Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin Nahosemenné – 2. část Petr Bureš MODULARIZACE VÝUKY EVOLUČNÍ A EKOLOGICKÉ BIOLOGIE CZ.1.07/2.2.00/15.0204 5. tř. Pinopsida (jehličnany) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jméno konifery se do češtiny obvykle překládá jako jehličnany, ve skutečnosti ale jeho doslovný překlad zněl šiškonoši (conus = šiška) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Řád zahrnuje fosilní i recentní dřeviny Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Převážně stromy, řidčeji keře Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Kmen se dřevem pyknoxylické struktury (s minimem parenchymatické dřeně) dobře odolává mrazu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné pryskyřičný kanálek buňky parenchymu Dřevo i listy často s pryskyřičnými kanálky = ochrana před herbivorním hmyzem a druhotnými infekcemi (bakterií a hub) pryskyřičný kanálek buňky parenchymu Jehličnany Průduchy hluboce zanořené pod povrch kutikuly a epidermis Kutikula často silná Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Větve často s brachyblasty (nejvýraznější u modřínu) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Listy většinou malé, jehlicovité nebo šupinovité, většinou jednožilné Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Sporofyly šupinovité, ve strobilech Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Mikrostrobily – na bázi s několika sterilními šupinami Mikrosporofyly – se 2 až mnoha mikrosporangii (= prašnými pouzdry) na spodní (abaxiální) straně Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany U Pinaceae a Podocarpaceae má pyl často 2 vzduchové postranními vaky (opylení výhradně anemogamní) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Megastrobily jsou tvořené 2 typy šupin - semennými a podpůrnými Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Semenné šupiny jsou stonkového původu vzniklé srůstem úžlabních větví, podpůrné šupiny jsou původu listenového Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Vajíčka obvykle 2 (vzácně jedno) na svrchní (adaxiální) straně semenné šupiny Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Vajíčka s jedním integumentem, s archegonii ještě vyvinutými Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné megaprotalium oosféra nucellus integument krček archegonia oosféra archegoniální komora Jehličnany Vývoj vajíčka a mikrospóry obdobný jako u cykasů, s tím rozdílem, že z antheridiové buňky vznikají 2 neobrvené (!) buňky spermatické (jedna oplozuje oosféru, druhá zaniká) Embryo má 2–14 děloh. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Láčka proroste až do krčku archegonia Historie poprvé - konec karbonu divergence – jura-křída V současnosti - 60/660 – přesto významná dominancí v lesích především chladnějších klimatických pásem a horských oblastí Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany Druhová diverzita jehličnanů - více druhů v Asii, Sev. Americe a Austrálii, - méně v Evropě, Africe a jižní Americe Asie 43% Sev. Amerika 21% Austrálie 20% Evropa 7% Afrika 5% Již. Amerika 4% Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany větší druhová diverzita jehličnanů Druhová diverzita jehličnanů - více druhů v Asii, Sev. Americe a Austrálii, - méně v Evropě, Africe a jižní Americe Asie 43% Sev. Amerika 21% Austrálie 20% Evropa 7% Afrika 5% Již. Amerika 4% Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany větší druhová diverzita jehličnanů 7(-6) čeledí: 1. Araucariaceae 2. Podocarpaceae 3. Sciadopityaceae 4. Pinaceae 5. Taxodiaceae (někdy spojená s následující) 6. Cupresaceae 7. Taxaceae 1. Araucariaceae – araukáriovité 3/38 Fosilní i recentní dvoudomé (Araucaria) nebo jednodomé (Agathis) stromy až 70 m vys. Fosilně doloženy již z Triasu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Araucariaceae v třetihorách byly kosmopolitně rozšířené Kmen – na bázi až 2,5 m Dřevo – pyknoxylické Tracheidy – s hustými dvůrkatými dvojtečkami Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Araucariaceae Větve – v symetrických přeslenech pravidelná koruna působí dojmem pravěkých přesliček Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Araucariaceae Listy (jehlice) – neopadávají – často ploché – vícežilné – spirálně uspořádané – někdy nasedají ploškou Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Araucariaceae Mikrostrobily – velké, až s 1000 šupinami Mikrosporofyly – až s 15 pylovými pouzdry Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Araucariaceae Pyl – bez vzdušných vaků Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Araucariaceae Megastrobily - velké - až 35 cm, - kulovité, - zrají 2-3 roky - ve zralosti rozpadavé - šupina semenná srůstá s podpůrnou a nese jediné vajíčko Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Araucariaceae U nás častá pokojová dřevina Araucaria excelsa - blahočet ztepilý, původní na ostrově Norfolk u Nového Zélandu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Araucariaceae Araucaria araucana až 4 cm dlouhá semena nazývaná pinoni jsou potravou indiánů kmene Araucos v J Chile, podle ind. kmene dostala název tato provincie i samotná rostlina ze všech druhů araukárií (19) tento vystupuje nejvýše do hor dožívá se až 2000 let Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Araucariaceae Rod Agathis má asi 20 druhů - poskytují pryskyřici kauri kopal - k výrobě fermeží a laků, domorodci ji žvýkají, vyskytuje se v kulovitých útvarech pod zemí v subfosilním stavu. