SPERMATOFYTY ALEBO PHANEROGAMY: VLASTNOSTI, KLASIFIKÁCIA, VÝVOJ - BIOLÓGIE - 2026

Tieto espermatofitas alebo kvitnúce rastliny, tiež známy ako "semenných rastlín" sú veľkým monophyletic línie rastlín, ktoré patria do skupiny lignofitas (drevín), a ktoré sú klasifikované obe krytosemenné rastliny (rastliny) ako gymnosperms ( ihličnany a podobne).

Spermatofyty tvoria samostatnú skupinu od ligofytov vďaka spoločnému rysu vývoja semien, ktorý je v učebniciach opísaný ako „evolučná novinka“ pre túto skupinu.

Fotografia jablone, rastliny spermií (Zdroj: W. carter / CC0, prostredníctvom Wikimedia Commons)

Slovo „spermatophyte“ znamená doslova „rastliny so semenami“, ako to vyplýva z gréckych slov „sperma“, čo znamená semeno, a „fytón“, čo znamená rastlina.

Spermatofyty sú jedným z najdôležitejších organizmov na Zemi, keďže angiospermy a gymnospermy sú dve mimoriadne bohaté skupiny nevyhnutné na fungovanie prakticky všetkých suchozemských ekosystémov.

Ak o tom rýchlo premýšľate, rastliny so semenami sú pre väčšinu ľudí pravdepodobne najznámejšou skupinou, a to nielen z hľadiska výživy (pretože oleje, škroby a bielkoviny sa získavajú zo semien mnohých rastlín), ale tiež z hľadiska krajiny.

Spermatofyty sú obrovské kalifornské sekvoje, veľké a listnaté stromy amazonského dažďového pralesa, ľalie a ruže, ryža, ovos, kukurica, pšenica a jačmeň.

Charakteristika spermatofytov

- Hlavnou charakteristikou spermatofytov alebo phanerogamov je produkcia semien po opeľovaní, to znamená ako produkt, ktorý je výsledkom fúzie dvoch pohlavných buniek.

- Sú to fotosyntetické organizmy, to znamená, že majú chloroplasty, ktoré obsahujú chlorofyl, a preto môžu premeniť svetelnú energiu zo slnečných lúčov na použiteľnú chemickú energiu.

- Telo tejto zeleniny je rozdelené na korene, stonky a listy.

- Niektoré spermatophytes, angiosperms, produkujú kvety a z týchto kvetín pochádzajú plody, ktoré obsahujú semená.

- Gymnospermy neprodukujú kvety, ale majú špecializované štruktúry na podporu semien.

- Väčšina spermatofytov má dobre vyvinuté vaskulárne tkanivo zložené z xylemového tkaniva a tracheidov.

- Sú široko distribuované v biosfére, takže zaberajú stovky rôznych biotopov.

- Môžu mať tkanivá so sekundárnym rastom alebo nie.

habitat

Kvitnúce rastliny (angiospermy) rastú takmer v každom obývateľnom regióne na Zemi (okrem ihličnatých lesov) a dokonca môžu dominovať niektorým vodným ekosystémom. Preto sú schopní obývať:

- Púšte

- Roviny

- Serranías

- oceány, moria a rieky

Podobne aj gymnospermy, iné semenné rastliny majú veľkú plasticitu, pokiaľ ide o biotopy, ktoré môžu zaberať, hoci sa obmedzujú viac na suchozemské a nevodné prostredie.

Klasifikácia a taxonómia

Semenné rastliny patria do divízie Spermatophyta. V tejto divízii sú zoskupené paprade so semenami "Pteridosperms", Gymnosperms a Angiosperms.

Semenné paprade sú skupinou zloženou hlavne z fosílnych rastlín, takže spermatofyty sa často považujú za gymnospermy a angiospermy.

nahosemenných

Šišky borovice, Gymnosperm (Zdroj: Sridhar Rao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) prostredníctvom Wikimedia Commons)

Slovo „gymnosperm“ znamená „rastliny s nahými semenami“ (gymnos, čo znamená „nahé“ a spermie, čo znamená „semeno“).

