7.6: Сперматофіта - насіннєві рослини
- Page ID
- 6637
Насіннєві рослини складаються приблизно з 1000 видів непокритонасінних (голонасінних) і близько 250 000 видів покритонасінних. Вони мають споровий життєвий цикл з переважанням спорофіта, і насіння. Гаметофіт зводиться до клітин всередині яйцеклітини або пилкового зерна. У самців мінімальна кількість клітин - три, а самки - чотири. Антеридії відсутні, а у квітучих рослин (Angiospermae) і Gnetopsida архегонія також зменшена. Спорофіт завжди буде починатися як ембріон, розташований всередині живильної тканини, ендосперм,\(_1\) який є жіночим гаметофітом або в ендоспермі\(_2\) (див. Наступну главу). Сперматофіти мають пазушні бруньки (нирки в пазухах листя). Як і папороті, вони мегафільні і гомогідрогенні, і мають вторинне потовщення. Вищі групи насіннєвих рослин втратили джгутики сперматозоїдів і розвивалися пилкові трубки. Класи сперматофіти - Гінкгоопсида, Цикадопсида, Пінопсида, Гнетопсіда та Ангіосперми.
Гінкгоопсида - всього один вид; гінкго або дерево дівочої шерсті (Ginkgo biloba). Ця рослина давно вимерла в дикій природі, але вирощується на китайських храмових угіддях як декоративне дерево. Гінкго - велике дерево, що несе характерний трикутний лист з дихотомним жилкою. Ця рослина також дводомна (як виняток серед рослин, гінкго має статеві хромосоми, такі як птахи та ссавці), а пилок транспортується вітром до жіночих (овуляційних) дерев. Пилкові зерна рослин гінкго виробляють два мультиджгутикових сперматозоїдів; їстівне насіння плодоподібне і дозріває після тривалого лежання на землі. Дерево дівочого волосся має симбіотичні ціанобактерії в клітині. Оскільки гінкго, ймовірно, пройшов через вузьке місце популяції, фітофагових комах, які можуть пошкодити листя гінкго, дуже мало, майже немає. Єдиний гриб, який здатний їх з'їсти, Бартелетія, - це також жива копалина.
Cycadopsida —cycads - це клас з невеликою кількістю пологів і близько 300 видів, які ростуть переважно в тропіках. Тільки один вид росте природним чином в Сполучених Штатах, Zamia pumil a, і може бути знайдений у Флориді і Грузії. Цикади - пальмоподібні рослини з великими перистими листям. Їх деревина багата паренхімою, оскільки стебло має аномальне вторинне потовщення. Всі вони дводомні, а його конус великий і захищений колючками і деревними пластинами. Яйцеклітини цих рослин прикріплюються до видозмінених листям (мегаспорофілів), які зібрані в прямостоячі шишки. Як і гінкго, вони мають мультиджгутикові сперматозоїди, архегонії і великі яйцеклітини. Насіння цикада поширені тваринами. Життєвий цикл надзвичайно повільний.
Пінопсіда —хвойні породи є найбільш широко відомими та економічно важливими серед голонасінних рослин. Хвойні складаються приблизно з 630 видів. Більшість з них є помірними вічнозеленими деревами, але деякі листяні, наприклад, модрина (Larix). Стебло має велику кількість ксилеми, невелику пробку і дрібну яму. Яйцеклітини кріпляться до спеціалізованих листків, насіннєвих лусочках, ущільнюються в шишки з приквітковими лусочками (рис.\(\PageIndex{1}\)). У деяких хвойних, таких як ялівець (Juniperus) і тис (Taxus), відсутні деревні шишки; ці рослини мають м'ясисті луски. Насіння поширюється вітром і тваринами.
Всього життєвий цикл хвойних порід займає до двох років. Хвойні не мають джгутикових сперматозоїдів; їх нерухливі чоловічі гамети (сперматії) переміщаються всередині довгої швидкозростаючої пилкової трубки. Серед сімейств хвойних порід Pinaceae (сімейство соснових) мають смоляні і голчасті листя; у Pinus їх укорочені пагони, брахібласти, а великі шишки мають дерев'янисті лусочки. Cupressaceae (сімейство кипарисових) не мають смоли, виробляють невеликі шишки, які мають зрощену приквітку і насіннєву луску, мають диморфні листя, а деякі їх пологи (на кшталт «живої викопної» Метасеквої з Китаю) листяні незвичайним способом: вони скидають цілі гілки, а не окремі листя.
Gnetopsida —gnetophytes іноді називають хламідонасінними. Це невеликий клас з лише трьома родами, які зовсім не схожі: Ефедра, Вельвіскія та Гнетум. Хоча ці рослини морфологічно нагадують про покритонасінні, вони молекулярно пов'язані більше з іншими голонасінними. Ефедра - це хвощ, як пустельні безлисті чагарники, Гнетум - тропічні дерева, а Вельвічія - рослини, які мають життєву форму, яку дуже важко сказати (рис.\(\PageIndex{2}\)).
Ефедра має архегонії, але в Гнетумі і Вельвічії вони скорочені. З іншого боку, Ефедра та Гнетум мають подвійне запліднення процесу, коли дві братські чоловічі гамети запліднюють дві сестринські жіночі клітини: обидва чоловічі ядра зливаються з клітинами одного жіночого гаметофіту (ендосперму\(_1\)): з яйцеклітиною та іншою гаплоїдної клітиною, сестрою яйцеклітини. Подвійне запліднення у гнітофітів призводить до появи двох конкуруючих ембріонів, і тільки один з них виживе в майбутньому насінні.
І Gnetum, і Welwitschia мають судини (як покритонасінні). У гнітума також є покритонасінні протилежні листя з птеродромним жилкою, як, наприклад, кавове дерево (втім, це, ймовірно, є результатом модифікації дихотомного жилкування). Яйцеклітини хламідонасінних рослин поодинокі і покриті додатковим зовнішнім покривом; чоловічі гамети - сперматії, що рухаються всередині пилкової трубки.
Вельвічія, мабуть, найвидатніша серед гнітофітів. Існує тільки один вид, який зустрічається в намібійської пустелі. Кращий спосіб описати цю рослину - «розрослися саджанець». Має невеликий стовбур з двома широкими листям, які мають паралелодромне жилкування. Вторинне потовщення аномальне, деревина має судини. Рослина комахозапилюється, а його крилаті насіння розганяються вітром. Запліднення не подвійне, але, поряд з пилковими трубками, включає в себе самі божевільні структури: проталіальні трубки, які ростуть з жіночого гаметофіту і зустрічаються з пилковими трубками, щоб зробити зиготу.
Життєві цикли визначають основне різноманіття рослин, вони позначають рослинну філу. Порівняємо три типи життєвих циклів знову (рис.\(\PageIndex{3}\)) і знову (рис.\(\PageIndex{4}\)). Те, що видно на всіх цих схемах, як і на всіх подібних схемах зверху, - це зростаюча складність циклу, зростаюче зменшення гаплоїдної стадії і зростання самоподібності всередині циклу.
