Gymnosperma Nahosemenné rostliny HEN Vznik semene n první semena se objevila před 360 milióny lety (začátek karbonu) n vznik semene změnil směr evoluce na Zemi: semenné rostliny přeberou štafetu nejvýznamnějších producentů ve většině ekosystémů na Zemi n před 13 000 lety začínají pomalu lidé pěstovat obilí a kukuřici, před cca 11 000 lety se začínají první zemědělci usazovat a začíná neolit Vznik semene n pěstování rostlin probíhalo zřejmě paralelně v různých oblastech světa: na blízkém východě, ve východní Asii, v Africe a v obou Amerikách n v Mexiku bylo nalezeno semeno dýně, stáří mezi 10 000 – 8 000 lety – toto semeno se liší od divokých typů a bylo zřejmě již kultivováno Výhody redukovaného gametofytu n trend redukce gametofytu, který začal u kapradin, pokračuje dále u cévnatých rostlin a ještě více pokračuje i u semenných rostlin n zatímco u mechů je gametofyt převažuje a u kapraďorostů je stále viditelný pouhým okem, u semenných rostlin je již potřeba mikroskop n miniaturní gametofyt se tak ale může vyvíjet ještě ve sporangiu v rodičovském sporofytu! Výhody redukovaného gametofytu srovnání mechorostů a kapraďrostů Výhody redukovaného gametofytu n gametofyt, obsahující citlivý oocyt se tak může vyvíjet v ochraně sporofytu n sporofyt tak chrání gametofyt před suchem, UV zářením a dalšími environmentálními vlivy n gametofyt rovněž může čerpat živiny ze sporofytu – na rozdíl od volně žijících gametofytů(mechorostů a kapradin), které se musí živit na vlastní pěst Výhody redukovaného gametofytu u nahosemenných a krytosemenných Heterosporie: pravidlo u semenných rostlin n cévnaté nesemenné rostliny mají skoro vždy homosporii = produkují pouze jeden typ spory, která dá vznik bisexuálnímu gametofytu, na kterém vyrostou samčí i samičí rozmnožovací struktury n jen výjimečně jsou nesemenné cévnaté rostliny heterosporní Heterosporie: pravidlo u semenných rostlin n semenné rostliny (i jejich předkové) jsou heterosporní n megasporangia na megasporofylech dají vznik megasporám. Každé megasporangium obsahuje jen jednu funkční megasporu. Z megaspory vyroste samičí gametofyt. n mikrosporangia na mikrosporofylech dají vznik mikrosporám. Každé mikrosporangium obsahuje mnoho funkčních mikrospor. Z mikrospory vyroste samčí gametofyt. Heterosporie: pravidlo u semenných rostlin n semenný sporofyt (např. strom) si uchovává megasporu v sobě a chrání ji obalem, zvaným integument. n Gymnosperma mají megasporu krytou jen jedním obalem (integumentem) n Angiosperma mají obvykle dva integumenty n ovulum = megasporangium + megaspora + integumet(y) Ovulum u nahosemenných Ovulum u nahosemenných – jeho oplození Ovulum u nahosemenných – vznik semene Shrnutí: haploidní (n) redukovaný gametofyt diploidní (n) makroskopický sporofyt Pyl n mikrospory se vyvinou v pylové zrno n pylové zrno = samčí gametofyt semenných rostlin n pylové zrno kryje protein sporopollenin – nejodolnější bílkovina na Zemi n pylové zrno se dostane k megaspoře různými cestami n větrem (anemofilní rostliny) n hmyzem (entomofilní rostliny) n ptáci, savci … n u bryophyt a kapraďrostů musí spermatozoid překonat vzdálenost několika centimetrů, plavoucí v dešťové kapce nebo kapce rosy n u semenných rostlin musí pylové zrno překonat i stovky metrů! Pyl n u některých gymnosperm ještě spermatická buňka má zachovalé bičíky n u většiny gymnosperm a u všech angiosperm jsou však spermatické buňky již bez bičíků n u těchto rostlin se spermatická buňka dostane do pylové láčky, kde nebude potřeba bičík Evoluční výhody semene n lépe se vzdoruje drsným podmínkám n semeno vydrží dormantní mnoho měsíců, staletí nebo i tisíciletí n u mechů ovšem spory vydrží podmínky tak suché, tak mrazivé, nebo tak horké, že by samotná mechová rostlinka za takových okolností nemohla přežít… n …prvních 100 miliónů let po přechodu na suchou zem (!) se rostliny rozšiřovaly výhradně sporami Gymnosperma nesou „nahá“ semena, obvykle v šiškách n u nahosemenných se semena nachází na specializovaných listech, které vytváří strobili (šištice) Užitečné termíny n megasporofyly = listy, nesoucí vajíčka n mikrosporofyly = listy, nesoucí pyl n strobilus = šištice n zralá, zdřevnatělá šištice se někdy zve šiška Gymnosperma n celkem 15 čeledí, 75 – 80 rodů a 820 druhů n všechny jsou dřeviny – stromy, keře nebo liány n velmi málo epifyt n ani jeden druh není primárně vodní n rostou ve většině oblastní na světě, od 72 stupně na severu po 55 stupeň na jihu n převládají ve studených, arktických oblastech n mezi gymnosperma patří nejvyšší, nejstarší, nejobjemnější rostliny na Zemi Gymnosperma x Angiosperma n v xylému jsou pouze tracheidy, nikoli tracheje (s výjimkou Gnetales) n angiosperma mají tracheje n mezi oplyním a oplozením (= mezi polinací a fertilizací) uplyne rok a semeno dozrává tři roky n u angiosperm je vše v rámci jedné sezóny n s výjimkou cykasů a