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Araucariaceae Wollemia nobilis Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Araucariaceae třetí rod, objeven až 1994 v jednom z 300 m hlub. kaňonů nár. parku Wollemi v JV Austrálii Dorůstá až 40 m. 2. Podocarpaceae – podokarpovité 18/186 recentní i fosilní převážně stromové jehličnany s často širšími listy a semeny s dužnatým míškem a zdužnatělou stopkou poprvé – svrchní trias dnes – hlavně hory tropů a subtropů jižní polokoule Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Podocarpus amarus Listy - často i značně široké, vejčité, kopinaté nebo čárkovité - s výraznou střední žilkou, popř. s mnoha paralelními žilkami - zpravidla spirálně uspořádané Podocarpus neriifolius Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Podocarpaceae Rod Phyllocladus (rozšířený od Filipín po Tasmánii a Nový Zéland) má listy nahrazeny fylokladii - přeměněnými brachyblasty Phyllocladus alpinusPhyllocladus trichomanoides Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Podocarpaceae Phyllocladus asplenifolius Podocarpus macrophyllus mikrostrobilus Podocarpus macrophyllus - semena s dužnatým míškem (arillus) na zdužnatělé stopce Mikrostrobily i megastrobily malé, mikrosporofyly se 2 prašnými pouzdry; megastrobily jen z několika podpůrných šupin, někdy redukované na jediné vajíčko Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Podocarpaceae Pohlavní chromosomy – identifikovány u některých druhů rodu Podocarpus. Vznikly Robertsonovskou translokací (centromerickou fúzí) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Podocarpaceae X1 X1 X2 X2 X1 X2 Y Metacentrický samčí Y chromosom vznikl centromerickou fúzí telocentrických samičích chromosomů X1 a X2 Pohlavní chromosomy – identifikovány u některých druhů rodu Podocarpus. Vznikly Robertsonovskou translokací (centromerickou fúzí) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Podocarpaceae X1 X1 X2 X2 X1 X2 Y Metacentrický samčí Y chromosom vznikl centromerickou fúzí telocentrických samičích chromosomů X1 a X2 párování v meióze Pohlavní chromosomy – identifikovány u některých druhů rodu Podocarpus. Vznikly Robertsonovskou translokací (centromerickou fúzí) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Podocarpaceae X1 X1 X2 X2 X1 X2 Y Metacentrický samčí Y chromosom vznikl centromerickou fúzí telocentrických samičích chromosomů X1 a X2 párování v meióze segregace homologů do gamet Pohlavní chromosomy – identifikovány u některých druhů rodu Podocarpus. Vznikly Robertsonovskou translokací (centromerickou fúzí) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Podocarpaceae X1 X1 X2 X2 X1 X2 Y Metacentrický samčí Y chromosom vznikl centromerickou fúzí telocentrických samičích chromosomů X1 a X2 párování v meióze segregace homologů do gamet Pyl se dvěma postranními vzdušnými vaky Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Podocarpaceae Dřevo zástupců rodu Podocarpus je ceněné - např. v Africe tvoří až polovinu celkové průmyslově zpracovávané dřevní produkce. Podocarpus falcatus Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Podocarpaceae Dřevo zástupců rodu Podocarpus je ceněné - např. v Africe tvoří až polovinu celkové průmyslově zpracovávané dřevní produkce. Podocarpus falcatus Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Podocarpaceae Česky je někdy Podocarpus nazýván nohoplod což je překlad řeckého podos = noha + karpos = plod (zduřelá stopka vypadá jako noha plodu) 3. Pinaceae – borovicovité jednodomé stromy s vytrvávajícími jehlicemi (výjimka modřín) 11/232 sev. polokoule, hlavně boreální zóna - tajga Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Pryskyřičné (balzámové) kanálky – ve všech vegetativních částech Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Samčí šišky – drobnější, někdy složené (u borovice), 2 prašná pouzdra naspodu šupin Pyl – často dva vzdušné vaky Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Samičí šišky – střední velikosti, v době zralosti dřevnatí Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Vajíčka – po dvou na svrchní straně semenné šupiny Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae integument semenná šupina podpůrná šupina megaspóra nucellus pylová komora Semeno – s jednostranným blanitým křídlem, vznikajícím z povrchových pletiv semenné šupiny (slouží k anemochorii) – embryo s větším počtem děloh Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Historie poprvé – trias divergence – křída recenně – největší čeleď nahosemenných - zhruba 11/232 Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Compsostrobus brevirostratus Historie poprvé – trias divergence – křída recenně – největší čeleď nahosemenných - zhruba 11/232 U nás původních 6 druhů, patřících ke 4 rodům: - borovice (Pinus), - smrk (Picea), - jedle (Abies) - modřín (Larix) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Compsostrobus brevirostratus Historie poprvé – trias divergence – křída recenně – největší čeleď nahosemenných - zhruba 11/232 U nás původních 6 druhů, patřících ke 4 rodům: - borovice (Pinus), - smrk (Picea), - jedle (Abies) - modřín (Larix) dalších 21 u nás častěji pěstovaných nepůvodních druhů smrků a borovic, popř. z dalších rodů (Tsuga, Pseudotsuga) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Compsostrobus brevirostratus Pinus – borovice Semenná šupina má kosočtverečný štítek. Jehlice ve svazečcích (po 2, 3, 5) naši tři zástupci mají jehlice po dvou Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Pinus – borovice Semenná šupina má kosočtverečný štítek. Jehlice ve svazečcích (po 2, 3, 5) naši tři zástupci mají jehlice po dvou Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Ve středu štítku je pupek (umbo) Pinus – borovice Semenná šupina má kosočtverečný štítek. Jehlice ve svazečcích (po 2, 3, 5) naši tři zástupci mají jehlice po dvou Pinus sylvestris borovice lesní U nás součást řídké vegetace na konci glaciálu, pak ustoupila na „nevýhodné“ substráty (písky, skály, rašeliniště), kde tvoří reliktní bory a kde jedině odolala konkurenci jiných dřevin. Často i sekundárně vysazovaná; Za příhodných podmínek dosahuje výšky až 50 m a stáří až 500 let. