Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

26.2: Голонасінні

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    1963

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Навички для розвитку

    • Обговоріть тип насіння, що виробляються голонасінними рослинами, а також інші характеристики голонасінних
    • Стан, який період побачив першу появу голонасінних рослин, і поясніть, коли вони були домінуючим рослинним життям
    • Перерахуйте чотири групи сучасних голонасінних рослин та наведіть приклади кожної

    Голонасінні, що означають «голі насіння», є різноманітною групою насіннєвих рослин і є парафілетичними. Парафілетичні групи - це ті, в яких не всі члени є нащадками єдиного спільного предка. Їх характеристики включають голе насіння, окремі жіночі та чоловічі гамети, запилення вітром та трахеїди (які транспортують воду та розчинені речовини в судинній системі).

    Голонасіннєві насіння не укладені в зав'язь; скоріше, вони оголюються на шишках або видозміненому листі. Спорофіли - це спеціалізовані листя, які виробляють спорангию. Термін strobilus (множина = strobili) описує щільне розташування спорофілів навколо центрального стебла, як це видно в конусах. Деякі насіння при дозріванні обволікаються спорофітними тканинами. Шар спорофітної тканини, який оточує мегаспорангіум, а пізніше і ембріон, називається покривом.

    Голонасінні рослини були домінуючим фалумом в мезозойську епоху. Вони пристосовані жити там, де прісної води мало протягом частини року, або в бідному азотом грунті болота. Тому вони все ще є видатним фалумом у хвойному біомі або тайзі, де вічнозелені хвойні дерева мають вибіркову перевагу в холодну та суху погоду. Вічнозелені хвойні дерева продовжують низький рівень фотосинтезу в холодні місяці, і готові скористатися першими сонячними днями весни. Одним з недоліків є те, що хвойні дерева більш сприйнятливі, ніж листяні дерева, до заражень, оскільки хвойні рослини не втрачають листя відразу. Тому вони не можуть скинути паразитів і перезапустити зі свіжим запасом листя навесні.

    Життєвий цикл голонасперма передбачає чергування поколінь, з домінуючим спорофітом, в якому проживає жіночий гаметофіт, і зниженими гаметофітами. Всі голонасінні рослини гетероспористі. Чоловічі і жіночі репродуктивні органи можуть утворюватися в шишках або стробили. Чоловічі та жіночі спорангії виробляються або на одній рослині, описується як однодомні («одна домашня» або двостатева), або на окремих рослинях, іменованих дводомними («два будинки» або одностатеві) рослини. Життєвий цикл хвойного дерева послужить нашим прикладом розмноження у голонасінних рослин.

    Життєвий цикл хвойного дерева

    Сосни хвойні (конусоносні) і переносять як чоловічі, так і жіночі спорофіли на одному зрілому спорофіті. Тому вони є однодомними рослинами. Як і всі голонасінні, сосни гетероспористі і генерують два різних типи суперечок: чоловічі мікроспори та жіночі мегаспори. У чоловічих шишках, або тичинкових шишках, мікроспороцити породжують пилкові зерна мейозом. Навесні велика кількість жовтого пилку виділяється і розноситься вітром. Деякі гаметофіти приземляться на жіночу шишку. Запилення визначається як ініціювання росту пилкової трубки. Пилкова трубка розвивається повільно, а генеративна клітина в пилковому зерні ділиться на дві гаплоїдні сперматозоїди шляхом мітозу. При заплідненні одна зі сперматозоїдів остаточно об'єднає своє гаплоїдне ядро з гаплоїдним ядром гаплоїдної яйцеклітини.

    Жіночі шишки, або овуляційні шишки, містять дві яйцеклітини на шкалу. Одна мегаспорова материнська клітина, або мегаспороцит, піддається мейозу в кожній яйцеклітині. Три з чотирьох клітин розпадаються; тільки одна вижила клітина переросте в жіночий багатоклітинний гаметофіт, який охоплює архегонію (архегоній - репродуктивний орган, який містить одну велику яйцеклітину). Після запліднення диплоїдна яйцеклітина дасть початок ембріону, який укладений в насіннєву оболонку тканини від материнської рослини. Запліднення та розвиток насіння є тривалим процесом у соснових дерев: після запилення може пройти до двох років. Утворене насіння містить три покоління тканин: насіннєву оболонку, яка походить від тканини спорофіту, гаметофіт, який забезпечить поживними речовинами, і сам ембріон.

    Малюнок\(\PageIndex{1}\) ілюструє життєвий цикл хвойного дерева. Фаза спорофіта (2 n) - найдовша фаза в житті голонасперма. Гаметофіти (1 n) — мікроспори та мегаспори — зменшуються в розмірах. Між запиленням і заплідненням може пройти більше року, поки пилкова трубка росте до мегаспороцита (2 n), який піддається мейозу в мегаспори. Мегаспори дозріють в яйцеклітини (1 п).

