Гимноспермділер – планетамыздың ең көне тұқымды өсімдіктері. Олар жабайы табиғаттың дамуында маңызды рөл атқарды және Жер өмірінде маңызды орынға ие болды. Бізге белгілі шырша, қарағай, шырша, туя, йю немесе балқарағай және аз танымал вельвичия, сага немесе гинкго - мұның бәрі «Гимносперм» деп аталатын топтың өкілдері. Олардың құрылымы мен көбеюін мақалада кейінірек қарастырамыз.
Шығу тегі мен жасы
Гимноспермдердің жасы 350 миллион жыл. Олар жоғарғы девонда (палеозойда) пайда болды және мезозой эрасының басында өзінің шарықтау шегіне жетті. Болжам бойынша, олардың шығу тегі споралардың – папоротниктердің біртіндеп эволюциясымен байланысты. Олармен салыстырғанда, жаңа өсімдік түрлерінде тұқымның түзілуіне тікелей қатысқан жұмыртқалық және тозаң дәндері болды. Гимноспермдердің бірқатар артықшылықтары болды:
- қайта шығару онсыз өттісуға қатысу;
- тұқымның қабығы мен қоректік заттардың жеткізілуі көшеттің қауіпсіздігін қамтамасыз етті.
Осы себептерге байланысты, аз уақыттан кейін планетаның жасыл жамылғысы қазірдің өзінде негізінен гимноспермдерге айналды, олардың құрылымы мен көбеюі жаңа аумақтар мен экологиялық тауашаларды сәтті дамытуға ықпал етті.
Құрылыс мүмкіндіктері
Көбінесе аталған өсімдіктер ағаш және бұта түрінде өседі, көбінесе – мәңгі жасыл, сирек – жапырақты. Кейде олар үлкен өлшемдерге (секвойя, балқарағай) жетуі мүмкін. Жапырақтарының басым көпшілігі ине тәрізді немесе қабыршақ тәрізді. Олар инелер деп аталады және құрамында шайыр бар.
Діңнің көп бөлігін ағаш құрайды. Оның құрамында қабырғалары тесілген қуыс өлі жасушалар – трахеидтер бар. Олардың болуы өсімдіктердің осы тобына тән белгі. Дәл солар арқылы судың тамырдан жапырақтарға жоғары қарай ағуы жүзеге асырылады.
Гимноспермдердің ағашында трахеидтерден басқа шайыр түтіктері де болады. Сондықтан осы топтың өсімдіктерінің өкілдері хош иісті қылқан жапырақты иіспен оңай танылады. Шайыр ағашты сіңдіреді, бұл оның шіріп кетуіне жол бермейді. Осыған байланысты қылқан жапырақты ағаштар арасында жүз жылдықтар өте көп. Мысалы, кейбір секвоиялардың жасы шамамен 3000 жыл.
Гимноспермдердің ең маңызды эволюциялық артықшылығы - тамшы ылғалдың қатысуынсыз көбею және репродуктивті органдар ретінде әрекет ететін түзілістердің болуы.
Гимноспермдердің репродуктивті мүшелері
Гүлдердің болмауы гимноспермдерге тән басты қасиет. Бұл өсімдіктердің көбеюі конустардың немесе стробилдің қатысуымен жүреді. Бұл түзілімдерді қарағайда, шыршада, шыршада, балқарағайда және қылқан жапырақты өсімдіктердің басқа өкілдерінде оңай тануға болады. Оларды жыныстық көбею мүшелері деп атауға болады.
Әдетте конустар әртүрлі жыныста болады - олар аталық және аналық болуы мүмкін және бір өсімдікте (бір тұқымды) немесе әртүрлі (қос тұқымды) болуы мүмкін, мөлшері мен түсі бойынша ерекшеленеді.
Аталық бүршіктер микростробилдер, ал аналық бүршіктер мегастробилдер деп аталады. Strobila - қысқартылған және өзгертілген өркен, онда спорофиллдер орналасқан - өзгертілген жапырақтар. Тозаң микростробилдерде піседі. Мегастробилдерде - жұмыртқа жасушалары.
Гимноспермдердің көбею ерекшеліктері
Әдетте гимноспермдердің көбею процесі шотланд қарағайының мысалында қарастырылады. Бұл бір тұқымды өсімдік, яғни аталық және аналық конустар бір ағашта дамиды. Олардың біріншісі үлкенірек, қызыл түсті. Екіншілері кішкентай, жасылдау немесе көкшіл.
Гимноспермдерді өсіру схемасы өте қарапайым. Тозаң микростробилдерде пісіп жетілгенде сыртқа төгіліп, желмен таралады және ұзақ қашықтыққа жүре алады. Ол үшін әрбір тозаң дәні арнайы құрылғылармен - тозаң қаптарымен жабдықталған. Шаң бөлшектері мегастробилдерде дамитын аналық бездерге түседі. Тозаңдану осылай жүреді.
Әдетте көктемнің аяғына немесе жаздың басына түседі. тозаңданғананалық конустар жабылады, олардың қабыршақтары шайырмен жабысады. Ұрықтану жабық конустардың ішіндегі аналық жасушада болады.
Ұрықтану қалай жүреді
Жұмыртқа клеткасының ішінде аналық гаметофит немесе ұрық қапшығы болады, ол жетілудің бірнеше сатысынан өтеді. Тозаң аналық жасушаның тозаң кіреберісіне түседі, ол архегонияға қарай тозаң түтігіне өне бастайды (грек тілінен аударғанда arche - «бастау», кеткен - «ананың жатыры»). Бұл түзіліс жұмыртқаны қамтиды. Олардың екеуі аналық жасушада дамиды, бірақ біреуі ғана ұрықтануға ұшырайды.