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae pensum Ve středu štítku je pupek (umbo) Pinus sylvestris borovice lesní – roste v temperátní a boreální zóně Eurasie na jihu jen v horách Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Pinus mugo - kleč - tvoří klečové pásmo nad horní hranicí lesa v Evropě, v dobách postglaciálních rostla i v nižších polohách - např. ve Žďárských vrších - pak ale vyhynula. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Pinus mugo subsp. uncinata Pinus mugo subsp. mugo Pinus rotundata - blatka – vrchoviště střední Evropy Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Často se vysazuje i u nás nepůvodní Pinus nigra borovice černá - má taky 2četné svazečky jehlic. Často se vysazuje i u nás nepůvodní Pinus nigra borovice černá - má taky 2četné svazečky jehlic. Původně roste v Alpách, v pohořích Balkánu, Anatolie, na Apeninském a Iberském poloostrově. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Středomoří – Pinus pinea – borovice pinie – taky 2četné svazečky semena = piniové „oříšky“; rozložitá deštníkovitá koruna, Středozemí. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Pinus cembra - borovice limba - 5četné svazečky, Alpy, Karpaty (Tatry) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Severoamerický druh Pinus strobus - vejmutovka se často vysazuje, jehlice v 5četných svazečcích Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Brachyblasty nenápadné, téměř zakrnělé s jednotlivými jehlicemi Jehlice uspořádané víceméně všesměrně Picea – smrk Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Samčí šištice jednoduché U nás jen Picea abies - smrk ztepilý (= P. excelsa) Dnes hlavní produkční dřevina, dorůstá až 50 m výšky. V postglaciálu se k nám vrátil zhruba před 8 tis. lety Před lesní kolonizací ve 13. stol. nebyl hojný, pak ale nabyl na dominanci v důsledku: 1. „malé doby ledové“, 2. holosečí, 3. skelných a železných hutí, 4. výsadby Vznikly monokultury s drasticky jinými podmínkami než pův. smíšené lesy ve vyš. polohách. pensum Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Picea pungens - smrk pichlavý - pěstuje se nejčastěji pro okrasu často tzv. stříbrný smrk původní v Sev. Americe Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Picea omorika - smrk omorika – endemit Dinarid (na východě Bosny a Hercegoviny, při hranici se Srbskem) – často se u nás pěstuje Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae - bez brachyblastů - jednotlivé jehlice přisedají ploškou, často dvouřadě uspořádané - samčí šištice jednoduché, s téměř štítkovitými šupinami - samičí šištice rozpadavé Abies – jedle Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae U nás jen Abies alba jedle bělokorá Až 65 m vysoká. Může žít až 500 let. Na konci glaciálu byla v refugiích na jihu Evropy odkud se k nám vrátila zhruba před 8.000 lety Ve středověku dominantní dřevina, dnes na ústupu. pensum U nás jen Abies alba jedle bělokorá Až 65 m vysoká. Může žít až 500 let. Na konci glaciálu byla v refugiích na jihu Evropy odkud se k nám vrátila zhruba před 8.000 lety Ve středověku dominantní dřevina, dnes na ústupu. pensum Jako vánoční stromek se prodává Abies nordmanniana - jedle kavkazská V přirozených populacích až 60 m vysoká. Pěstovaná v Evropě dorůstá kolem 30 m. Pohoří Anatolie a Kavkazu. Objebena v 19. stol. Pojmenována dle objevitele finského botanika Alexandra Nordmanna. Vědecké jméno bývá někdy mylně překládáno jako „jedle normandská“ K pěstování na zahradách se často prodává: Abies koreana - jedle korejská Endemit Korejského poloostrova, kde roste ve výškách 1000-1900 m n.m. dorůstá výšky 9-18 m. SV Sev. Ameriky Abies balsamea - jedle balsámová, kanadský balsám – viskózní čirá pryskyřice, na vzduchu tuhnoucí – významné uzavírací médium v mikroskopické technice (index lomu 1,52) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Larix decidua – modřín opadavý výrazné brachyblasty – svazečky 30-50 jehlic – na zimu opadávají (výmladky mají jehlice ve spirále) Často vysazován – původní jen v Jeseníkách – domácí v Karpatech a v Alpách. Kůra – vysoký obsah tříslovin – využívána v koželužnictví; dřevo dobře odolává hnilobě Na pilotech z modřínů stojí Benátky a stavěl se na nich i Petrohrad. