Hva er gymnospermer?

Gymnospermer: Cycad-kjegler. Maxfocus/iStock/Getty Images Plus

Gymnospermer er blomsterløse planter som produserer kongler og frø. Begrepet gymnosperm betyr bokstavelig talt 'nakent frø', ettersom gymnospermfrø ikke er innkapslet i en eggstokk. Snarere sitter de eksponert på overflaten av bladlignende strukturer kalt bracts. Gymnospermer er karplanter i underriket Embyophyta og inkluderer bartrær, cycader, ginkgoes og gnetofytter. Noen av de mest gjenkjennelige eksemplene på disse treaktige buskene og trærne inkluderer furutrær, graner, graner og ginkgoer. Gymnospermer er rikelig i temperert skog og barskog biomer med arter som tåler fuktige eller tørre forhold.

I motsetning til angiospermer , gymnosperms produserer ikke blomster eller frukt. De antas å være de første karplantene som bebor land som dukket opp i triasperioden for rundt 245-208 millioner år siden. Utviklingen av en vaskulært system i stand til å transportere vann gjennom hele planten muliggjorde kolonisering av gymnospermland. I dag er det over tusen arter av gymnospermer som tilhører fire hovedavdelinger: Coniferophyta , Cycadophyta , Ginkgophyta , og Gnetophyta .

Coniferophyta

Gymnospermer: Cycad-kjegler. Maxfocus/iStock/Getty Images Plus

De Coniferophyta divisjon inneholder bartrær , som har den største variasjonen av arter blant gymnospermer. Mestbartrærer eviggrønne (beholder bladene gjennom hele året) og inkluderer noen av de største, høyeste og eldste trærne på planeten. Eksempler på bartrær inkluderer furu, sequoia, gran, hemlock og graner. Bartrær er en viktig økonomisk kilde til trelast og produkter, som papir, som er utviklet fra tre. Gymnosperm-tre regnes som bartre, i motsetning til løvtre til noen angiospermer.

Ordet bartrær betyr 'kjeglebærer', en distinkt egenskap som er vanlig for bartrær. Kjegler huser de mannlige og kvinnelige reproduktive strukturene til bartrær. De fleste bartrær er det monoecious , som betyr at både hann- og hunnkjegler kan finnes på samme tre.

En annen lett identifiserbar egenskap hos bartrær er deres nållignende blader . Ulike bartrærfamilier, som f.eks Pinaceae (furu) og Cupressaceae (sypresser), kjennetegnes av typen blader som er tilstede. Furu har enkeltnålslignende blader eller nålebladrot langs stilken. Sypresser har flate, skjelllignende blader langs stilkene. Andre bartrær av slekten Agathis har tykke, elliptiske blader og bartrær av slekten Nageia har brede, flate blader.

Bartrær er iøynefallende medlemmer av taiga-skogbiomet og har tilpasninger for livet i det kalde miljøet i boreale skoger. Den høye, trekantede formen på trærne gjør at snø faller fra grenene lettere og hindrer dem i å bryte under vekten av isen. Nålebladbartrærne har også en voksaktig pels på bladoverflaten for å forhindre vanntap i det tørre klimaet.

Cycadophyta

Sago Palms (Cycads), Kyushu, Japan. Schafer & Hill /Moment Mobile/Getty Images

De Cycadophyta inndeling av gymnospermer inkluderer cycader. Cycader finnes i tropiske skoger og subtropiske områder. Disse eviggrønne plantene har en fjærlignende bladstruktur og lange stilker som sprer de store bladene utover den tykke, treaktige stammen. Ved første øyekast kan cycader ligne palmer, men de er ikke i slekt. Disse plantene kan leve i mange år og har en langsom vekstprosess. King Sago-palmen, for eksempel, kan ta opptil 50 år å nå 10 fot.

