Nagonasienne to najstarsze rośliny nasienne naszej planety. Odegrali ważną rolę w rozwoju dzikiej przyrody i nadal zajmują znaczącą pozycję w życiu Ziemi. Dobrze nam znany świerk, sosna, jodła, tuja, cis czy modrzew oraz mało znana velvichia, saga czy miłorząb – to wszystko przedstawiciele grupy zwanej „Nagonasienne”. Ich strukturę i reprodukcję rozważymy w dalszej części artykułu.
Pochodzenie i wiek
Nagonasienne mają 350 milionów lat. Pojawiły się w górnym dewonie (paleozoiku) i na początku ery mezozoicznej osiągnęły już swój szczyt. Przypuszczalnie ich pochodzenie wiąże się ze stopniową ewolucją zarodników - paproci. W porównaniu z nimi nowe gatunki roślin miały już zalążki i ziarna pyłku, które były bezpośrednio zaangażowane w tworzenie nasion. Nagonasienne miały wiele zalet:
- powielanie odbyło się bezudział w wodzie;
- osłona nasienna i dostarczanie składników odżywczych zapewniało bezpieczeństwo sadzonce.
Z tych powodów, po krótkim czasie, zielona pokrywa planety składała się już głównie z roślin nagonasiennych, których struktura i reprodukcja przyczyniły się do pomyślnego rozwoju nowych terytoriów i nisz ekologicznych.
Funkcje budynku
Najczęściej nazwane rośliny rosną w formie drzew i krzewów, częściej – zimozielone, rzadziej – liściaste. Czasami osiągają ogromne rozmiary (sekwoja, cedr). Zdecydowana większość ich liści ma kształt igieł lub ma wygląd łusek. Nazywane są igłami i zawierają fragmenty żywicy.
Drewno stanowi większość pnia. Zawiera puste martwe komórki o perforowanych ściankach - tchawicy. Ich obecność jest znakiem charakterystycznym dla tej grupy roślin. To przez nie odbywa się przepływ wody w górę od korzenia do liści.
Oprócz tracheid, drewno nagonasiennych zawiera również przewody żywiczne. Dlatego przedstawiciele roślin z tej grupy są łatwo rozpoznawalni po pachnącym zapachu drzew iglastych. Żywica impregnuje drewno, co zapobiega jego gniciu. Z tego powodu wśród drzew iglastych jest dużo stulatków. Na przykład niektóre sekwoje mają około 3000 lat.
Najważniejszą ewolucyjną zaletą nagonasiennych jest rozmnażanie bez udziału wilgoci kroplowej i obecności formacji, które działają jak narządy rozrodcze.
Narządy rozrodcze nagonasiennych
Brak kwiatów jest kluczową cechą roślin nagonasiennych. Rozmnażanie tych roślin odbywa się przy udziale szyszek, czyli strobilusa. Formacje te łatwo rozpoznać na sosnie, świerku, jodle, modrzewiu i innych przedstawicielach drzew iglastych. Można je nazwać narządami rozmnażania płciowego.
Zwykle szyszki są różnej płci - mogą być męskie i żeńskie i znajdować się na tej samej roślinie (jednopienne) lub na różnych roślinach (jednopienne), różniące się wielkością i kolorem.
Męskie pąki nazywane są mikrostrobilami, a żeńskie megastrobilami. Strobila to skrócony i zmodyfikowany pęd, na którym znajdują się sporofile - zmodyfikowane liście. Pyłek dojrzewa w mikrostrobilach. W megastrobilach - owule.
Cechy reprodukcji roślin nagonasiennych
Zazwyczaj proces rozmnażania nagonasiennych rozważany jest na przykładzie sosny zwyczajnej. Jest to roślina jednopienna, czyli szyszki męskie i żeńskie rozwijają się na tym samym drzewie. Pierwsze z nich są większe, czerwonawe. Drugie są małe, zielonkawe lub niebieskawe.
Schemat rozmnażania nagonasiennych jest dość prosty. Kiedy pyłek dojrzewa w mikrostrobilach, rozlewa się, rozprzestrzenia przez wiatr i może podróżować na duże odległości. W tym celu każde ziarno pyłku jest wyposażone w specjalne urządzenia - woreczki na pyłki. Cząsteczki kurzu spadają na zalążki, które rozwijają się na megastrobilach. Tak zachodzi zapylanie.
Zazwyczaj wypada pod koniec wiosny lub na początku lata. zapylaneszyszki żeńskie zamykają się, ich łuski sklejają się żywicą. Zapłodnienie następuje w zalążkach wewnątrz zamkniętych szyszek.
Jak przebiega nawożenie
Wewnątrz zalążka znajduje się żeński gametofit lub woreczek zarodkowy, który przechodzi kilka etapów dojrzewania. Pyłek dostaje się do wejścia pyłkowego zalążka, zaczyna kiełkować do łagiewki pyłkowej w kierunku archegonium (od greckiego arche - "początek", zniknął - "łono matki"). Ta formacja zawiera jajko. W sumie w zalążku rozwijają się dwie z nich, ale tylko jedna ulega zapłodnieniu.