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae pensum Larix decidua – modřín opadavý samčí šišky velmi drobné – pyl bez vzduchových vaků Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae mikrosporofyl se 2 prašnými pouzdry Známý je ještě Cedrus - cedr jehlice v bohatých svazečcích na brachyblastech Cedrus libani - cedr libanonský od pohoří Taurus po Libanon Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae rozpadavá šištice cedru Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Známý je ještě Cedrus - cedr jehlice v bohatých svazečcích na brachyblastech Cedrus libani - cedr libanonský od pohoří Taurus po Libanon Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Pinaceae Známý je ještě Cedrus - cedr jehlice v bohatých svazečcích na brachyblastech Cedrus atlantica - cedr atlaský v pohoří Atlas v Maroku a Alžírsku 4. Taxodiaceae – tisovcovité 9/15, u nás 0; obrovské stromy; drobné jehlice až šupiny, mikrosporofyly s 2-9 praš. pouzdry, pyl bez vaků, semena bez křídel borka až 1 m silná chrání stromy před požáry, které jsou důležité pro obnovu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Sequoia sempervirens sekvoje vždyzelená - až 110 m vysoká původní v Kalifornii, stejně jako následující druh. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Taxodiaceae Sequiadendron gigantea - sekvoja obrovská výška - až 100 m stáří - až 4.000 let objev - náš botanik Tadeáš Haenke 1791 Sierra Nevada - národní park (zal. 1890) Taxodium distichum - tisovec dvouřadý - dole silný kmen - vertikální dýchací kořeny – pneumatofory (až 30 m vys.) Původní v Golfském zálivu - od Floridy po Mexiko Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Taxodium distichum - tisovec dvouřadý Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné El Árbol del Tule = Taxodium distichum subsp. mucronatum ve městě Santa María del Tule v Mexiku. Nejobjemnější strom na americkém kontinentě. V r. 2005 obvod 42 m, průměr 14 m, výška asi 35 m; odhad stáří 1200–3000 let Metasequoia glyptostroboides Střední Čína - objevená až roku 1941 v prov. Hubei a Hunan, do té doby známá jen z fosilních dokladů. - křižmostojně 4řadé strobily - dvouřadé jehlice Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Taxodiaceae Cryptomeria japonica – kryptomérie japonská Východní Asie, u nás pěstovaná Kuželovitá koruna v domovině až 70 m vys., 4 m tl.; věk údajně až 7200 let (?) Spirálně uspořádané srpovitě zahnuté krátké (do 1 cm) jehlice Megastrobily drobné do 2 cm v průměru Mikrostrobily drobně ve skupinkách Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Taxodiaceae 5. Cupressaceae – cypřišovité stromy a keře pryskyřičné kanálky jen v primární kůře 20/130 – u nás 1/1, ale řada se pěstuje Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Listy – často šupinovité, vstřícné Strobily – drobné Mikrosporofyly - se 2-6 (-20) prašnými pouzdry Megastrobily – semenné a podpůrné šupiny srůstají Pyl – bez vaků Semena – bez křídel Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Cupressaceae U nás jen Juniperus communis jalovec obecný - dříve zvláště na pastvinách rozšířen, dnes na ústupu zpravidla dvoudomý Jehlice – v trojčetných přeslenech Centrální dřeň – trojúhelníkového průřezu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Cupressaceae Juniperus communis jalovec obecný – megastrobily s křižmostojnými šupinami Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné na vrcholu 3 vajíčka, každé v paždí semenné šupiny, tyto tři terminální šupiny zdužnatí a srostou v galbulus vypadající jak bobule Jehličnany - Cupressaceae pensum Juniperus communis – mikrosporofyly v mikrostrobilu křižmostojně mikrosporofyl na spodu 3–4 mikrosporangia Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Cupressaceae Jalovčinky Juniperus communis = koření na maso a sýry; výroba Ginu a Borovičky. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Cupressaceae Ze dřeva Juniperus virginiana se vyrábějí tužky a získává se z něj také olej pro imersní objektivy Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Cupressaceae U nás se často pro okrasu a v živých plotech pěstují cypřišky (Chamaecyparis) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Cupressaceae ... nebo zeravy (Thuja) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Cupressaceae 6. Taxaceae – tisovité 5/20 u nás 1/1, Taxus baccata - tis červený V minulosti častější, dnes velmi vzácný a ohrožený strom. Roste hlavně na skálách (= stanovištích pro jiné dřeviny nevýhodných) Mírný až tropický pás S polokoule. Listy jehlicovité, vytrvalé, dvouřadě uspořádané; Zpravidla dvoudomý, ale někdy i jednodomý. pensum Megastrobily – drobné, jakoby pupeny v paždí jehlic s několika páry křižmostojných šupin na bázi, s jediným vajíčkem na vrcholu; mají dobře patrný mikropylární otvor s polynační kapkou Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné základ míšku se mění v prstencovitý val Jehličnany - Taxaceae Mikrostrobily – malé v paždí jehlic, na bázi s několika páry křižmostojných šupin; mikrosporofyly štítkovité tvoří kulovitý strobilus, každý má na spodu 5-9 prašných vaků Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Taxaceae Pyl – bez vzduchových vaků Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Taxaceae Dřevo tisu výroba luků a kuší v nábytkářství "německý eben" Ze severoamerického Taxus brevifolia vyráběli svá vesla, oštěpy a luky indiáni. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Taxaceae Celá rostlina s výjimkou dužnatého míšku jedovatá alkaloid taxin – ochrnutí dýchacího svalstva, mozkové edémy, smrt). glykosid taxatin Míšek sladký nejedovatý, semena prudce jedovatá. Na některé ptáky a hmyz však jed nepůsobí (endozoochorie). Používán od středověku jako abortivum. