Telosemenke so najstarejše semenske rastline našega planeta. Igrali so pomembno vlogo pri razvoju divjih živali in še naprej zasedajo pomemben položaj v življenju Zemlje. Nam dobro znane smreka, bor, jelka, tuja, tisa ali macesen in malo znana velvichia, saga ali ginko - vse to so predstavniki skupine, imenovane "Gymnosperms". Njihovo strukturo in reprodukcijo bomo obravnavali kasneje v članku.
Izvor in starost
Golosemenke so stare 350 milijonov let. Pojavile so se v zgornjem devonu (paleozoik) in so na začetku mezozojske dobe že dosegle svoj vrhunec. Domnevno je njihov izvor povezan s postopnim razvojem spor - praproti. V primerjavi z njimi so nove rastlinske vrste že imele jajčece in cvetni prah, ki so neposredno sodelovali pri tvorbi semena. Golosemenke so imele številne prednosti:
- reprodukcija je potekala brezudeležba na vodi;
- semenska ovojnica in oskrba s hranili sta zagotovila varnost sadike.
Iz teh razlogov je bil po kratkem času zelen pokrov planeta že večinoma golosemenk, katerih zgradba in razmnoževanje sta prispevala k uspešnemu razvoju novih ozemelj in ekoloških niš.
zgradbe
Večinoma poimenovane rastline rastejo v obliki dreves in grmovnic, pogosteje - zimzelenih, redkeje - listnatih. Včasih lahko dosežejo ogromne velikosti (sekvoja, cedra). Velika večina njihovih listov je igličaste ali imajo videz lusk. Imenujejo se igle in vsebujejo smolne prehode.
Les predstavlja večino debla. Vsebuje votle odmrle celice s perforiranimi stenami – traheide. Njihova prisotnost je značilen znak za to skupino rastlin. Preko njih poteka tok vode navzgor od korenin do listov.
Les golosemenk poleg traheid vsebuje tudi smolne kanale. Zato je predstavnike rastlin te skupine zlahka prepoznati po dišečem vonju iglavcev. Smola impregnira les, kar preprečuje gnitje. Zaradi tega je med iglavci veliko stoletnikov. Nekatere sekvoje so na primer stare približno 3000 let.
Najpomembnejša evolucijska prednost, ki jo imajo golosemenke, je razmnoževanje brez udeležbe kapljajoče vlage in prisotnosti tvorb, ki delujejo kot reproduktivni organi.
Reproduktivni organi golosemenk
Odsotnost cvetov je ključna lastnost golosemenk. Razmnoževanje teh rastlin poteka s sodelovanjem stožcev ali strobilusa. Te formacije je enostavno prepoznati na boru, smreki, jelki, macesnu in drugih predstavnikih iglavcev. Lahko jih imenujemo organi spolnega razmnoževanja.
Običajno so storži različnih spolov - lahko so moški in ženski in se nahajajo na isti rastlini (enodomne) ali na različnih (dvodomnih), ki se razlikujejo po velikosti in barvi.
Moški brsti se imenujejo mikrostrobili, ženski brsti pa megastrobili. Strobila je skrajšan in spremenjen poganjek, na katerem se nahajajo sporofili - spremenjeni listi. Cvetni prah zori v mikrostrobilih. V megastrobilih - ovule.
Lastnosti razmnoževanja golosemenk
Običajno se proces razmnoževanja golosemenk obravnava na primeru škotskega bora. To je enodomna rastlina, torej moški in ženski storži se razvijejo na istem drevesu. Prvi od njih so večji, rdečkaste barve. Drugi so majhni, zelenkasti ali modrikasti.
Shema vzreje golosemenk je precej preprosta. Ko cvetni prah dozori v mikrostrobilih, se razlije, širi z vetrom in lahko potuje na velike razdalje. Za to je vsako zrno cvetnega prahu opremljeno s posebnimi napravami - vrečkami za cvetni prah. Prašni delci padajo na ovule, ki se razvijejo na megastrobilih. Tako pride do opraševanja.
Navadno pade konec pomladi ali v začetku poletja. oprašenoženski stožci se zaprejo, njihove luske se zlepijo s smolo. Oploditev se zgodi v jajčnikih znotraj zaprtih stožcev.
Kako pride do oploditve
Znotraj jajčne celice je ženski gametofit ali embrionalna vrečka, ki gre skozi več stopenj zorenja. Cvetni prah vstopi v cvetni vhod jajčne celice, začne kaliti v cvetni prah proti arhegoniju (iz grškega arche - "začetek", odšel - "materina maternica"). Ta tvorba vsebuje jajce. Skupno se dva od njih razvijeta v ovuli, vendar se le ena oplodi.