Сол кезде тозаң дәнінде екі сперматозоид жетіліп, өсіп келе жатқан түтік бойымен қозғала бастады. Сперматозоидтердің біреуі жұмыртқаға жеткенде ұрықтандыру жүреді. Екінші сперматозоид өледі. Екі жыныс жасушасының қосылуынан кейін тұқым эмбрионы – зигота түзіледі. Аналық жасушаның өзі тұқымға айналады. Өніп, ол қоректік заттардың қорын пайдаланады.
Гимноспермдер осылайша көбейеді. Бұл процестің схемасы фотода көрсетілген.
Шапу және тұқым тарату
Ұрықтану жүргізілгеннен кейін тұқымның жетілуі басталады. Шотландиялық қарағайда бұл процестердің екеуі де 2 жылға созылады. Піскен кезде конустар ағаштанады және түсі өзгереді. Бірте-бірте қабыршақтары ашылып, дәндері төгіледі.
Гимноспермдар жеміс түзбейді. Бірақ үлкенге тарату үшінқашықтықта, тұқымдардың арнайы бейімделуі бар - желмен оңай тасымалданатын птеригоидты қабықшалы өсінділер.
Егер сыртқы жағдайлар өну үшін қолайлы болмаса, тұқым оңтайлы температура жағдайларына дейін ұзақ уақыт демалуы мүмкін. Дәл осы ерекшеліктер гимноспермдерге көптеген түрлерге жетуге және үлкен аумақтарға таралуына мүмкіндік берді.
Түрлер мен өкілдер саны
Сипатталған топта шамамен 600-700 түр бар. Олардың барлығы бүгінгі күнге дейін сақталмаған, кейбір өкілдері тек қазба түрінде ғана бар. Мысалы:
- кордаит;
- беннетит;
- тұқымды папоротник.
Қалған өкілдер жер шарында таралған және барлық климаттық белдеулерде өседі: оңтүстік тропиктіктен (саго пальмалар) суық солтүстік ендікке дейін (кедр, балқарағай, шырша, қарағай).
Бүгінгі күнге дейін бар гимноспермдердің ең көне өкілі - гинкго билоба (билоба). Бұл өсімдік тірі қазба деп аталады, өйткені ол мезозой дәуірінен бері планетада өсіп келе жатыр, мұны ежелгі тау жыныстарының шөгінділеріндегі көптеген іздер дәлелдейді.
Эволюциялық даму
Палеозой дәуірінде пайда болған алғашқы гимноспермдердің сол уақытта планетада үстемдік етуіне мүмкіндік беретін бірқатар артықшылықтар болды. Бұл эволюциялық жаңа мүмкіндіктер ароморфоздар деп аталады және сізге жетуге мүмкіндік бередіжаңа аумақтар мен экологиялық тауашаларды игерудің жаңа деңгейі. Гимноспермдердің бірнеше ерекшеліктері бар:
- Көбею су ортасының қатысуынсыз жүзеге асырылады. Бұл құрлықтағы үлкен аумақтарды қоныстандыруға мүмкіндік берді.
- Ұрықтандыру аналық жасушаның ішінде жүреді және сыртқы әсерлерден қорғалған - гимноспермдердің көбеюінің мұндай ерекшеліктері болашақ өсімдіктің үлкен қауіпсіздігін қамтамасыз етеді.
- Тұқымның пайда болуы болашақ эмбрионды қорғаныс қабықшаларымен (тұқым қабығымен) және азықпен (эндосперммен) қамтамасыз етуге мүмкіндік берді, бұл өз кезегінде осы топтағы өсімдіктердің санын көбейтті.
Оларды ата-бабалары – папоротниктерден ерекшелейтін де осы ерекшеліктері болды. Өсімдіктер дүниесінің эволюциялық дамуының келесі және бүгінгі соңғы кезеңі ангиоспермдердің пайда болуы болып табылады.
Гимноспермдердің мағынасы
Гимноспермдердің рөлін асыра бағалау мүмкін емес. Дәл осылар ауаны тазартумен және оттегінің үнемі жаңаруымен айналысатын әлемдегі ормандардың шамамен үштен бірін толтырады. Сонымен қатар, жер бетінде оттегі өндіретін өсімдіктердің пайда болуы және кең таралуы осы газды тыныс алуда пайдалана алатын басқа да организмдердің пайда болуына әкелді.
Қылқан жапырақты ағаштар адам өмірінің әртүрлі салаларына қажетті ағаштың негізгі жеткізушісі болып табылады. Бұл шикізат жиһаз өндірісінде, құрылыста, кеме өндірісінде және экономикалық қызметтің басқа да стратегиялық маңызды салаларында белсенді қолданылады. Шырша ағашының талшықтары жоғары сапалы қағаздар жасауда ерекше құнды.
Гимносперм медицинада кеңінен қолданылады. Қылқан жапырақты ағаштардың барлығы дерлік бөлетін ерекше заттар – фитонцидтер ауаны патогенді микробтардан тазартуға қабілетті. Осы себепті санаторийлер мен сауықтыру орындарының көпшілігі қылқан жапырақты ормандар аумағында салынған. Мұндай терапия көптеген өкпе ауруларын айтарлықтай жеңілдетуі немесе жоюы мүмкін.
