Gymnosperms הם צמחי הזרע העתיקים ביותר של הפלנטה שלנו. הם מילאו תפקיד חשוב בפיתוח חיות הבר וממשיכים לתפוס מקום משמעותי בחיי כדור הארץ. ידועים לנו אשוחית, אורן, אשוח, תוג'ה, טקסוס או לגש ווולוויצ'יה, סאגה או גינקו לא ידועים - כל אלה הם נציגי הקבוצה הנקראת "גימנוספרמים". נשקול את המבנה והרפרודוקציה שלהם בהמשך המאמר.
מקור וגיל
הג'מנוזרעונים בני 350 מיליון שנה. הם הופיעו בדבון העליון (פלאוזואיקון) ובתחילת עידן המזוזואיקון כבר הגיעו לשיאם. יש להניח שמקורם קשור לאבולוציה הדרגתית של נבגים - שרכים. בהשוואה אליהם, למיני הצמחים החדשים כבר היו ביציות וגרגרי אבקה שהיו מעורבים ישירות ביצירת הזרע. היו מספר יתרונות שהיו לגימנוספרמים:
- השכפול התרחש ללאהשתתפות במים;
- קליפת הזרעים ואספקת חומרי הזנה הבטיחו את בטיחות השתיל.
מסיבות אלו, לאחר זמן קצר, הכיסוי הירוק של כדור הארץ כבר היה בעיקר ג'מנוספרמים, שמבנהם ורבייתם תרמו לפיתוח מוצלח של טריטוריות חדשות ונישות אקולוגיות.
תכונות בנייה
צמחים בעלי שם בעיקר גדלים בצורה של עצים ושיחים, לעתים קרובות יותר - ירוקי עד, ולעתים רחוקות - נשירים. לפעמים הם יכולים להגיע לגדלים עצומים (סקויה, ארז). רובם המכריע של העלים שלהם הם בצורת מחט או בעלי מראה של קשקשים. הם נקראים מחטים ומכילים מעברי שרף.
עץ מהווה את רוב תא המטען. הוא מכיל תאים מתים חלולים עם קירות מחוררים - טרכאידים. הנוכחות שלהם היא סימן ספציפי לקבוצת צמחים זו. דרכם מתבצעת זרימת המים כלפי מעלה מהשורש אל העלים.
בנוסף לטראכאידים, העץ של הגימנוספרמים מכיל גם צינורות שרף. לכן, נציגי צמחים מקבוצה זו מזוהים בקלות על ידי ריח מחטניים ריחני. השרף מחדיר את העץ, מה שמונע ממנו להירקב. בשל כך, ישנם הרבה בני מאה בין עצים מחטניים. לדוגמה, חלק מהסקויה הם בני כ-3,000 שנה.
היתרון האבולוציוני החשוב ביותר שיש לגימנוספרמים הוא רבייה ללא השתתפות של לחות בטפטוף ונוכחות של תצורות הפועלות כאברי רבייה.
איברי רבייה של ג'מנוזרעונים
היעדר פרחים הוא תכונה מרכזית של הגימנוספרמים. רבייה של צמחים אלה מתרחשת בהשתתפות קונוסים, או סטרובילוס. קל לזהות תצורות אלה על אורן, אשוח, אשוח, לגש ונציגים אחרים של עצי מחט. אפשר לקרוא להם איברים של רבייה מינית.
בדרך כלל החרוטים הם ממינים שונים - הם יכולים להיות זכר ונקבה וממוקמים על אותו צמח (חד-ביתי) או על שונים (דו-ביתיים), שונים בגודל ובצבע.
ניצנים זכרים נקראים מיקרוסטרובילים, וניצני נקבות נקראים מגסטרובילים. Strobila הוא יורה מקוצר ומשונה, שעליו ממוקמים ספורופילים - עלים מתוקנים. אבקה מבשילה במיקרוסטרובילים. במגסטרובילים - ביציות.
תכונות של רבייה של ג'מנוזרעונים
בדרך כלל, תהליך הרבייה של ג'מנוספרמים נחשב בדוגמה של אורן סקוטי. זהו צמח חד ביתי, כלומר חרוטים זכר ונקבה מתפתחים על אותו עץ. הראשונים שבהם גדולים יותר, בצבע אדמדם. השניים קטנים, ירקרקים או כחלחלים.
סכימת הרבייה של הגימנוספרמים היא די פשוטה. כאשר אבקה מבשילה במיקרוסטרובילים, היא נשפכת החוצה, מתפשטת ברוח ויכולה לעבור מרחקים ארוכים. לשם כך, כל גרגר אבקה מצויד במכשירים מיוחדים - שקיות אבקה. חלקיקי אבק נופלים על הביציות המתפתחות על מגסטרובילים. כך מתרחשת האבקה.
בדרך כלל זה נופל בסוף האביב או בתחילת הקיץ. מואבקקונוסים נקביים נסגרים, קשקשתם נדבקת יחד עם שרף. ההפריה מתרחשת בביציות בתוך הקונוסים הסגורים.
