Gimnospermid on meie planeedi vanimad seemnetaimed. Nad mängisid olulist rolli eluslooduse arengus ja omavad jätkuv alt olulist positsiooni Maa elus. Meile tuntud kuusk, mänd, nulg, tuja, jugapuu või lehis ja vähetuntud velvichia, saaga või hõlmikpuu - kõik need on rühma "Gymnosperms" esindajad. Nende struktuuri ja reprodutseerimist käsitleme artiklis hiljem.
Päritolu ja vanus
Gimnospermid on 350 miljonit aastat vanad. Need ilmusid ülem-devonis (paleosoikumis) ja olid mesosoikumi ajastu alguseks juba saavutanud oma haripunkti. Arvatavasti on nende päritolu seotud eoste – sõnajalgade – järkjärgulise evolutsiooniga. Nendega võrreldes olid uutel taimeliikidel juba munarakud ja õietolmuterad, mis olid otseselt seotud seemne moodustumisega. Gymnospermidel oli mitmeid eeliseid:
- paljundamine toimus ilmavees osalemine;
- seemnekate ja toitainetega varustatus tagasid seemiku ohutuse.
Nendel põhjustel moodustasid planeedi roheliseks katteks lühikese aja möödudes juba valdav alt seemneseemned, mille struktuur ja paljunemine aitasid kaasa uute territooriumide ja ökoloogiliste niššide edukale arengule.
Hoone funktsioonid
Enamasti kasvavad nimega taimed puude ja põõsaste kujul, sagedamini - igihaljad ja harva - heitlehised. Mõnikord võivad need ulatuda tohutute suurusteni (sekvoia, seeder). Valdav enamus nende lehtedest on nõelakujulised või soomuste välimusega. Neid nimetatakse nõelteks ja need sisaldavad vaigukäike.
Puit moodustab suurema osa pagasiruumist. See sisaldab perforeeritud seintega õõnsaid surnud rakke - trahheide. Nende olemasolu on sellele taimerühmale omane märk. Nende kaudu toimub vee ülesvool juurest lehtedeni.
Lisaks trahheididele sisaldab seemneseemnete puit ka vaigujuhasid. Seetõttu tunnevad selle rühma taimede esindajad kergesti ära lõhnava okaspuu lõhna järgi. Vaik immutab puitu, mis takistab selle mädanemist. Tänu sellele on okaspuude seas palju saja-aastaseid. Näiteks mõned sekvoiad on umbes 3000 aastat vanad.
Kõige olulisem evolutsiooniline eelis, mis seemneseemnetel on, on paljunemine ilma tilkniiskuse ja suguelunditena toimivate moodustisteta.
Gimnospermide suguelundid
Lillede puudumine on seemneseemneliste peamine omadus. Nende taimede paljunemine toimub käbide ehk strobiluse osalusel. Neid moodustisi on lihtne ära tunda männil, kuusel, kuusel, lehisel ja teistel okaspuude esindajatel. Neid võib nimetada sugulise paljunemise organiteks.
Tavaliselt on käbid erinevast soost – need võivad olla isas- ja emased ning paikneda kas samal taimel (ühekojaline) või erinevatel taimedel (kahekojaline), erinevad suuruse ja värvi poolest.
Isaspungasid nimetatakse mikrostroobideks ja emaseid pungasid megastroobideks. Strobila on lühendatud ja muudetud võrse, millel asuvad sporofüllid - modifitseeritud lehed. Õietolm valmib mikrostroobides. Megastrobil - munarakud.
Gimnospermide paljunemise tunnused
Tavaliselt vaadeldakse seemneseemnete paljunemisprotsessi hariliku männi näitel. See on ühekojaline taim, st isas- ja emaskäbid arenevad samal puul. Esimesed neist on suuremad, punaka värvusega. Teised on väikesed, rohekad või sinakad.
Gimnospermide aretusskeem on üsna lihtne. Kui õietolm mikrostroobides küpseb, valgub see välja, levib tuulega ja võib levida pikki vahemaid. Selleks on iga õietolmu tera varustatud spetsiaalsete seadmetega - õietolmukotid. Tolmuosakesed langevad megastrobiilidel arenevatele munarakkudele. Nii toimub tolmeldamine.
Tavaliselt langeb see kevade lõppu või suve algusesse. tolmeldatudemased käbid sulguvad, nende soomused jäävad vaiguga kokku. Viljastumine toimub munarakkudes suletud koonuste sees.
Kuidas väetamine toimub
Munaraku sees on emane gametofüüt ehk embrüokott, mis läbib mitu küpsemisetappi. Õietolm siseneb munaraku õietolmu sissepääsu, see hakkab idanema õietolmu torusse arhegoniumi poole (kreeka keelest kaarest - "algus", läinud - "emaüsas"). See moodustis sisaldab muna. Kokku areneb neist kaks munarakku, kuid ainult üks läbib viljastumise.
