Gymnospermy jsou nejstarší semenné rostliny naší planety. Hráli důležitou roli ve vývoji divoké zvěře a nadále zaujímají významné postavení v životě Země. Nám dobře známý smrk, borovice, jedle, túje, tis nebo modřín a málo známá velvichie, sága nebo ginkgo - to vše jsou zástupci skupiny zvané „Gymnosperms“. Jejich strukturu a reprodukci zvážíme později v článku.
Původ a věk
Nahosemenné rostliny jsou staré 350 milionů let. Objevily se ve svrchním devonu (paleozoiku) a na začátku druhohor již dosáhly svého vrcholu. Pravděpodobně jejich vznik souvisí s postupným vývojem výtrusů – kapradin. Ve srovnání s nimi měly nové druhy rostlin již vajíčka a pylová zrna, která se přímo podílela na tvorbě semene. Nahosemenné rostliny měly řadu výhod:
- reprodukce proběhla bezúčast na vodě;
- obal semene a zásobení živinami zajistilo bezpečnost sazenice.
Z těchto důvodů již po krátké době tvořily zelený obal planety převážně nahosemenné rostliny, jejichž struktura a rozmnožování přispěly k úspěšnému rozvoji nových území a ekologických nik.
Stavební prvky
Většinou pojmenované rostliny rostou ve formě stromů a keřů, častěji - stálezelené a zřídka - opadavé. Někdy mohou dosáhnout obrovských velikostí (sekvoje, cedr). Naprostá většina jejich listů je jehlicovitá nebo má vzhled šupin. Říká se jim jehly a obsahují pryskyřičné pasáže.
Dřevo tvoří většinu kmene. Obsahuje duté odumřelé buňky s perforovanými stěnami – tracheidy. Jejich přítomnost je znakem specifickým pro tuto skupinu rostlin. Právě přes ně se uskutečňuje vzestupný tok vody od kořene k listům.
Kromě tracheid obsahuje dřevo nahosemenných také pryskyřičné kanálky. Proto jsou zástupci rostlin této skupiny snadno rozpoznatelní podle voňavé jehličnaté vůně. Pryskyřice dřevo impregnuje, což zabraňuje jeho hnilobě. Mezi jehličnatými stromy je díky tomu hodně stoletých. Například některé sekvoje jsou staré asi 3000 let.
Nejdůležitější evoluční výhodou, kterou nahosemenné rostliny mají, je rozmnožování bez účasti kapající vlhkosti a přítomnosti útvarů, které fungují jako rozmnožovací orgány.
Reprodukční orgány nahosemenných rostlin
Klíčovým rysem nahosemenných rostlin je absence květů. K reprodukci těchto rostlin dochází za účasti šišek nebo strobilus. Tyto útvary snadno poznáme na borovici, smrku, jedle, modřínu a dalších zástupcích jehličnanů. Mohou být nazývány orgány sexuální reprodukce.
Obvykle jsou šištice různého pohlaví - mohou být samčí a samičí a nacházejí se buď na stejné rostlině (jednodomé) nebo na různých rostlinách (dvoudomé), liší se velikostí a barvou.
Samčí pupeny se nazývají mikrostrobily a samičí pupeny se nazývají megastrobily. Strobila je zkrácený a upravený výhon, na kterém jsou umístěny sporofyly - upravené listy. Pyl dozrává v mikrostrobilách. V megastrobilech - vajíčka.
Vlastnosti reprodukce nahosemenných rostlin
Obvykle se proces rozmnožování nahosemenných rostlin zvažuje na příkladu borovice lesní. Jedná se o jednodomou rostlinu, tedy samčí a samičí šištice se vyvíjejí na stejném stromě. První z nich jsou větší, načervenalé barvy. Druhé jsou malé, nazelenalé nebo namodralé.
Schéma rozmnožování nahosemenných rostlin je poměrně jednoduchý. Když pyl dozraje v mikrostrobilách, vysype se, šíří se větrem a může cestovat na velké vzdálenosti. K tomu je každé pylové zrno vybaveno speciálními zařízeními – pylovými sáčky. Prachové částice dopadají na vajíčka, která se vyvíjejí na megastrobilech. Takto dochází k opylení.
Obvykle padá na konec jara nebo začátek léta. opylovánsamičí šištice se uzavřou, jejich šupiny se slepí pryskyřicí. K oplodnění dochází ve vajíčkách uvnitř uzavřených čípků.