    Життєвий цикл хвойних порід починається з зрілого дерева, яке називається спорофітом і є диплоїдним (2н). Дерево виробляє чоловічі шишки в нижніх гілках, а жіночі - на верхніх. Чоловічі шишки виробляють пилкові зерна, які містять два генеративних (сперматозоїдів) ядра та ядро трубки. Коли пилок висаджується в жіночих масштабах, пилкова трубка росте до жіночого гаметофіту, який складається з яйцеклітини, що містить мегаспору. При заплідненні утворюється диплоїдна зигота. Отримані насіння розсіюються, і виростають в зріле дерево, закінчуючи цикл.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): На цьому зображенні показаний життєвий цикл хвойного дерева. Пилок з чоловічих шишок видувається на верхні гілки, де запліднює жіночі шишки.

    Вправа\(\PageIndex{1}\)

    На якій стадії утворюється диплоїдна зигота?

    1. коли жіноча шишка починає бутонізуватися з дерева
    2. при заплідненні
    3. коли насіння падають з дерева
    4. коли починає рости пилкова трубка

    Відео\(\PageIndex{1}\): Подивіться це відео, щоб побачити процес виробництва насіння голонасінних рослин.

    Різноманітність голонасінних

    Сучасні голонасінні рослини класифікуються на чотири філи. Хвойні, Цикадофіта та Гінкгофіта схожі за своєю продукцією вторинного камбію (клітин, що генерують судинну систему стовбура або стебла і частково спеціалізуються на транспортуванні води) та їх структурі розвитку насіння. Однак три філи не тісно пов'язані між собою філогенетично. Гнетофіти вважаються найближчою групою до покритонасінних, оскільки вони виробляють справжню тканину ксилеми.

    Хвойні (Хвойні)

    Хвойні є домінуючим фалумом голонасінних рослин, з найбільшою різноманітністю видів (рис.\(\PageIndex{2}\)). Більшість, як правило, високі дерева, які зазвичай несуть листя, схожі на луску або голчасті. Випаровування води з листя зменшується за рахунок їх тонкої форми і товстої кутикули. Сніг легко ковзає з голчастих листя, зберігаючи навантаження легким і зменшуючи ламання гілок. Пристосування до холодної і сухої погоди пояснюють переважання хвойних дерев на великих висотах і в холодному кліматі. Хвойні породи включають знайомі вічнозелені дерева, такі як сосни, ялини, ялини, кедри, секвойї та тиси. Кілька видів листяні і втрачають листя восени. Європейська модрина і тамарак - приклади листяних хвойних порід (рис. В\(\PageIndex{2}\)). Багато хвойних дерев заготовляють для паперової маси і деревини. Деревина хвойних порід більш примітивна, ніж деревина покритонасінних; вона містить трахеїди, але не містить елементів посудини, і тому її називають «м'якою деревиною».

    На фото А зображено ялівцеве дерево з коструватим стовбуром. На фото Б зображена секвойя з високим широким стовбуром і гілками, що починаються високо вгору по стовбуру. Фото C показує ліс тамарак з жовтими голками.. На фото D показано високе ялинове дерево, вкрите сосновими шишками. Фото B. Фото C Частина D
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Хвойні дерева є домінуючою формою рослинності в холодному або посушливому середовищі та на великих висотах. Тут показані (а) вічнозелена ялина Picea sp., (b) ялівець Juniperus sp., (c) секвойя Sequoia Semervirens, яка є листяним голонаспермом, і (г) тамарак Larix larcinia. Зверніть увагу на жовте листя тамарака. (кредит а: модифікація роботи Розендаля; кредит b: модифікація роботи Алана Левіна; кредит c: модифікація роботи Венді Маккормік; кредит d: модифікація роботи Міккі Злімен)

    Цикади

    Цикади процвітають в м'якому кліматі, і їх часто приймають за долоні через форму їх великих складених листя. Цикади несуть великі шишки (рис.\(\PageIndex{3}\)), і можуть запилюватися жуками, а не вітром: незвично для голонасперма. Вони домінували в ландшафті в епоху динозаврів в мезозої, але лише сто або близько того видів збереглися до сучасності. Їм загрожує можливе вимирання, і кілька видів охороняються міжнародними конвенціями. Через привабливу форму їх часто використовують як декоративні рослини в садах тропіків і субтропіків.

    На фото зображена цикада з листям, що нагадують листя папороті, з тонкими листям, що розгалужуються від товстого стебла. Дві дуже великі шишки сидять посередині листя, близько до землі.
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Цей цикад Encephalartos ferox має великі шишки та широкі, схожі на папороть листя. (Кредит: Венді Катлер)

    Гінкофіти

    Єдиним збереженим видом групи гінкофітів є Гінгко білоба (рис.\(\PageIndex{4}\)). Його віялоподібні листя - унікальні серед насіннєвих рослин, оскільки вони мають дихотомний малюнок жилкування - восени жовтіють і падають з дерева. Протягом століть Г.Білоба культивувався китайськими буддійськими ченцями в монастирях, що забезпечило його збереження. Його висаджують в громадських приміщеннях, оскільки він надзвичайно стійкий до забруднення. Чоловічі і жіночі органи виробляються на окремих рослині. Зазвичай садівники садять лише чоловічі дерева, оскільки насіння, вироблені жіночою рослиною, мають неприємний запах прогірклого масла.