některých Gnetales jsou gymnosperma opylována větrem n angiosperma se mohou rozmnožovat i v prostředích, kde nefouká, npř. u země v lese Systém nahosemenných n Cycadophyta n Ginkgophyta n Gnetophyta n Coniferophyta Cycadophyta n dnes kolem 130 druhů n velké šišky n listy připomínají palmy n hojné zejména v druhohorách n druhohorám říkáme „věk dinosaurů“, ale klidně bychom jim mohli říkat „věk cykasů“ Cycadophyta n vznikly před 280 milióny lety v karbonu, ale velkého rozvoje se dočkaly ve druhohorách n celkem 130 druhů n dnes dožívají především na jižní polokouli, mnoho druhů je ohroženo vymřením n jsou palmového vzhledu, i 18 – 20 m vysoké n cykasy rostou velmi pomalu, 1 m do výšky může trvat i 500 let n opylování zprostředkovává převážně hmyz! n buď zcela, nebo přenášejí na vajíčka pyl ze samičích strobilů, kam jej přenesl vítr n mezi opylením a oplozením uplyne i 7 měsíců Cycadophyta n semena cykasů jsou často velmi barevná a díky dužnatému obalu jsou často přenášeny ptáky, netopýry, opossumy, želvami a mnoha dalšími živočichy n všechny cykasy mají zvláštní typ kořenů, tzv. coralloid roots (opravdu se tvarem podobají mořským korálům), ve kterých žijí mutualistické sinice, které umí fixovat vzdušný dusík n jedná se o podobný mechanismus, jakým fixují vzdušný dusík bakterie na kořenech bobovitých rostlin Ginkgophyta n známý jen jeden jediný druh, Ginkgo biloba, jinan dvoulaločný, až 30 m výšky n rostlina je dvoudomá n skupina pochází z Permu a ještě před 200 milióny lety existovali jedinci, kteří jsou téměř identičtí se současným Ginkgo biloba n na začátku křídy byli zástupci skupiny široce rozšíření a hojní Ginkgophyta n dnes se často vysazuje ve městech, protože snáší dobře znečištění n vysazují se obvykle jen samčí stromy, neboť samičí plody nepříjemně páchnou n spermatické buňky se umí pohybovat – to je velmi starobylý rys, u nahosemenných známý jedině u cykasů n Ginkgophyta nejsou blízce příbuzni s žádnou současnou skupinou n jako jediná rostlinná skupina zde existují pohlavní chromosomy: samičí rostliny mají XX, samčí XY (podobně jako u člověka) Ginkgophyta n polinace probíhá časně na jaře, oplození je zpožděno o 4 – 7 měsíců, poté, co samičí plod spadne na zem n kvůli silné (a nepříjemné) vůni se usuzuje, že v minulosti byly semena rozšiřována živočichy Ginkgophyta Gnetophyta n má tři rody: Gnetum, Welwitschia, Ephedra n Gnetum: 35 druhů, hlavně tropických, Afrika, Asie, listy se podobají listům angiosperm n Welwitschia: jediný druh, jihozápadní Afrika, jedny z nejdelších listů na světě n Ephedra: asi 40 druhů, suchá prostředí, z této rostliny se získává efedrin Gnetophyta Coniferophyta n asi 600 druhů n conus = šiška n ferre = nosit n Juniperus (jalovec) má šupiny šišky nesoucí semena dužnatá – šiška tím poněkud připomíná borůvku n několik druhů dominuje v zalesněných oblastech severní polokoule, kde je krátká vegetační sezóna kvůli zeměpisné poloze nebo nadmořské výšce n skupina vznikla v karbonu, asi před 300 milióny lety Coniferophyta n většina druhů je vždyzelených (neopadavých) a mírně se fotosyntetizuje i v zimě n pylová zrna mají dva vzdušné vaky, které usnadňují let vzduchem n polinace je svérázná: ze samičího gametofytu ční do prostoru polinační kapka – kapka lepkavé tekutiny, do které se chytí pylové zrno n pylové zrno může být rovněž zachyceno na víceméně lepkavém povrchu v sousedství ovulu a prorůstá až k oocytu n když přijde jaro, konifery těží z prvních jarních teplých dnů a ihned fotosyntetizují Coniferophyta Coniferophyta Coniferophyta Araucariaceae Coniferophyta Araucariaceae Coniferophyta Araucariaceae Coniferophyta Araucariaceae Coniferophyta Araucariaceae Evoluce gymnosperm n na konci devonu začaly mít některé rostliny parametry semenných rostlin n Archaeopteris – heterosporní strom, který vytvářel dřevo, neměl ovšem semena n takovéto rostliny nazýváme progymnosperma Evoluce gymnosperm n gymnosperma vznikly před 360 milióny lety, na začátku karbonu a dalších 200 miliónů let (!) budou vládnout n první gymnosperma žily v karbonu, kde ještě převládaly přesličky, plavuně a kapradiny n v permu se podnebí stalo sušším a teplejším, což napomohlo rozšíření gymnosperm n ačkoli se nejdramatičtější změny dály v moři, i na souši vymřelo řada druhů a řada druhů vzniklo Evoluce gymnosperm n obojživelníci začali pomalu ustupovat „plazům“, kteří byli daleko lépe přizpůsobeni suchu n podobně byly plavuně a přesličky nahrazeny gymnospermy, které jsou mnohem lépe adaptovány na sucho – mají listy tenké, se silnou kutikulou n na začátku mesozoika (druhohor) již gymnosperma převládly a stávaly se potravou býložravých dinosaurů n na konci drhohor se klima výrazně ochladilo, dinosauři vymřeli, a i když v mnoha oblastech gymnsperma byly nahrazeny angiospermy, zůstávají i nadále v mnoha oblastech převládajícími rotslinami Životní cyklus borovice