Jak dochází k oplodnění
Uvnitř vajíčka je ženský gametofyt neboli zárodečný vak, který prochází několika fázemi zrání. Pyl se dostává do pylového vchodu vajíčka, začíná klíčit do pylové láčky směrem k archegoniu (z řeckého arche - "počátek", pryč - "matčino lůno"). Tento útvar obsahuje vajíčko. Celkem se dva z nich vyvinou ve vajíčku, ale pouze jeden podstoupí oplodnění.
V tu chvíli již dvě spermie dozrály v pylovém zrnu a začaly se pohybovat po rostoucí trubici. Když jedna ze spermií dosáhne vajíčka, dojde k oplodnění. Druhá spermie zemře. Po splynutí dvou zárodečných buněk vzniká zárodečné embryo – zygota. Samotné vajíčko se přemění na semeno. Při klíčení využije zásoby živin.
Takto se rozmnožují nahosemenné rostliny. Schéma tohoto procesu je znázorněno na fotografii.
Ripace a šíření semen
Po oplodnění začíná zrání semene. U borovice lesní trvají oba tyto procesy 2 roky. Po dozrání šišky dřevnatí a mění barvu. Postupně se jejich šupiny otevírají a semena se z nich sypou.
Gymnospermy netvoří plody. Ale aby se rozšířil do velkýchvzdálenost, semena mají speciální přizpůsobení - pterygoidní membránové výrůstky, snadno přenášené větrem.
Pokud vnější podmínky nejsou příznivé pro klíčení, semeno může odpočívat dlouhou dobu před optimálními teplotními podmínkami. Právě tyto vlastnosti umožnily nahosemenným rostlinám dosáhnout vysokého počtu druhů a rozšířit se na velké plochy.
Počet druhů a zástupců
Popsaná skupina má asi 600-700 druhů. Ne všichni se dochovali dodnes, někteří zástupci existují pouze ve fosilní podobě. Například:
- cordaite;
- bennetite;
- semenné kapradiny.
Zbytek zástupců je rozšířen po celé zeměkouli a roste ve všech klimatických pásmech: od jižních tropických (ságové palmy) až po studené severní zeměpisné šířky (cedr, modřín, smrk, borovice).
Nejstarším zástupcem nahosemenných rostlin, který existuje dodnes, je Ginkgo Biloba (biloba). Této rostlině se říká živá fosilie, protože na planetě roste již od druhohor, což dokazují četné otisky v ložiscích starých hornin.
Evoluční vývoj
První nahosemenné rostliny, které vznikly v paleozoické éře, měly řadu výhod, které jim umožňovaly zaujmout dominantní postavení na tehdejší planetě. Tyto evolučně nové rysy se nazývají aromorfózy a umožňují vám dosáhnoutnová úroveň v rozvoji nových území a ekologických nik. Existuje několik takových vlastností, které mají nahosemenné:
- Rozmnožování se provádí bez účasti vodního prostředí. To umožnilo zalidnit velké oblasti na souši.
- K oplodnění dochází uvnitř vajíčka a je chráněno před vnějšími vlivy – takové vlastnosti rozmnožování nahosemenných rostlin zajišťují větší bezpečnost budoucí rostliny.
- Vzhled semene umožnil poskytnout budoucímu embryu ochranné obaly (slupka semen) a zásobu potravy (endosperm), což zase zvýšilo počet rostlin v této skupině.
Byly to tyto rysy, které je odlišovaly od jejich předků - kapradin. Další a dnes poslední fází evolučního vývoje rostlinného světa je výskyt krytosemenných rostlin.
Význam nahosemenných rostlin
Úlohu nahosemenných rostlin lze jen stěží přeceňovat. Právě ony zaplňují asi třetinu světových lesů, které se podílejí na čištění vzduchu a neustálé obnově kyslíku. Kromě toho vznik a široké rozšíření rostlin produkujících kyslík na planetě vedlo ke vzniku dalších organismů, které mohou tento plyn využívat při svém dýchání.
Jehličnany jsou hlavními dodavateli dřeva pro různé sféry lidského života. Tato surovina se aktivně využívá při výrobě nábytku, stavebnictví, výrobě lodí a dalších strategicky důležitých oblastech hospodářské činnosti. Vlákna smrkového dřeva jsou zvláště cenná při výrobě vysoce kvalitních papírů.
Gymnospermy jsou široce používány v lékařství. Speciální látky - fytoncidy, které vylučují téměř všechny jehličnaté stromy, jsou schopny čistit vzduch od patogenních mikrobů. Z tohoto důvodu je většina sanatorií a ozdravoven postavena na území jehličnatých lesů. Taková terapie může významně zmírnit nebo odstranit mnoho plicních onemocnění.