איך מתרחשת הפריה
בתוך הביצית נמצא הגמטופיט הנשי, או שק העובר, שעובר מספר שלבי התבגרות. אבקה נכנסת לכניסת האבקה של הביצית, היא מתחילה לנבוט לתוך צינור האבקה לכיוון הארכיגוניום (מהקשת היוונית - "התחלה", נעלם - "רחם האם"). תצורה זו מכילה ביצה. בסך הכל, שניים מהם מתפתחים בביצית, אך רק אחד עובר הפריה
באותו רגע, שני זרעונים כבר התבגרו בגרגר האבקה והחלו לנוע לאורך צינור הגידול. כאשר אחד מהזרעונים מגיע לביצית, מתרחשת הפריה. הזרע השני מת. לאחר איחוי שני תאי נבט, נוצר עובר זרע - זיגוטה. הביצית עצמה הופכת לזרע. נובט, הוא ישתמש באספקת חומרים מזינים.
כך מתרבים הגימנוספרמים. התוכנית של תהליך זה מוצגת בתמונה.
קריעה ופיזור זרעים
לאחר שההפריה מתחילה הבשלת הזרע. באורן כפוי, שני התהליכים הללו נמשכים שנתיים. כאשר הם בשלים, הקונוסים הופכים לעציים ומשנים את צבעם. בהדרגה, הקשקשים שלהם נפתחים, וזרעים נשפכים מהם.
Gymnosperms אינם יוצרים פירות. אבל על מנת להתפשט לגדולמרחק, לזרעים יש התאמות מיוחדות - צמחים קרומיים פטריגואידים, נישאים בקלות על ידי הרוח.
אם התנאים החיצוניים אינם נוחים להנבטה, הזרע יכול לנוח זמן רב לפני תנאי הטמפרטורה האופטימליים. תכונות אלו הן שאפשרו לגימנוספרמים להגיע למספר גבוה של מינים ולהתפשט על פני שטחים גדולים.
מספר המינים והנציגים
לקבוצה המתוארת יש כ-600-700 מינים. לא כולם שרדו עד היום, חלק מהנציגים קיימים רק בצורת מאובנים. לדוגמה:
- cordaite;
- bennetite;
- שרכים זרעים.
שאר הנציגים מפוזרים בכל רחבי הגלובוס וגדלים בכל אזורי האקלים: מהדרום הטרופי (דקלי הסאגו) ועד לקווי הרוחב הצפוניים הקרים (ארז, לגש, אשוח, אורן).
הנציג הקדום ביותר של הגימנוספרמים, שקיים עד היום, הוא גינקו בילובה (בילובה). צמח זה נקרא מאובן חי, שכן הוא גדל על פני כדור הארץ מאז תקופת המזוזואיקון, כפי שמעידים טביעות רבות במרבצים של סלעים עתיקים.
פיתוח אבולוציוני
לגימנוספרמים הראשונים שצמחו בעידן הפליאוזואיקון היו מספר יתרונות שאפשרו להם לתפוס עמדה דומיננטית על הפלנטה באותה תקופה. התכונות החדשות הללו מבחינה אבולוציונית נקראות ארומרופזות ומאפשרות לך להגיערמה חדשה בפיתוח טריטוריות ונישות אקולוגיות חדשות. יש כמה תכונות כאלה שיש לגימנוספרמים:
- הרבייה מתבצעת ללא השתתפות הסביבה המימית. זה איפשר לאכלס שטחים גדולים ביבשה.
- ההפריה מתרחשת בתוך הביצית ומוגנת מהשפעות חיצוניות - תכונות כאלה של רבייה של ג'מנוספרמים מבטיחות בטיחות רבה יותר של הצמח העתידי.
- הופעת הזרע אפשרה לספק לעובר העתידי כיסויי הגנה (קליפת זרעים) ואספקת מזון (אנדוספרם), מה שבתורו הגדיל את מספר הצמחים בקבוצה זו.
המאפיינים האלה הם שהבדילו אותם מאבותיהם - שרכים. השלב הבא, והיום האחרון, בהתפתחות האבולוציונית של עולם הצמחים הוא הופעת האנגיוספרמים.
משמעות של ג'מנוזרעונים
בקושי ניתן להפריז בתפקידם של הגימנוספרמים. הם אלו שממלאים כשליש מהיערות בעולם המעורבים בטיהור אוויר ובחידוש מתמדת של חמצן. בנוסף, הופעתם והתפוצה הרחבה של צמחים מייצרי חמצן על פני כדור הארץ הביאה להופעת אורגניזמים אחרים שיכולים להשתמש בגז זה בנשימה שלהם.
עצי מחט הם הספקים העיקריים של עץ לתחומים שונים בחיי האדם. חומר גלם זה משמש באופן פעיל בייצור רהיטים, בנייה, ייצור ספינות ועוד תחומים חשובים מבחינה אסטרטגית של פעילות כלכלית.סיבי עץ אשוח יקרים במיוחד בייצור ניירות באיכות גבוהה.
Gymnosperms נמצאים בשימוש נרחב ברפואה. חומרים מיוחדים - phytoncides, המופרשים כמעט על ידי כל העצים המחטניים, מסוגלים לטהר את האוויר מחיידקים פתוגניים. מסיבה זו, רוב בתי ההבראה ואתרי הבריאות בנויים על שטח של יערות מחטניים. טיפול כזה יכול להקל באופן משמעותי או להעלים מחלות ריאה רבות.