Selleks hetkeks oli õietolmutera sees juba küpsenud kaks spermatosoidi, mis hakkasid mööda kasvutoru liikuma. Kui üks spermatosoididest jõuab munarakku, toimub viljastumine. Teine sperma sureb. Pärast kahe suguraku sulandumist moodustub seemneembrüo – sügoot. Munarakk ise muudetakse seemneks. Idanemisel kasutab see toitaineid.
Nii paljunevad seemneseemned. Selle protsessi skeem on näidatud fotol.
Ripimine ja seemnete levitamine
Pärast viljastumist algab seemne küpsemine. Hariliku männi puhul kestavad mõlemad protsessid 2 aastat. Valmides muutuvad käbid puituks ja muudavad värvi. Järk-järgult avanevad nende soomused ja seemned voolavad neist välja.
Gimnospermid ei moodusta vilju. Aga selleks, et levida suurelekaugus, on seemnetel erilised kohandused – pterigoidsed membraanid väljakasvud, mida tuul kannab kergesti.
Kui välistingimused ei ole idanemiseks soodsad, võib seeme enne optimaalseid temperatuuritingimusi pikka aega puhata. Just need omadused võimaldasid taimeseemnetaimedel jõuda suure hulga liikideni ja levida suurtele aladele.
Liikide ja esindajate arv
Kirjeldatud rühmas on umbes 600–700 liiki. Kõik neist pole tänapäevani säilinud, mõned esindajad eksisteerivad ainult fossiilsel kujul. Näiteks:
- cordaite;
- bennetiit;
- seemnesõnajalad.
Ülejäänud esindajad on levinud üle maakera ja kasvavad kõigis kliimavööndites: lõunapoolsetest troopilistest (saagopalmid) põhjapoolsete külmade laiuskraadideni (seeder, lehis, kuusk, mänd).
Kõige iidseim võimlemisseemnete esindaja, mis eksisteerib tänapäevani, on Ginkgo Biloba (biloba). Seda taime nimetatakse elavaks fossiiliks, kuna see on planeedil kasvanud mesosoikumi ajast saadik, mida tõendavad arvukad jäljed iidsete kivimite ladestustel.
Evolutsiooniline areng
Esimestel paleosoikumide ajastul tekkinud seemneseemnetel oli mitmeid eeliseid, mis võimaldasid neil sellel ajal planeedil domineerida. Neid evolutsiooniliselt uusi funktsioone nimetatakse aromorfoosideks ja need võimaldavad teil jõudauus tase uute territooriumide ja ökoloogiliste niššide arendamisel. Gymnospermodel on mitmeid selliseid omadusi:
- Paljundamine toimub ilma veekeskkonna osaluseta. See võimaldas asustada suuri alasid maismaal.
- Viljastumine toimub munaraku sees ja on kaitstud välismõjude eest – sellised seemneseemnete paljunemise tunnused tagavad tulevase taime suurema ohutuse.
- Seemne välimus võimaldas kindlustada tulevasele embrüole kaitsekatted (seemnekoor) ja toiduvarud (endosperm), mis omakorda suurendas taimede arvu selles rühmas.
Just need omadused eristasid neid esivanematest – sõnajalgadest. Taimemaailma evolutsioonilise arengu järgmine ja täna viimane etapp on katteseemnetaimede ilmumine.
Gimnospermide tähendus
Gimnospermide rolli on vaev alt võimalik üle hinnata. Just nemad täidavad umbes kolmandiku maailma metsadest, mis on seotud õhu puhastamise ja hapniku pideva uuendamisega. Lisaks on hapnikku tootvate taimede tekkimine ja laialdane levik planeedil kaasa toonud teiste organismide tekke, kes saavad seda gaasi oma hingamisel kasutada.
Okaspuud on peamised puidu tarnijad erinevates inimelu valdkondades. Seda toorainet kasutatakse aktiivselt mööbli valmistamisel, ehitusel, laevatootmises ja muudes strateegiliselt olulistes majandustegevuse valdkondades. Kuusepuidukiud on eriti väärtuslikud kvaliteetse paberi valmistamisel.
Gümnospermeid kasutatakse meditsiinis laialdaselt. Spetsiaalsed ained - phütontsiidid, mida eritavad peaaegu kõik okaspuud, on võimelised puhastama õhku patogeensetest mikroobidest. Sel põhjusel on enamik sanatooriume ja kuurorte ehitatud okasmetsade territooriumile. Selline ravi võib oluliselt leevendada või kõrvaldada paljusid kopsuhaigusi.