V závislosti od analyzovanej štúdie je táto skupina rastlín „neprirodzenou“ skupinou, pretože jej členovia sú parafyletického pôvodu, čo znamená, že nie všetky majú rovnakého spoločného predka; alebo je to monofyletická skupina, brat angiospermov.

- Členovia skupiny sa stretávajú v tejto divízii, pretože zdieľajú spoločnú charakteristiku (apomorfia) nevyrábania kvetov.

- Tieto rastliny majú okrem toho štruktúry známe ako „šišky“, niektoré samice a jeden samec.

- Semená nie sú po oplodnení zapuzdrené v stene ovocia.

- Valili listy, ihličkovité a bohaté na vosky.

Gymnospermy sa delia do nasledujúcich línií:

- Cycadophyta , rodová línia sa považuje za najzákladnejšiu

- Ginkgophyta

- Coniferophyta , ihličnany

- Gnetophyta alebo Gnetales, niekedy klasifikované v skupine ihličnanov

krytosemenné

Kvety Tetradenia riparia, angiosperm. Conrado / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Naopak, kvitnúce rastliny sú osvedčenou monofyletickou skupinou, považovanou za sesterskú skupinu pre gymnospermy. Sú zďaleka najhojnejšou, najrozmanitejšou a najúspešnejšou skupinou rastlín zo všetkých a dnes tvoria viac ako 95% všetkých živých druhov rastlín.

Sú tiež jednou z najdôležitejších rastlín svetového hospodárskeho systému, pretože sa nevyužívajú iba na výrobu potravín, ale aj na ťažbu rôznych druhov surovín.

- Všetky angiospermy majú kvety, obvykle bisexuálne (obidve pohlavia v tom istom kvete).

- Jeho semená sú zapuzdrené vo vaječníku, z ktorého sa vyvinie ovocie.

- Spravidla vykazujú dvojité oplodnenie.

Angiospermy tvoria extrémne hojnú a rozmanitú skupinu, ktorej klasifikácia je predmetom štúdia mnohých odborníkov v odbore, takže medzi jednotlivými klasifikáciami existujú určité nezrovnalosti. Medzi najuznávanejšie je však to, že do tejto skupiny patria čriedy:

- Amborellales

alebo Nymphaeales

- Austrobaileyales

- Magnolidy

alebo Laurales

alebo Magnoliales

alebo Canellales

o Piperales

o Jednoklíčnolistové

• Petrosavials
• Acorales
• Alismatales
• Asparagales
• Smldincotvaré
• Liliotvaré
• pandánotvaré

alebo Commelinidos

• Arecales
• Křížatkotvaré
• Zingiberales
• Poales

alebo Eudikotyledóny

• zimostrázotvaré
• Trochodendrales
• Ranunculales
• Proteals
• berberidopsidales
• Dillenials
• barototvaré
• Caryophyllales
• Santálotvaré
• Lomikamenotvaré
• Rosides
• Vitálny
• crossosomatales
• Kakostotvaré
• Myrtotvaré
• kacibotvaré
• Jesencotvaré
• Cucurbitals
• Bobotvaré
• Fagales
• Malpighiales
• Oxalidal
• Rosales
• sadov
• Brukvotvaré
• Slézotvaré
• Sapindales
• Asterids
• Dřínotvaré
• Ericales
• garyotvaré
• Gentianales
• Lamiales
• Lilkotvaré
• Apiales
• cesmínotvaré
• Asterales
• Štětkotvaré

Životný cyklus a reprodukcia

Životný cyklus spermatofytov je známy ako „sporický“, v ktorom prevláda sporofyt a produkujú sa semená a gametofyt sa na rozdiel od iných skupín rastlín vo vaječníku alebo peľovom zrne znižuje.

Striedanie generácií

Z toho je zrejmé, že všetky rastliny so semenami majú alterácie generácií, jedna gametofytická a druhá sporofytická, ale gametofyt sa vyvíja len vtedy, keď rastliny dosiahnu dospelosť alebo reprodukciu.

Sporofyty sú tie, ktoré nesú špecializované štruktúry, v ktorých sa produkujú ženské a mužské gametofyty. Mikrosporangia produkuje peľové zrná (samec) a megasporangia produkuje megaspory alebo ovuly (samica).