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Jehličnany - Taxaceae 6. tř. Gnetopsida (liánovce) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Bizarní linie nahosemenných kombinující znaky jehličnanů, krytosemenných i znaky zcela unikátní Dvoudomé dřeviny rozmanitého vzhledu, spíše nižšího vzrůstu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce Gnetopsida – evoluční historie a rozšíření poprvé - trias divergence – křída naprostá většina forem vyhynula Dodnes přežily - 3 velmi vzdálené izolované rody - ve 3 samostatných podtřídách: 1. Ephedridae – Ephedra – 1/72 2. Gnetidae – Gnetum – 1/44 3. Welwitschiidae – Welwitschia – 1/1 Liánovce Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Gnetopsida – rozšíření a ekologie 1. Ephedridae – Ephedra – 1/72 – hlavně pouště, savany, stepi 2. Gnetidae – Gnetum – 1/44 – hlavně tropické deštné lesy 3. Welwitschiidae – Welwitschia – 1/1 – poušť Namib Liánovce Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Xylem – tracheidy + fibrily + tracheje – tracheje s šikmým schodovitým nebo děrovaným napojením – bez pryskyřičných kanálků – multiseriátní parenchym (jako krytosemenné) – dvojtečky stejné jako u jiných nahosemenných spojují tracheidy, zde navíc i tracheidy s trachejemi Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Šikmé děrované napojení trachejí Liánovce Gnetum gnemon – dřevo s tracheidami a trachejemi Ephedra californica – podélný řez Welwitschia mirabilis – příčný řez tracheje tracheidy fibrily Oproti ostatním nahosemenným má xylem s trachejemi efektivnější vodivost Ephedra torreyana – spirálovitá výztuha bočních stěn trachejí dvojtečkyděrované napojení Schodovité napojení trachejí vyvinulo se z dvojteček Listy – jednoduché, rozmanitého tvaru, vstřícně postavené Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce Ephedra Gnetum Welwitschia Mikrosrobily – přeslenité límečky Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce Gnetum Mikrosrobily – přeslenité límečky Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce Ephedra Gnetum Welwitschia – vstřícné křižmostojné šupiny Mikrosrobily – přeslenité límečky Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce Ephedra Gnetum Welwitschia – vstřícné křižmostojné šupiny Mikrostrobily často obsahují reziduální vajíčka často obklopená tyčinkami a spolu s nimi chráněná ve společných obalech ! = „oboupohlavné květy“ Mikrosrobily – přeslenité límečky Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce Ephedra Gnetum Welwitschia – vstřícné křižmostojné šupiny Přestože samčí rostliny jsou morfologicky hermafroditní, jejich funkce je jen samčí: Strukturní hermafroditismus x funkční dvoudomost ! Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Mikrosporofyly = „srostlé tyčinky“ = synandria nitkami srůstají ve sloupek nebo baňku také sporangia srostlá ve 2- nebo 3pouzdrá mikrosynangia s apikální dehiscencí Liánovce Ephedra Gnetum Welwitschia Pyl - bez vzdušných vaků Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce Gnetum Ephedra Welwitschia Megastrobily – s křižmostojnými šupinami Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce Welwitschia Ephedra Megastrobily – s křižmostojnými šupinami nebo límečky Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce Welwitschia Ephedra Gnetum Vajíčka - oproti jiným nahosemenným navíc další 1–2 obaly - chráněna také šupinami strobilů - integument protažen v dlouhou polinační trubku vyčnívající z vaječných obalů nebo ze strobilu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce Samičí gametofyt – archegonia jen Ephedra - polyploidní živné pletivo – tvoří se bez konfluace (Welwitschia, Gnetum) - obě spermatická jádra z pylové láčky oplodňují – „dvojí oplození“ (Ephedra) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce polinační trubička = vnitřní integument vajíčka nucellus vnější integument vajíčka megagametofyt =megaprothalium krček jádro břišní buňky jádro vaječné buňky ArchegoniaMegastrobilus Vajíčko Embryo - se 2 dělohami Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Ephedra Liánovce Ephedraceae – chvojníkovité – Ephedra 1/54 „Košťatovitě větvené dvoudomé keře suchých oblastí Evropy, Středozemí, Stř. Asie, Sev. a Již. Ameriky. Pouště, polopouště, stepi, savany, mediteránní trnitá křovinná vegetace. Na Slovensku ojediněle u Štúrova. Od extrémně horkých sníženin (Údolí smrti, okolí Mrtvého moře) až po 5000 m n. m. (Andy, Himálaj). Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Stonky - nejmladší asimilující (zelené) - morfologií připomínají přesličky - článkované, jemně podélně rýhované - později dřevnatí a tvoří rozpukané brázdité pokroucené kmínky sekundárně tloustnoucí starší stonek anatomie mladého stonku Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Listy - drobné - 2–15 mm (vzácně až 40 mm) - šupinovité - 1 střední žilka (se 2 kolaterálními svazky) - vstřícně, křižmostojně postavené (vzácně ve vícečetných přeslenech) - spodními částmi srostlé v pochvy, konce však volné - často blanité bez chlorofylu - vytrvalé, časem se třepící a rozpadající Mikrostrobily – vyrůstají v paždí listů, šupiny křižmostojné Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Mikrostrobily – vyrůstají v paždí listů, šupiny křižmostojné, v paždí šupiny baňka (2 srostlé listénce), v baňce synandrium Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Synandrium = srůst 4 nebo 8 tyčinek Synandrium chráněno dvěma srostlými vstřícnými listénci (= „okvětím“) Tento „květ“ sedí v paždí šupiny (listenu). Pokud baňky bereme jako „okvětí“, pak strobilus chvojníků můžeme považovat za „klas“. Liánovce - Ephedraceae