Gimnosėkliai yra seniausi mūsų planetos sėkliniai augalai. Jie vaidino svarbų vaidmenį vystant laukinę gamtą ir toliau užima svarbią vietą Žemės gyvenime. Mums gerai žinomos eglės, pušys, kėniai, tujos, kukmedis ar maumedis ir mažai žinomos velvichijos, saga ar ginkmedis – visa tai grupės „Gymnosperms“atstovai. Jų struktūrą ir atkūrimą apsvarstysime vėliau straipsnyje.
Kilmė ir amžius
Gimnosėkliams yra 350 milijonų metų. Jie pasirodė viršutiniame devono (paleozojaus) ir mezozojaus eros pradžioje jau buvo pasiekę savo viršūnę. Manoma, kad jų kilmė siejama su laipsniška sporų – paparčių – raida. Palyginti su jais, naujos augalų rūšys jau turėjo kiaušialąstes ir žiedadulkių grūdelius, kurie tiesiogiai dalyvavo formuojant sėklą. Gimnosėkliai turėjo daug privalumų:
- atgaminimas vyko bedalyvavimas vandenyje;
- sėklos lukštas ir aprūpinimas maistinėmis medžiagomis užtikrino sodinuko saugumą.
Nr.
Pastato ypatybės
Dažniausiai vardiniai augalai auga medžių ir krūmų pavidalu, dažniau – visžaliai, rečiau – lapuočiai. Kartais jie gali pasiekti didžiulius dydžius (sekvoja, kedras). Didžioji dauguma jų lapų yra adatos arba žvynų pavidalo. Jie vadinami adatomis ir juose yra dervos kanalų.
Mediena sudaro didžiąją dalį bagažinės. Jame yra tuščiavidurių negyvų ląstelių su perforuotomis sienelėmis – tracheidomis. Jų buvimas yra būdingas šiai augalų grupei ženklas. Būtent per juos vanduo teka aukštyn nuo šaknų iki lapų.
Gimnosėklių medienoje, be tracheidų, taip pat yra dervos kanalų. Todėl šios grupės augalų atstovai lengvai atpažįstami iš kvapnaus spygliuočių kvapo. Derva impregnuoja medieną, kuri neleidžia jai pūti. Dėl to tarp spygliuočių medžių yra daug šimtamečių. Pavyzdžiui, kai kurioms sekvojoms yra apie 3000 metų.
Svarbiausias evoliucinis gimnasėklių pranašumas yra dauginimasis be lašelinės drėgmės ir darinių, veikiančių kaip reprodukciniai organai.
Gimnosėklių reprodukciniai organai
Gėlių nebuvimas yra pagrindinė gimnastikos savybė. Šių augalų dauginimasis vyksta dalyvaujant kūgiams arba strobiliams. Šiuos darinius nesunku atpažinti ant pušų, eglių, kėnių, maumedžių ir kitų spygliuočių atstovų. Juos galima vadinti lytinio dauginimosi organais.
Paprastai kūgiai yra skirtingų lyčių – jie gali būti vyriški ir moteriški ir išsidėstę ant to paties augalo (viennamio) arba ant skirtingų (dvinamių), kurių dydis ir spalva skiriasi.
Vyriški pumpurai vadinami mikrostrobilais, o moteriški pumpurai – megastrobilais. Strobila yra sutrumpintas ir modifikuotas ūglis, ant kurio yra sporofilai - modifikuoti lapai. Žiedadulkės sunoksta mikrostrobiluose. Megastrobiluose – kiaušialąstės.
Gimnosėklių dauginimosi ypatybės
Paprastai gimnasėklių dauginimosi procesas nagrinėjamas paprastosios pušies pavyzdžiu. Tai vienanamis augalas, t.y. vyriški ir moteriški kūgiai vystosi ant to paties medžio. Pirmieji iš jų didesni, rausvos spalvos. Antrieji yra maži, žalsvi arba melsvi.
Gimnosėklių veisimosi schema gana paprasta. Kai žiedadulkės subręsta mikrostrobiluose, jos išsilieja, plinta vėjo ir gali nukeliauti didelius atstumus. Tam kiekvienam žiedadulkių grūdui įrengiami specialūs prietaisai – žiedadulkių maišeliai. Dulkių dalelės patenka ant kiaušialąsčių, kurios išsivysto ant megastrobilų. Taip vyksta apdulkinimas.
Paprastai tai būna pavasario pabaigoje arba vasaros pradžioje. apdulkintasmoteriški spurgai užsidaro, jų žvynai sulimpa su sakais. Apvaisinimas vyksta kiaušialąstėse uždarų kūgių viduje.
Kaip vyksta apvaisinimas
Kaušalėje yra moteriškas gametofitas arba embriono maišelis, kuris pereina kelis brendimo etapus. Žiedadulkės patenka į kiaušialąstės žiedadulkių įėjimą, jos pradeda dygti į žiedadulkių vamzdelį archegonijos link (iš graikiško arche – „pradžia“, dingo – „motinos įsčios“). Šioje formoje yra kiaušinis. Iš viso du iš jų išsivysto kiaušialąstėje, tačiau tik vienas apvaisinamas.