V niektorých prípadoch sa megasporangium aj mikrosporangium vyskytujú u rôznych jedincov alebo štruktúr (Gymnosperms), ale vo väčšine rastlín sú obidve rastliny v rovnakej štruktúre známej ako kvetina (Angiosperms).

kvety

Kvetina je špecializovaná štruktúra na rozmnožovanie a pochádza zo kmeňa ako „predĺženie“ tela rastliny.

Megasporangium obsiahnuté v kvetinách má „nádobu“ (vaječník), ktorá funguje pri prijímaní peľových zŕn, ktoré sú produkované mikrosporangiom (z toho istého kvetu alebo z rôznych kvetov).

Vajcia vo vaječníku majú všetky potrebné živiny na podporu vývoja embrya, semien a ovocia, čo je proces, ktorý sa vyskytuje po opelení a oplodnení vajíčka peľovým zrnom.

Takto vyrobené semená sa môžu dispergovať rôznymi spôsobmi a po vyklíčení vytvoria nový sporofyt, ktorý môže opakovať životný cyklus.

Príklady druhov spermií

Spermatofyty sú veľmi rozmanité rastliny s veľmi rozdielnymi životnými cyklami, tvarmi, veľkosťami a spôsobmi života.

Do tejto skupiny patria všetky kvitnúce rastliny, ktoré poznáme, prakticky všetky rastliny, ktoré konzumujeme pre potraviny, a veľké a majestátne stromy, ktoré tvoria lesy a džungle, ktoré podporujú život zvierat.

- Jablko typické pre jesennú sezónu v mnohých sezónnych krajinách patrí k druhu Malus domestica , je súčasťou divízie Magnoliophyta a rádu Rosales.

- Pinus mugo je druh krovia borovicového, ktorý rastie v Alpách a z ktorého sa získavajú niektoré zlúčeniny s expektorančnými, antiastmatickými a dezinfekčnými vlastnosťami.

- Chlieb, ktorý človek denne konzumuje, sa vyrába z múky vyrobenej zo semien pšenice, druhu angiospermu patriaceho do rodu Triticum, ktorý sa nazýva Triticum aestivum .

Vývoj spermatofytov

Vývoj semenných rastlín úzko súvisí s vývojom dvoch štruktúr: semien a peľových zŕn.

- Vývoj semien

Vývoj semien je proces, ktorý sa uskutočnil vo viacerých krokoch, ale presná postupnosť toho istého procesu nie je známa a mohlo sa stať, že sa vyskytli dve alebo viac súčasne. Ďalej uvádzame „kroky“ vývoja semien, ako navrhujú niektorí autori:

1-Heterosporia

Tento výraz sa týka vytvorenia dvoch typov haploidných spór (s polovicou chromozomálnej záťaže rastliny, ktorá im poskytla pôvod) vo vnútri dvoch rôznych sporangií.

- megaspory: veľký a malý počet, ktorý bol produkovaný meiózou v štruktúre známej ako megasporangium. Každá megaspora sa vyvíja vo vnútri ženského gametofytu, v ktorom sa nachádza archegónia.

- Mikrospory: meiotické produkty mikrosporangia. Mikropóry pochádzajú z mužského gametofytu, v ktorom sa nachádzajú anterídie.

Považuje sa za jeden zo základných „krokov“ počas vývoja spermatofytov, pretože pôvodný stav pozostával z homosporia, tj produkcie iba jedného typu spór (rovnaké spory).

2-Endosporia

Okrem vytvorenia dvoch rôznych druhov spór vyvinuli spermatofyty ďalší stav známy ako endosporia, ktorý spočíva v úplnom vývoji ženského gametofytu vo vnútri pôvodnej steny spór.

Stav predkov je známy ako „exosporia“ a súvisí s klíčením spór a jeho rastom ako vonkajším gametofytom.

3-Zníženie počtu megaspor

Semená sa vyznačujú produkciou jediného megaspory, čo je vlastnosť, ktorá sa vyvinula dvoma spôsobmi.