    На ілюстрації показані зелені віялоподібні листя гінкго білоба.
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): На цій тарілці з книги 1870 року Flora Japonica, Sectio Prima (Tafelband) зображені листя і плоди Гінгко білоба, як намалювали Філіп Франц фон Зібольд і Йосиф Герхард Цуккаріні.

    Гнетофіти

    Гнетофіти є найбільш близькими родичами сучасних покритонасінних, і включають в себе три різнорідні пологи рослин: Ефедра, Гнетум і Вельвіскія (рис.\(\PageIndex{5}\)). Як і покритонасінні, вони мають широке листя. У тропічних і субтропічних зонах гнітофіти - це ліани або невеликі чагарники. Ефедра зустрічається в сухих районах Західного узбережжя США і Мексики. Маленькі, схожі на луску листя ефедри є джерелом сполуки ефедрину, який використовується в медицині як потужний протинабряковий засіб. Оскільки ефедрин схожий на амфетаміни, як за хімічною структурою, так і за неврологічними ефектами, його використання обмежується ліками, що відпускаються за рецептом. Як і покритонасінні, але на відміну від інших голонасінних, всі гнітофіти мають елементи судин в своїй ксилемі.

    Фото А показує мормонський чай, коротка чагарникова рослина з жовтими гілками, що випромінюються з центрального пучка. На фото Б зображена рослина з великими, каплеподібними зеленим листям. На фото С зображена рослина з довгими плоскими листям, що випромінюють уздовж землі з центральної частини рожевими бутонами.
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): (а) Ephedra viridis, відомий під загальною назвою мормонський чай, росте на Західному узбережжі США і Мексики. (б) Gnetum gnemon росте в Малайзії. (c) Великий Welwitschia mirabilis можна знайти в намібійської пустелі. (кредит а: модифікація роботи USDA; кредит b: модифікація роботи Малкольма Маннерса; кредит c: модифікація роботи Дерека Кітса)

    Резюме

    Голонасінні - це гетероспористі насіннєві рослини, які виробляють голе насіння. Вони з'явилися в палеозойському періоді і були домінуючим рослинним життям під час мезозою. Сучасні голонасінні рослини належать до чотирьох філ. Найбільший філум, хвойний, представлений хвойними деревами, переважаючими рослинами на великій висоті і широті. Цикади (phylum Cycadophyta) нагадують пальми і ростуть в тропічному кліматі. Гінгко білоба є єдиним представником філума Гінкофіта. Останній філум, Гнетофіта, являє собою різноманітну групу чагарників, які виробляють елементи судин у своїй деревині.

    Мистецькі зв'язки

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): На якій стадії утворюється диплоїдна зигота?

    1. Коли жіноча шишка починає бутонізувати з дерева
    2. при заплідненні
    3. Коли насіння падають з дерева
    4. Коли починає рости пилкова трубка
    Відповідь

    Б. диплоїдна зигота утворюється після того, як пилкова трубка закінчила формуватися, так що чоловічі генеративні ядра можуть зливатися з жіночим гаметофітом.

    Глосарій

    хвойні
    домінантний фалум голонасінних рослин з найбільшою різноманітністю дерев
    цикад
    голонасперм, що росте в тропічному кліматі і нагадує пальму; член філума Cycadophyta
    дводомні
    описує вид, в якому чоловічі та жіночі репродуктивні органи розносяться на окремих екземплярах
    Гінкофіт
    голонасперм з одним збереженим видом, Гінгко білоба: дерево з віялоподібними листям
    гнітофіт
    голонасіннєвий чагарник з різноманітними морфологічними ознаками, що виробляє елементи судин в його деревних тканині; філум включає в себе пологи Ефедра, Гнетум і Вельвіскія
    голонасінних
    насіннєву рослину з голими насінням (насіння, що виставляються на зміненому листі або в
    покривів
    шар спорофітної тканини, що оточує мегаспорангіум, а пізніше і ембріон
    мегаспороцит
    материнська клітина мегаспор; більша спора, яка проростає в жіночий гаметофіт у гетероспоровій рослині
    мікроспороцита
    менша спора, яка виробляє чоловічий гаметофіт у гетероспоровому рослині
    однодомний
    описує вид, в якому чоловічі та жіночі репродуктивні органи знаходяться на одній рослині
    овуляційний конус
    конус, що містить дві яйцеклітини на шкалу
    стробілус
    структура рослини з щільним розташуванням спорофілів навколо центрального стебла, як видно в шишках або квітках; самець стробілус виробляє пилок, а самка стробілуса виробляє яйцеклітини