I motsetning til mange bartrær, produserer cycad-trær enten kun hannkjegler (produserer pollen) eller hunnkongler (produserer eggløsninger). Hunnkjegleproduserende cycader vil bare produsere frø hvis en hann er i nærheten. Cycader er hovedsakelig avhengige av insekter for pollinering, og dyr hjelper til med å spre sine store, fargerike frø.

Røttene til cycader er kolonisert av fotosyntetiske bakterier cyanobakterier. Disse mikrobene produserer visse giftstoffer og nevrotoksiner som samler seg i plantefrøene. Giftstoffene antas å gi beskyttelse motbakterieog sopp parasitter. Cycadfrø kan være farlige for kjæledyr og mennesker hvis de svelges.

Ginkgophyta

Dette er en oppoverskuende utsikt over grenene og bladene til et ginkgo-tre om høsten. Benjamin Torode/Moment/Getty Images

Ginkgo biloba er de eneste overlevende plantene av Ginkgophyta deling av gymnospermer. I dag er naturlig voksende ginkgo-planter eksklusive for Kina. Ginkgoer kan leve i tusenvis av år og er preget av vifteformede, løvfellende blader som blir gule om høsten. Ginkgo biloba er ganske store, med de høyeste trærne som når 160 fot. Eldre trær har tykke stammer og dype røtter.

Ginkgoer trives i godt solbelyste områder som får mye vann og har rikelig med jorddrenering. I likhet med cycader produserer ginkgoplanter enten hann- eller hunnkjegler og har sædceller som bruker flagella å svømme mot egget i den kvinnelige eggløsningen. Disse slitesterke trærne er brannbestandige, skadedyrbestandige og sykdomsbestandige, og de produserer kjemikalier som antas å ha medisinsk verdi, inkludert flere flavinoider og terpener med antioksidanter, anti-inflammatoriske og antimikrobielle egenskaper.

Gnetophyta

Dette bildet viser gymnospermen Welwitschia mirabilis som bare finnes i den afrikanske ørkenen i Namibia. Artush/iStock/Getty Images Plus

Gymnosperm-divisjonen Gnetophyta har et lite antall arter (65) funnet innenfor tre slekter: Ephedra , Gnetum , og Welwitschia . Mange av artene fra slekten Ephedra er busker som kan finnes i ørkenregioner i Amerika eller i de høye, kjølige områdene i Himalaya-fjellene i India. Sikker Ephedra arter har medisinske egenskaper og er kilden til det avsvellende stoffet efedrin. Ephedra arter har slanke stengler og skjelllignende blader.

Gnetum arter inneholder noen busker og trær, men de fleste er treaktige vinranker som klatrer rundt andre planter. De bor tropiske regnskoger og har brede, flate blader som ligner bladene til blomstrende planter. De mannlige og kvinnelige reproduktive kjeglene er inneholdt på separate trær og ligner ofte på blomster, selv om de ikke er det. Den vaskulære vevsstrukturen til disse plantene er også lik den til blomsterplanter .

Welwitschia har en enkelt art, W. mirabilis . Disse plantene lever bare i den afrikanske ørkenen i Namibia. De er veldig uvanlige ved at de har en stor stilk som forblir nær bakken, to store buede blader som deler seg i andre blader etter hvert som de vokser, og en stor, dyp pælerot. Denne planten tåler den ekstreme varmen i ørkenen med temperaturer på 50 °C (122 °F), samt mangel på vann (1-10 cm årlig). Mann W. mirabilis kjegler er fargerike, og både hann- og hunnkjegler inneholder nektar for å tiltrekke seg insekter.

Gymnosperm livssyklus

Wikimedia Commons /CC BY 3.0 ' id='mntl-sc-block-image_2-0-21' />

Bartre livssyklus. Jhodlof, Harrison, Beentree, MPF og RoRo/ Wikimedia Commons /CC BY 3.0

I gymnosperm-livssyklusen veksler planter mellom en seksuell fase og en aseksuell fase. Denne typen livssyklus er kjent som veksling av generasjoner . Kjønnsceller produksjon skjer i den seksuelle fasen eller generasjon av gametofytt av syklusen. Sporer produseres i aseksuell fase eller sporofyttgenerering . I motsetning til i ikke-vaskulære planter , den dominerende fasen av plantelivssyklusen for karplanter er sporoftygenerasjonen.

