Le gimnosperme sono le piante da seme più antiche del nostro pianeta. Hanno svolto un ruolo importante nello sviluppo della fauna selvatica e continuano ad occupare una posizione significativa nella vita della Terra. A noi ben noti abete rosso, pino, abete, tuia, tasso o larice e velvichia, saga o ginkgo poco conosciuti - tutti questi sono rappresentanti del gruppo chiamato "Gymnosperms". Considereremo la loro struttura e riproduzione più avanti nell'articolo.
Origine ed età
Le gimnosperme hanno 350 milioni di anni. Apparvero nell'Alto Devoniano (Paleozoico) e all'inizio del Mesozoico avevano già raggiunto il loro apice. Presumibilmente, la loro origine è associata alla graduale evoluzione delle spore: le felci. Rispetto a loro, le nuove specie vegetali avevano già ovuli e granelli di polline che erano direttamente coinvolti nella formazione del seme. C'erano una serie di vantaggi che le gimnosperme avevano:
- la riproduzione è avvenuta senzapartecipazione all'acqua;
- Il rivestimento del seme e l'apporto di sostanze nutritive hanno assicurato la sicurezza della piantina.
Per questi motivi, dopo poco tempo, la copertura verde del pianeta era già costituita principalmente da gimnosperme, la cui struttura e riproduzione ha contribuito al successo dello sviluppo di nuovi territori e nicchie ecologiche.
Caratteristiche dell'edificio
Le piante per lo più nominate crescono sotto forma di alberi e arbusti, più spesso - sempreverdi e raramente - decidue. A volte possono raggiungere dimensioni enormi (sequoia, cedro). La stragrande maggioranza delle loro foglie sono a forma di ago o hanno l'aspetto di squame. Si chiamano aghi e contengono passaggi di resina.
Il legno costituisce la maggior parte del tronco. Contiene cellule morte cave con pareti perforate - tracheidi. La loro presenza è un segno specifico di questo gruppo di piante. È attraverso di loro che avviene il flusso ascendente dell'acqua dalla radice alle foglie.
Oltre alle tracheidi, il legno delle gimnosperme contiene anche dotti di resina. Pertanto, i rappresentanti delle piante di questo gruppo sono facilmente riconoscibili dall'odore fragrante di conifere. La resina impregna il legno, impedendogli di marcire. A causa di ciò, ci sono molti centenari tra le conifere. Ad esempio, alcune sequoie hanno circa 3000 anni.
Il vantaggio evolutivo più importante che hanno le gimnosperme è la riproduzione senza la partecipazione dell'umidità del gocciolamento e la presenza di formazioni che fungono da organi riproduttivi.
Organi riproduttivi delle gimnosperme
L'assenza di fiori è una caratteristica chiave posseduta dalle gimnosperme. La riproduzione di queste piante avviene con la partecipazione di coni o strobilo. Queste formazioni sono facili da riconoscere su pini, abeti rossi, abeti, larici e altri rappresentanti di conifere. Possono essere chiamati organi della riproduzione sessuale.
Di solito i coni sono di sesso diverso - possono essere maschili e femminili e si trovano sulla stessa pianta (monoica) o su piante diverse (dioica), differendo per dimensioni e colore.
I germogli maschili sono chiamati microstrobil e quelli femminili sono chiamati megastrobil. La strobila è un germoglio accorciato e modificato, su cui si trovano gli sporofilli - foglie modificate. Il polline matura nei microstrobili. In megastrobil - ovuli.
Caratteristiche della riproduzione delle gimnosperme
Di solito, il processo di riproduzione delle gimnosperme viene considerato sull'esempio del pino silvestre. Questa è una pianta monoica, cioè coni maschili e femminili si sviluppano sullo stesso albero. I primi sono più grandi, di colore rossastro. Le seconde sono piccole, verdastre o bluastre.
Lo schema di allevamento delle gimnosperme è abbastanza semplice. Quando il polline matura nei microstrobili, fuoriesce, si diffonde grazie al vento e può percorrere lunghe distanze. Per fare questo, ogni granello di polline è dotato di dispositivi speciali: sacchetti di polline. Le particelle di polvere cadono sugli ovuli che si sviluppano sui megastrobili. Ecco come avviene l'impollinazione.
Di solito cade alla fine della primavera o all'inizio dell'estate. impollinatoi coni femminili si chiudono, le loro squame si attaccano alla resina. La fecondazione avviene negli ovuli all'interno dei coni chiusi.
Come avviene la fecondazione
All'interno dell'ovulo si trova il gametofito femminile, o sacco embrionale, che attraversa diversi stadi di maturazione. Il polline entra nell'ingresso pollinico dell'ovulo, inizia a germogliare nel tubo pollinico verso l'archegonio (dal greco arche - "inizio", andato - "grembo materno"). Questa formazione contiene un uovo. In totale, due di loro si sviluppano nell'ovulo, ma solo uno subisce la fecondazione.