W tym momencie w ziarnie pyłku dojrzały już dwa plemniki i zaczęły poruszać się wzdłuż tuby wzrostu. Kiedy jeden z plemników dotrze do komórki jajowej, następuje zapłodnienie. Drugie plemniki umierają. Po fuzji dwóch komórek zarodkowych powstaje zarodek nasienny - zygota. Sam zalążek zamienia się w nasiono. Kiełkując, wykorzysta zapas składników odżywczych.
W ten sposób rozmnażają się rośliny nagonasienne. Schemat tego procesu pokazano na zdjęciu.
Zrywanie i rozsiewanie nasion
Po zapłodnieniu rozpoczyna się dojrzewanie nasion. U sosny zwyczajnej oba te procesy trwają 2 lata. Gdy dojrzeje, szyszki stają się zdrewniałe i zmieniają kolor. Stopniowo ich łuski otwierają się i wysypują się z nich nasiona.
Nagonasienne nie tworzą owoców. Ale żeby rozprzestrzenić się na dużeodległości, nasiona mają specjalne adaptacje - błoniaste wyrostki pterygoid, łatwo przenoszone przez wiatr.
Jeśli warunki zewnętrzne nie sprzyjają kiełkowaniu, nasiona mogą odpocząć przez długi czas przed uzyskaniem optymalnych warunków temperaturowych. To właśnie te cechy pozwoliły nagonasiennym dotrzeć do dużej liczby gatunków i rozprzestrzenić się na dużych obszarach.
Liczba gatunków i przedstawicieli
Opisana grupa liczy około 600-700 gatunków. Nie wszystkie z nich przetrwały do dziś, niektórzy przedstawiciele istnieją tylko w formie kopalnej. Na przykład:
- cordaite;
- bennetite;
- paprocie nasienne.
Pozostali przedstawiciele są rozmieszczeni na całym świecie i rosną we wszystkich strefach klimatycznych: od południowej tropikalnej (palmy sago) do zimnych północnych szerokości geograficznych (cedr, modrzew, świerk, sosna).
Najstarszym przedstawicielem roślin nagonasiennych, który istnieje do dziś, jest Ginkgo Biloba (biloba). Roślina ta nazywana jest żywą skamieliną, ponieważ rośnie na planecie od ery mezozoicznej, o czym świadczą liczne odciski w złożach starożytnych skał.
Rozwój ewolucyjny
Pierwsze rośliny nagonasienne, które pojawiły się w erze paleozoicznej, miały szereg zalet, które pozwoliły im zająć dominującą pozycję na planecie w tym czasie. Te ewolucyjnie nowe cechy nazywane są aromorfozami i pozwalają dotrzeć donowy poziom w rozwoju nowych terytoriów i nisz ekologicznych. Istnieje kilka takich cech, które mają nagonasienne:
- Rozmnażanie odbywa się bez udziału środowiska wodnego. Umożliwiło to zasiedlenie dużych obszarów na lądzie.
- Płodnienie zachodzi wewnątrz zalążka i jest chronione przed wpływami zewnętrznymi - takie cechy rozmnażania nagonasiennych zapewniają większe bezpieczeństwo przyszłej rośliny.
- Wygląd nasiona umożliwił zapewnienie przyszłemu zarodkowi osłon ochronnych (skórka nasion) oraz zapas pożywienia (bielmo), co z kolei zwiększyło liczbę roślin w tej grupie.
To właśnie te cechy odróżniały je od przodków - paproci. Kolejnym, a dziś ostatnim etapem ewolucyjnego rozwoju świata roślin, jest pojawienie się roślin okrytozalążkowych.
Znaczenie nagonasiennych
Rola nagonasiennych jest nie do przecenienia. To oni wypełniają około jednej trzeciej światowych lasów zaangażowanych w oczyszczanie powietrza i ciągłą wymianę tlenu. Ponadto pojawienie się i szerokie rozpowszechnienie roślin produkujących tlen na planecie doprowadziło do pojawienia się innych organizmów, które mogą wykorzystywać ten gaz do oddychania.
Drzewa iglaste są głównymi dostawcami drewna dla różnych sfer ludzkiego życia. Surowiec ten jest aktywnie wykorzystywany w produkcji mebli, budownictwie, produkcji statków i innych strategicznie ważnych obszarach działalności gospodarczej. Włókna drewna świerkowego są szczególnie cenne w produkcji papierów wysokiej jakości.
Nagonasienne są szeroko stosowane w medycynie. Substancje specjalne - fitoncydy, wydzielane przez prawie wszystkie drzewa iglaste, są w stanie oczyścić powietrze z drobnoustrojów chorobotwórczych. Z tego powodu większość sanatoriów i uzdrowisk powstaje na terenie lasów iglastych. Taka terapia może znacząco złagodzić lub wyeliminować wiele chorób płuc.