Spočiatku museli nadobudnúť schopnosť redukovať počet buniek meiózy v megasporangiu na iba jednu; Je dôležité si uvedomiť, že každá z týchto buniek je známa ako materská bunka megasporocytov alebo megaspore.

Po meióze vedie jediný diploidný megasporocyt k 4 haploidným megasporám. Tri z týchto megasporov sa „potratia“, pričom zostane jediná funkčná megaspora, ktorá sa zväčšuje, čo koreluje so zvýšením veľkosti a nutričných zdrojov v megasporangiu.

4-Retencia megaspory

Jednou z podmienok alebo rodových charakteristík spermatofytov je to, že megaspora je uvoľňovaná z megasporangia, čo sa v tejto skupine zmenilo, pretože megaspora, ktorá sa v týchto rastlinách raz produkuje, je v megasporangiu zachovaná.

Táto nová evolučná „akvizícia“ bola následne sprevádzaná znížením hrúbky bunkovej steny megaspory.

5 - Vývoj čísla

Mnoho autorov to považuje za jednu z posledných udalostí, ktorá sa odohrala počas vývoja semenných rastlín. Je to „obalenie“ megasporangia špeciálnym tkanivom, ktoré sa nazýva integument, ktorý ho takmer úplne obklopuje, s výrazom distálneho konca.

Tento celok vyrastá zo základne megasporangia, ktoré sa v mnohých textoch nazýva nucela.

Fosílne záznamy ukazujú, že celé číslo sa najprv vyvinulo ako dve samostatné laloky, avšak všetky semenné rastliny majú dnes celé číslo pozostávajúce z nepretržitého pokrytia okolo jadra okrem mikropyle, čo je extrém distálnej.

Mikropól je miestom vstupu peľových zŕn alebo peľovej skúmavky počas oplodnenia megaspory, takže sa na tomto procese aktívne podieľa.

- Vývoj peľových zŕn

Vývoj semien bol priamo sprevádzaný vývojom peľových zŕn, ale čo je to peľové zrno?

Peľové zrno je nezrelý mužský endosporický gametofyt. Endosporium v ​​týchto štruktúrach sa vyvíjalo podobným spôsobom, ako sa to stalo v semenách, pretože zahŕňalo vývoj samčieho gametofytu vo vnútri stien spór.

Sú nezrelé, pretože keď sa prepustia, ešte nie sú úplne diferencované.

Na rozdiel od iných druhov rastlín, a ako je uvedené vyššie, peľové zrná sa veľmi líšia od megaspor. Sú to extrémne malé mužské gametofyty, ktoré pozostávajú z niekoľkých buniek.

Pri uvoľňovaní z mikrosporangia musia byť peľové zrná transportované do mikroštýlu vajíčka, aby mohlo dôjsť k oplodneniu. Predkovitý charakter opelenia bol anemofilný (opelenie vetrom).

Po kontakte s vajíčkom samec gametofyt dokončí svoj vývoj delením mitózou a diferenciáciou. Z toho vyrastie exosporická peľová trubica (mimo spór), ktorá funguje ako orgán na absorpciu živín okolo sporofytického tkaniva.

Peľová trubica

Všetky semenné rastliny, ktoré dnes existujú, majú samčie gametofyty schopné tvoriť peľovú skúmavku krátko po kontakte s tkanivom megaspory (nucela). Tvorba peľovej trubice je známa ako syphonogamy.

Okrem toho, že peľová trubica funguje ako orgán na absorpciu potravy, pôsobí pri dodávaní spermií do „vajíčka“ vajíčka.

Referencie

1. Merriam-Webster. (Nd). Semenné rastliny. V slovníku Merriam-Webster.com. Načítané 7. apríla 2020, z adresy merriam-webster.com
2. Nabors, MW (2004). Úvod do botaniky (č. 580 N117i). Pearson.
3. Simpson, MG (2019). Systematika rastlín. Akademická tlač.
4. Raven, PH, Evert, RF a Eichhorn, SE (2005). Biológia rastlín. Macmillan.
5. Westoby, M., a Rice, B. (1982). Vývoj semenných rastlín a inkluzívne zdravie rastlinných tkanív. Evolution, 36 (4), 713-724.