.com/artful-amoeba/are-cycads-social-plants/.
Паларди, Стивен Г. «Древесное растение». Физиология древесных растений20 мая 2008 г., с. 9–38., Doi: 10.1016 / b978-012088765-1.50003-8.
Вагнер, Армин и др. «Лигнификация и манипуляции с лигнином у хвойных деревьев». Достижения в ботанических исследованияхтом 61, 8 июня 2012, стр. 37–76., Doi: 10.1016 / b978-0-12-416023-1.00002-1.