Hos gymnospermer er plantesporofytten gjenkjent som hoveddelen av selve planten, inkludert røtter, blader, stilker og kjegler. De celler av planten sporofytten er diploid og inneholder to komplette sett med kromosomer . Sporofytten er ansvarlig for produksjonen av haploid sporer gjennom prosessen med meiose . Med ett komplett sett med kromosomer, utvikler sporer seg til haploide gametofytter . Plantegametofyttene produserer hanner og hunner kjønnsceller som forenes ved pollinering for å danne en ny diploid zygote. Zygoten modnes til en ny diploid sporofytt, og fullfører dermed syklusen. Gymnospermer tilbringer mesteparten av livssyklusen sin i sporofyttfasen, og gametofyttgenerasjonen er helt avhengig av sporofyttgenerasjonen for å overleve.

Gymnosperm Reproduksjon

Wikimedia Commons /CC BY 4.0 ' id='mntl-sc-block-image_2-0-25' />

Gymnosperm Reproduksjon. CNX OpenStax/ Wikimedia Commons /CC BY 4.0

Kvinnelige gameter (megasporer) produseres i gametofyttstrukturer kalt archegonia ligger i eggløsningskegler. Hannlige kjønnsceller (mikrosporer) produseres i pollen kjegler og utvikles til pollenkorn. Noen gymnosperm-arter har hann- og hunnkjegler på samme tre, mens andre har separate hann- eller hunnkjegleproduserende trær. For at pollinering skal finne sted, må kjønnsceller komme i kontakt med hverandre. Dette skjer vanligvis via vind, dyr eller insektoverføring.

Befruktninghos gymnospermer oppstår når pollenkorn kommer i kontakt med den kvinnelige eggløsningen og spirer. Sædceller tar veien til egget inne i eggløsningen og befrukter egget. Hos bartrær og gnetofytter har sædceller ingen flageller og må nå egget via dannelsen av en pollenrør . Hos cycader og ginkgoer svømmer den flagellerte sæden mot egget for befruktning. Ved befruktning utvikler den resulterende zygoten i gymnospermfrøet og danner en ny sporofytt.

Viktige punkter

• Gymnospermer er blomsterløse, frøproduserende planter. De tilhører underriket Embophyta .
• Begrepet 'gymnosperm' betyr bokstavelig talt 'nakent frø.' Dette er fordi frøene produsert av gymnospermer ikke er innkapslet i en eggstokk. I stedet sitter gymnospermfrø eksponert på overflaten av bladlignende strukturer kalt bladblader.
• De fire hovedavdelingene av gymnospermer er Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta og Gnetophyta.
• Gymnospermer finnes ofte i tempererte skoger og boreale skogbiomer. Vanlige typer gymnospermer er bartrær, cycader, ginkgoes og gnetofytter.

Kilder

Asaravala, Manish, et al. Triasperiode: tektonikk og paleoklima. Tektonikk i triasperioden , University of Califonia Museum of Paleontology, www.ucmp.berkeley.edu/mesozoic/triassic/triassictect.html.

Frazer, Jennifer. Er Cycads sosiale planter? Scientific American Blog Network , 16. oktober 2013, blogs.scientificamerican.com/artful-amoeba/are-cycads-social-plants/.

Pallardy, Stephen G. The Woody Plant Body. Fysiologi av treplanter , 20. mai 2008, s. 9–38., doi:10.1016/b978-012088765-1.50003-8.

Wagner, Armin, et al. Lignifisering og ligninmanipulasjoner i bartrær. Fremskritt innen botanisk forskning , vol. 61, 8. juni 2012, s. 37–76., doi:10.1016/b978-0-12-416023-1.00002-1.​