Tą akimirką du spermatozoidai jau buvo subrendę žiedadulkių grūduose ir pradėjo judėti augančio vamzdelio kryptimi. Kai vienas iš spermatozoidų pasiekia kiaušinėlį, įvyksta apvaisinimas. Antrasis spermatozoidas miršta. Susiliejus dviem lytinėms ląstelėms, susidaro sėklinis embrionas – zigota. Pati kiaušialąstė paverčiama sėkla. Dygdamas jis naudos maistinių medžiagų atsargas.
Taip dauginasi gimnazistai. Šio proceso schema parodyta nuotraukoje.
Sėklų plėšymas ir išskleidimas
Po apvaisinimo prasideda sėklos brendimas. Paprastojoje pušyje abu šie procesai trunka 2 metus. Sunokę spurgai sumedėja ir keičia spalvą. Palaipsniui jų žvynai atsidaro ir iš jų išsilieja sėklos.
Gimnosėkliai nesudaro vaisių. Tačiau norint išplisti į dideliusatstumas, sėklos turi specialias adaptacijas – pterigoidines plėvelines ataugas, kurias lengvai neša vėjas.
Jei išorinės sąlygos nėra palankios dygimui, sėklos gali ilgai ilsėtis iki optimalios temperatūros sąlygų. Būtent šios savybės leido gimnasėkliams pasiekti daug rūšių ir išplisti dideliuose plotuose.
Rūšių ir atstovų skaičius
Apibūdintoje grupėje yra apie 600–700 rūšių. Ne visi jie išliko iki šių dienų, kai kurie atstovai egzistuoja tik fosilijos pavidalu. Pavyzdžiui:
- cordaite;
- bennetite;
- sėkliniai paparčiai.
Likusieji atstovai yra paplitę visame pasaulyje ir auga visose klimato zonose: nuo pietinių atogrąžų (sago palmių) iki š altųjų šiaurinių platumų (kedras, maumedis, eglė, pušis).
Seniausias gimnasėklių atstovas, egzistuojantis iki šiol, yra Ginkgo Biloba (biloba). Šis augalas vadinamas gyva fosilija, nes planetoje jis auga nuo mezozojaus eros, ką liudija daugybė senovės uolienų telkinių įspaudų.
Evoliucinis vystymasis
Pirmieji gimnasėkliai, atsiradę paleozojaus eroje, turėjo daug privalumų, kurie leido jiems tuo metu užimti dominuojančią padėtį planetoje. Šios evoliuciškai naujos savybės vadinamos aromorfozėmis ir leidžia pasiektinaujas naujų teritorijų ir ekologinių nišų plėtros lygis. Yra keletas tokių savybių, kurias turi gimnastika:
- Reprodukcija vykdoma nedalyvaujant vandens aplinkai. Tai leido apgyvendinti didelius plotus sausumoje.
- Tręšimas vyksta kiaušialąstės viduje ir yra apsaugotas nuo išorinių poveikių – tokios gimnasėklių dauginimosi ypatybės užtikrina didesnį būsimo augalo saugumą.
- Sėklos išvaizda leido aprūpinti būsimą embrioną apsauginiais gaubtais (sėklos žievelėmis) ir aprūpinti maistu (endospermu), o tai savo ruožtu padidino šios grupės augalų skaičių.
Būtent šios savybės išskyrė juos nuo protėvių – paparčių. Kitas ir šiandien paskutinis augalų pasaulio evoliucinio vystymosi etapas yra gaubtasėklių atsiradimas.
Gimnospermų reikšmė
Gimnosėklių vaidmenį vargu ar galima pervertinti. Būtent jie užpildo maždaug trečdalį pasaulio miškų, susijusių su oro valymu ir nuolatiniu deguonies atnaujinimu. Be to, dėl deguonį gaminančių augalų atsiradimo ir plataus paplitimo planetoje atsirado kitų organizmų, kurie gali panaudoti šias dujas kvėpuodami.
Spygliuočiai yra pagrindiniai medienos tiekėjai įvairioms žmogaus gyvenimo sferoms. Ši žaliava aktyviai naudojama baldų gamyboje, statybose, laivų gamyboje ir kitose strategiškai svarbiose ekonominės veiklos srityse. Eglės medienos pluoštas ypač vertingas gaminant aukštos kokybės popierių.
Gimnosėkliai plačiai naudojami medicinoje. Specialios medžiagos – fitoncidai, išskiriami beveik visų spygliuočių medžių, geba išvalyti orą nuo patogeninių mikrobų. Dėl šios priežasties dauguma sanatorijų ir gydyklų yra statomos spygliuočių miškų teritorijoje. Toks gydymas gali žymiai palengvinti arba visiškai pašalinti daugelį plaučių ligų.