In quel momento, due spermatozoi erano già maturati nel granello pollinico e avevano cominciato a muoversi lungo il tubo di accrescimento. Quando uno degli spermatozoi raggiunge l'uovo, si verifica la fecondazione. Il secondo sperma muore. Dopo la fusione di due cellule germinali, si forma un embrione di semi: uno zigote. L'ovulo stesso viene convertito in un seme. Germinando, utilizzerà l'apporto di nutrienti.
Così si riproducono le gimnosperme. Lo schema di questo processo è mostrato nella foto.
Ripazione e dispersione dei semi
Dopo che la fecondazione è avvenuta, inizia la maturazione del seme. Nel pino silvestre, entrambi questi processi durano 2 anni. Quando sono maturi, i coni diventano legnosi e cambiano colore. A poco a poco, le loro squame si aprono e i semi ne fuoriescono.
Le gimnosperme non formano frutti. Ma per diffondersi alla grandedistanza, i semi hanno adattamenti speciali - escrescenze membranose pterigoidee, facilmente trasportate dal vento.
Se le condizioni esterne non sono favorevoli alla germinazione, il seme può riposare a lungo prima delle condizioni di temperatura ottimali. Sono state queste caratteristiche che hanno permesso alle gimnosperme di raggiungere un numero elevato di specie e di diffondersi su vaste aree.
Il numero di specie e rappresentanti
Il gruppo descritto ha circa 600-700 specie. Non tutti sono sopravvissuti fino ad oggi, alcuni rappresentanti esistono solo in forma fossile. Ad esempio:
- cordaite;
- bennetite;
- felci da seme.
Il resto dei rappresentanti è distribuito in tutto il globo e cresce in tutte le zone climatiche: dal tropicale meridionale (palme da sago) alle fredde latitudini settentrionali (cedro, larice, abete rosso, pino).
Il più antico rappresentante delle gimnosperme, che esiste ancora oggi, è Ginkgo Biloba (biloba). Questa pianta è chiamata fossile vivente, poiché è cresciuta sul pianeta fin dall'era mesozoica, come dimostrano numerose impronte nei depositi di antiche rocce.
Sviluppo evolutivo
Le prime gimnosperme sorte nel Paleozoico avevano una serie di vantaggi che consentivano loro di assumere una posizione dominante sul pianeta in quel momento. Queste caratteristiche evolutivamente nuove sono chiamate aromorfosi e ti permettono di raggiungereun nuovo livello nello sviluppo di nuovi territori e nicchie ecologiche. Ci sono diverse caratteristiche che le gimnosperme hanno:
- La riproduzione avviene senza la partecipazione dell'ambiente acquatico. Ciò ha permesso di popolare vaste aree di terra.
- La fecondazione avviene all'interno dell'ovulo ed è protetta dalle influenze esterne: tali caratteristiche della riproduzione delle gimnosperme garantiscono una maggiore sicurezza della futura pianta.
- L'aspetto del seme ha permesso di fornire al futuro embrione coperture protettive (buccia di semi) e una scorta di cibo (endosperma), che, a sua volta, ha aumentato il numero di piante in questo gruppo.
Sono state queste caratteristiche a distinguerli dai loro antenati: le felci. Il prossimo, e oggi l'ultimo, stadio dello sviluppo evolutivo del mondo vegetale è la comparsa delle angiosperme.
Significato delle gimnosperme
Il ruolo delle gimnosperme difficilmente può essere sopravvalutato. Sono loro che riempiono circa un terzo delle foreste del mondo coinvolte nella purificazione dell'aria e nel costante rinnovamento dell'ossigeno. Inoltre, l'emergere e l'ampia distribuzione di piante produttrici di ossigeno sul pianeta ha portato all'emergere di altri organismi che possono utilizzare questo gas nella loro respirazione.
Le conifere sono i principali fornitori di legno per vari ambiti della vita umana. Questa materia prima viene utilizzata attivamente nella produzione di mobili, costruzioni, produzione navale e altre aree strategicamente importanti dell'attività economica. Le fibre di legno di abete sono particolarmente preziose nella produzione di carte di alta qualità.
Le gimnosperme sono ampiamente utilizzate in medicina. Sostanze speciali - i phytoncides, secreti da quasi tutte le conifere, sono in grado di purificare l'aria dai microbi patogeni. Per questo motivo, la maggior parte dei sanatori e dei centri benessere sono costruiti sul territorio delle foreste di conifere. Tale terapia può alleviare o eliminare significativamente molte malattie polmonari.