V tem trenutku sta dva spermatozoida že dozorela v cvetnem zrnu in se začela premikati vzdolž rastne cevi. Ko ena od semenčic doseže jajčece, pride do oploditve. Druga sperma umre. Po zlitju dveh zarodnih celic nastane semenski zarodek - zigota. Sama ovula se spremeni v seme. S kalitvijo bo porabil zalogo hranil.
Tako se razmnožujejo golosemenke. Shema tega postopka je prikazana na fotografiji.
Ripacija in razpršitev semena
Po oploditvi se začne zorenje semena. Pri navadnem boru oba procesa trajata 2 leti. Ko dozorijo, storži olesenejo in spremenijo barvo. Postopoma se njihove luske odprejo in iz njih se razlijejo semena.
Telosemenke ne tvorijo plodov. Ampak, da bi se razširili na velikorazdalji, imajo semena posebne prilagoditve - krilati membranski izrastki, ki jih veter zlahka prenaša.
Če zunanji pogoji niso ugodni za kalitev, lahko seme dolgo počiva pred optimalnimi temperaturnimi pogoji. Prav te lastnosti so golosemenkam omogočile, da dosežejo veliko število vrst in se razširijo na velika območja.
Število vrst in predstavnikov
Opisana skupina ima približno 600-700 vrst. Vsi se niso ohranili do danes, nekateri predstavniki obstajajo le v fosilni obliki. Na primer:
- kordait;
- bennetit;
- semenske praproti.
Ostali predstavniki so razširjeni po vsem svetu in rastejo v vseh klimatskih območjih: od južnih tropskih (sago palme) do hladnih severnih zemljepisnih širin (cedra, macesen, smreka, bor).
Najstarejši predstavnik golosemenk, ki obstaja do danes, je Ginkgo Biloba (biloba). Ta rastlina se imenuje živi fosil, saj raste na planetu že od mezozojske dobe, kar dokazujejo številni odtisi v nahajališčih starodavnih kamnin.
Evolucijski razvoj
Prve golosemenke, ki so nastale v paleozojski dobi, so imele številne prednosti, ki so jim omogočile, da so takrat prevzele prevladujoč položaj na planetu. Te evolucijsko nove lastnosti se imenujejo aromorfoze in vam omogočajo doseganjenova raven v razvoju novih ozemelj in ekoloških niš. Obstaja več takih lastnosti, ki jih imajo golosemenke:
- Razmnoževanje se izvaja brez sodelovanja vodnega okolja. To je omogočilo naselitev velikih površin na kopnem.
- Oploditev se zgodi znotraj jajčne celice in je zaščitena pred zunanjimi vplivi - takšne značilnosti razmnoževanja golosemenk zagotavljajo večjo varnost bodoče rastline.
- Pojav semena je omogočil, da so bodočemu zarodku zagotovili zaščitne pokrove (semenska lupina) in zalogo hrane (endosperm), kar je posledično povečalo število rastlin v tej skupini.
Prav te lastnosti so jih razlikovale od njihovih prednikov – praproti. Naslednja in danes zadnja stopnja evolucijskega razvoja rastlinskega sveta je pojav kritosemenk.
Pomen golosemenk
Vloge golosemenk je težko preceniti. Prav oni zapolnijo približno tretjino svetovnih gozdov, ki sodelujejo pri čiščenju zraka in nenehnem obnavljanju kisika. Poleg tega je pojav in široka porazdelitev rastlin, ki proizvajajo kisik na planetu, povzročila nastanek drugih organizmov, ki lahko uporabljajo ta plin pri svojem dihanju.
Iglavci so glavni dobavitelji lesa za različna področja človeškega življenja. Ta surovina se aktivno uporablja v proizvodnji pohištva, gradbeništvu, proizvodnji ladij in drugih strateško pomembnih področjih gospodarske dejavnosti. Smrekova lesna vlakna so še posebej dragocena pri izdelavi visokokakovostnih papirjev.
Telosemenke se pogosto uporabljajo v medicini. Posebne snovi - fitoncidi, ki jih izločajo skoraj vsa drevesa iglavcev, lahko očistijo zrak pred patogenimi mikrobi. Zaradi tega je večina sanatorijev in zdravilišč zgrajenih na ozemlju iglavcev. Takšna terapija lahko bistveno ublaži ali odpravi številne pljučne bolezni.