Mikrostrobily – vyrůstají v paždí listů, šupiny křižmostojné, v paždí šupiny baňka (2 srostlé listénce), v baňce synandrium Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné „redukovaná“ vajíčka Jako atavismus mohou některé druhy tvořit oboupohlavné šištice Synandrium = srůst 4 nebo 8 tyčinek Synandrium chráněno dvěma srostlými vstřícnými listénci (= „okvětím“) Tento „květ“ sedí v paždí šupiny (listenu). Pokud baňky bereme jako „okvětí“, pak strobilus chvojníků můžeme považovat za „klas“. Liánovce - Ephedraceae Mikrostrobily – vyrůstají v paždí listů, šupiny křižmostojné, v paždí šupiny baňka (2 srostlé listénce), v baňce synandrium Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné „redukovaná“ vajíčka Ancestor nahosemenných se složenými oboupohlavnými šišticemi Hypotetická evoluce mikrostrobilu Jako atavismus mohou některé druhy tvořit oboupohlavné šištice Synandrium = srůst 4 nebo 8 tyčinek Synandrium chráněno dvěma srostlými vstřícnými listénci (= „okvětím“) Tento „květ“ sedí v paždí šupiny (listenu). Pokud baňky bereme jako „okvětí“, pak strobilus chvojníků můžeme považovat za „klas“. Liánovce - Ephedraceae Mikrostrobily – vyrůstají v paždí listů, šupiny křižmostojné, v paždí šupiny baňka (2 srostlé listénce), v baňce synandrium Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné „redukovaná“ vajíčka Ancestor nahosemenných se složenými oboupohlavnými šišticemi Hypotetická evoluce mikrostrobilu Jako atavismus mohou některé druhy tvořit oboupohlavné šištice Synandrium = srůst 4 nebo 8 tyčinek Synandrium chráněno dvěma srostlými vstřícnými listénci (= „okvětím“) Tento „květ“ sedí v paždí šupiny (listenu). Pokud baňky bereme jako „okvětí“, pak strobilus chvojníků můžeme považovat za „klas“. Liánovce - Ephedraceae Mikrostrobily – vyrůstají v paždí listů, šupiny křižmostojné, v paždí šupiny baňka (2 srostlé listénce), v baňce synandrium Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné „redukovaná“ vajíčka Ancestor nahosemenných se složenými oboupohlavnými šišticemi Hypotetická evoluce mikrostrobilu Jako atavismus mohou některé druhy tvořit oboupohlavné šištice Synandrium = srůst 4 nebo 8 tyčinek Synandrium chráněno dvěma srostlými vstřícnými listénci (= „okvětím“) Tento „květ“ sedí v paždí šupiny (listenu). Pokud baňky bereme jako „okvětí“, pak strobilus chvojníků můžeme považovat za „klas“. Liánovce - Ephedraceae Pyl – elipsoidního tvaru s podélným rýhováním (= striátní), vzácněji žebernatý Liánovce - Ephedraceae Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Opylení – hlavně větrem, některé druhy i hmyzem Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Hmyz pyl přenese při „pití“ polinační kapky, pokud před tím sbíral pyl. Pyl hmyzosnubných druhů je lepkavý Stejně jako vajíčka strobilů samičích, produkují abortovaná vajíčka samčích strobilů entomofilních druhů polinační kapky se zvýšeným obsahem cukrů, zejména během anthese (uvolňování pylu). Vajíčka tak mají funkci nektarií. Megastrobily - drobné, 2–8 párů šupin, stejně jako mikrostrobilus vyrůstá v paždí listu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Megastrobily - drobné, 2–8 párů šupin, stejně jako mikrostrobilus vyrůstá v paždí listu - šupiny dužnatí Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Megastrobily - drobné, 2–8 párů šupin, stejně jako mikrostrobilus vyrůstá v paždí listu - šupiny dužnatí, nebo zůstanou blanité Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Megastrobily - drobné, 2–8 párů šupin, stejně jako mikrostrobilus vyrůstá v paždí listu - šupiny dužnatí, nebo zůstanou blanité - obsahuje obvykle jen 2 vajíčka Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Megastrobily - drobné, 2–8 párů šupin, stejně jako mikrostrobilus vyrůstá v paždí listu - šupiny dužnatí, nebo zůstanou blanité - obsahuje obvykle jen 2 vajíčka Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Hypotetická evoluce megastrobilu chvojníků Ancestor nahosemenných se složenými oboupohlavnými šišticemi Vajíčko – archegonia (zde ve fylogezi naposledy!), dvojí oplození! ca 12 hodin od opylení. U jiných nahosemenných se oplození zpožďuje za opylením v řádu týdnů nebo měsíců ! Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Nucellus - diploidní pletivo vyplňující vajíčko Meióza jedné z buněk nucellu = 4 megaspóry 3 zaniknou (rozdíl proti Gnetum a Welwitschia!) Jádro zbylé megaspóry: 12x mitóza --> 1024 jaderné coenocytické megaprothalium Kompartmentalizace --> prothalium celulární Mladé samičí prothalium Vajíčko – archegonia (zde ve fylogezi naposledy!), dvojí oplození! ca 12 hodin od opylení. U jiných nahosemenných se oplození zpožďuje za opylením v řádu týdnů nebo měsíců ! Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Nucellus - diploidní pletivo vyplňující vajíčko Meióza jedné z buněk nucellu = 4 megaspóry 3 zaniknou (rozdíl proti Gnetum a Welwitschia!) Jádro zbylé megaspóry: 12x mitóza --> 1024 jaderné coenocytické megaprothalium Kompartmentalizace --> prothalium celulární Na mikropylárním konci celulárního prothalia 2 archegonia (vzácně až 6). Krček 30-40 buněk – tak velké archegoniální krčky nemají žádné nahosemenné. Pod krčkem: ventrální jádro + vaječné jádro Do krčku archegonia proroste pylová láčka Mladé samičí prothalium Diferenciace archegonií Vajíčko – archegonia (zde ve fylogezi naposledy!), dvojí oplození! ca 12 hodin od opylení. U jiných nahosemenných se oplození zpožďuje za opylením v řádu týdnů nebo měsíců ! Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae Nucellus - diploidní pletivo vyplňující vajíčko Meióza jedné z buněk nucellu = 4 megaspóry 3 zaniknou (rozdíl proti Gnetum a Welwitschia!) Jádro zbylé megaspóry: 12x mitóza --> 1024 jaderné coenocytické megaprothalium Kompartmentalizace --> prothalium celulární Na mikropylárním konci celulárního prothalia 2 archegonia (vzácně až 6). Krček 30-40 buněk – tak velké archegoniální krčky nemají žádné nahosemenné. Pod krčkem: ventrální jádro + vaječné jádro Do krčku archegonia proroste pylová láčka NUCELLUS FEMALE GAMETOPHYTE Mladé samičí prothalium Diferenciace archegonií Zralé vajíčko a oplození Láčka se 2 spermatickými jádry proroste krčkem Dvojí oplození: jak ventrální, tak vaječné jádro oplozeny = 2 zygoty. Ventrální zygota se může několikrát rozdělit a podporovat růst embrya, pak zaniká. Semena - hnědá až černá, jedovatá - většinou obalená zdužnatělými šupinami megastrobilu (několik druhů má šupiny blanité) - zdužnatělé šupiny červené až bělavé barvy - embryo se 2 dělohami Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Ephedra ciliataEphedra aphyllaEphedra aphylla Ephedra frustillata Liánovce - Ephedraceae Ephedra aphylla Alkaloid ephedrin součást antitusik Vyrábí se však synteticky Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Ephedraceae pervitin Používán také jako surovina při výrobě pervitinu Gnetaceae – lijánovcovité – Gnetum 1/40 - dvoudomé - liány / nižší stromky - G. gnemon a G. costatum - stromovité až keřovité - s kožovitými, velkými listy - v tropických deštných lesích Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Gnetaceae 10 spp. 4 spp. 26 spp. Dřevo – s trachejemi většího průsvitu než u chvojníků – více soustředných sukcesívních kambií, jako u cykasů Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Gnetaceae Tracheje šikmo perforovaně zakončené nebo dokonce s jediným terminálním otvorem kambium xylem - zde obsahuje 4 tracheje + množství tracheid floem Listy - připomínají listy krytosemenných - řapíkaté - lesklé, kožovité, - široce kopinaté - se zpeřenou žilnatinou - vstřícně postavené Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Gnetaceae Kořeny - diarchní Mikrostrobily – přeslenité „1 patro“ = 1 miskovitý límeček + 3-6 přeslenů samčích „květů“ + 1 přeslen reziduálních vajíček „Tyčinka“ = nitka + 2pouzdré synangium Tyčinky chráněny obaly 2 srostlých listenů („okvětím), popř. i věnečkem trichomů Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Gnetaceae dvojice srostlých listenů Reziduální vajíčka zůstávají neoplozena, přesto neabortují a produkují polinační kapku – lákání opylovačů !!! Megastrobily - rovněž přeslenité semena s červeným nebo žlutým dužnatým obalem (pěstované ovoce v JV Asii), někdy obal kožovitý Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Gnetaceae přeslen trichomů „límeček“ přeslen vajíček Vajíčko – tři obaly = 2 integumenty + vnější obal, strukturou připomínající zdužnatělé okvětí nebo „semeník“ přežijí všechna 4 meiotická jádra → 8 mitóz → 1024-jaderné coenocytické prothalium; archegonia ani oosféry nemá pylová láčka proroste do cenocytického megaprothalia obě spermatická jádra dané láčky oplodňují = „dvojité oplození“ po oplození → kompartmentalizace → dvě domény prothalia: (1) mikropylární (větší, zůstává cenocytická, s centrální vakuolou) (2) chalazální (menší, celulární ale se skupinkami jader každé buňce); - zároveň se buněčnou stěnou obalí i zygotická jádra - skupinky jader v buňkách chalazální domény → fúze → polyploidní buňky → mitóza → polyploidní živné pletivo → vyplní semeno = obdoba endospermu krytosemenných Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Gnetaceae Coenocytickou (nukleární) část mají ve zralém samičím prothaliu jen Gnetum a Welwitschia (ne ostatní nahosemenné), helobiální endosperm (zčásti cenocytický / zčásti celulární) je však typický pro bazální linie krytosemenných Vajíčko – tři obaly = 2 integumenty + vnější obal, strukturou připomínající zdužnatělé okvětí nebo „semeník“ přežijí všechna 4 meiotická jádra → 8 mitóz → 1024-jaderné coenocytické prothalium; archegonia ani oosféry nemá pylová láčka proroste do cenocytického megaprothalia obě spermatická jádra dané láčky oplodňují = „dvojité oplození“ po oplození → kompartmentalizace → dvě domény prothalia: (1) mikropylární (větší, zůstává cenocytická, s centrální vakuolou) (2) chalazální (menší, celulární ale se skupinkami jader každé buňce); - zároveň se buněčnou stěnou obalí i zygotická jádra - skupinky jader v buňkách chalazální domény → fúze → polyploidní buňky → mitóza → polyploidní živné pletivo → vyplní semeno = obdoba endospermu krytosemenných Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Gnetaceae Gnetum gnemon pěstuje se v JV Asii jako ovoce Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Gnetaceae Welwitschiaceae – Welwitschia – 1/1 Welwitschia mirabilis JZ Afrika – poušť Namib v Angole Objevil ji tam v 19. století rakouský botanik Friedrich Welwitsch Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Dvoudomá rostlina - z dálky připomíná habitem hromadu odpadků - není to ani keř, ani strom ani bylina. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Kmen - nízký (0,5 m vysoký a až 1,2 m široký) řepovitého tvaru, hypokotylního původu; kořen kůlovitý, ca 3 m dlouhý Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Listy - jen dva na vrcholu kmene, - na bázi stále rostou aktivitou bazálního meristemu, - na koncích se působení větru třepí a odumírají - obrovské (až 6 m dlouhé, široké až 1,5 m), pentlicovité, žebernaté, s rovnoběžnou žilnatinou Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Semenáček se 2 listy a 2 dělohami, které po roce odumírají Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Listy - jen dva na vrcholu kmene, - na bázi stále rostou, na koncích se působení větru třepí a odumírají - obrovské (až 6 m dlouhé, široké až 1,5 m), pentlicovité, žebernaté - silně sklerenchymatizované, takže připomínají spíše dřevo, - rovnoběžná žilnatina, zanořené průduchy, - CO2 přijímá a ukládá v noci, fotosyntetizuje ve dne jako CAM sukulenty Mikrostrobily – ze 4 řadě postavenými šupinami Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Synandrium = baňka 6 sroslých tyčinek Synangia trojpouzdrá Ve středu baňky rudiment vajíčka Pyl monosulkátní Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Pseudanthiová teorie evoluce květu Ephedra Welwitschia Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Pseudanthiová teorie evoluce květu Ephedra Welwitschia August Wilhelm Eichler (1839-1887) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Pseudanthiová teorie evoluce květu Ephedra Welwitschia August Wilhelm Eichler (1839-1887) Květ vznikl z oboupohlavného složeného strobilu nahosemenných: Liánovce předchudci krytosemenných Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Pseudanthiová teorie evoluce květu Ephedra Welwitschia August Wilhelm Eichler (1839-1887) Květ vznikl z oboupohlavného složeného strobilu nahosemenných: Liánovce předchudci krytosemenných „Květní obaly“ „Čnělka“ + „Nektar“ „Entomogamie“ Tracheje „Dvojí oplození“ „Helobiální“ mega- prothalium, vymizení archegonií … Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Pseudanthiová teorie evoluce květu Euanthiová teorie evoluce květu Ephedra Welwitschia Cycadeoideopsida „Květní obaly“ „Čnělka“ + „Nektar“ „Entomogamie“ Tracheje „Dvojí oplození“ „Helobiální“ mega- prothalium, vymizení archegonií … Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Pseudanthiová teorie evoluce květu Ephedra Welwitschia Hermafroditismus „květů“ liánovců není odvozený, ale původní! (acestrální) Opylení hmyzem liánovců = znak původní, anemofilie = znak odvozený Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Pseudanthiová teorie evoluce květu Ephedra Welwitschia Liánovce nejsou „předstupněm“ krytosemenných, ale paralelní linií, vzniklou ze společného předka nahosemenných a krytosemenných Hermafroditismus „květů“ liánovců není odvozený, ale původní! (acestrální) Opylení hmyzem liánovců = znak původní, anemofilie = znak odvozený Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Pseudanthiová teorie evoluce květu Liánovce nejsou „předstupněm“ krytosemenných, ale paralelní linií, vzniklou ze společného předka nahosemenných a krytosemenných, který měl složené oboupohlavné strobily Ancestor nahosemenných i krytosemenných měl složené oboupohlavné šišky (strobily) kordaity cykasy (vč. bennetitů) jehličnany liánovce (Ephedra, Gnetum, Welwitschia a vyhynulé) krytosemenné jinany Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Pseudanthiová teorie evoluce květu Ancestor nahosemenných i krytosemenných měl složené oboupohlavné šišky (strobily) kordaity cykasy (vč. bennetitů) jehličnany liánovce (Ephedra, Gnetum, Welwitschia a vyhynulé) krytosemenné jinany Liánovce nejsou „předstupněm“ krytosemenných, ale paralelní linií, vzniklou ze společného předka nahosemenných a krytosemenných, který měl složené oboupohlavné strobily Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Pseudanthiová teorie evoluce květu Ancestor nahosemenných i krytosemenných měl složené oboupohlavné šišky (strobily) kordaity cykasy (vč. bennetitů) jehličnany liánovce (Ephedra, Gnetum, Welwitschia a vyhynulé) krytosemenné jinany Geny exprimované v oboupohlavném květu krytosemenných se podobají těm, exprimovaných v samčích strobilech, nikoli těm v samičích Samičí šištice - 4-řadé - v paždí každé šupiny po jednom vajíčku Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Opylení větrem nebo plošticemi Probergrothius sexpunctatus Liánovce - Welwitschiaceae Vývoj vajíčka – zpočátku podobný jako u Gnetum - přežijí všechny 4 meiotická jádra → 4-jaderné cenocytium - 4-jaderné cenocytium → 8 mitóz (ca 10 dní) → 1024-jaderné coenocytické prothalium; archegonia ani oosféry nemá - kompartmentalizace (= kolem skupin jader se vytvářejí buněčné stěny) → 2 domény: (1) menší mikropylární (3-6 jaderné kompartmenty) (2) větší chalazální (vyživovací, mnohojaderné kompartmenty) - v chalazální doméně splynutím → vysoce polyploidní jádra → mitóza → polyploidní živné pletivo → vyplní semeno = obdoba endospermu krytosemenných Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Polyploid nuclei of chalazal domene Haploid nuclei of micropylar domene Mladé cenocytické prothalium Nucellus Integumenty Oplození – „potkají se láčky“ - v mikropylární doméně jádra nefúzují většina cenocytií začne tvořit „prothaliové láčky“ rostoucí do nucellu, ten je podporuje v růstu směrem k pylové komoře; - haploidní jádra migrují do konců prothaliových láček - z pylové komory do nucellu naproti „prothaliovým“ láčkám rostou láčky pylové, každá na konci se 2 spermatickými jádry - pylová a prothaliová láčka se setkají a propojí v nucellu - kontakt spermatického jádra s haploidní samičí buňkou → utvoří se kolem ní membrána, do které spermatické jádro pronikne → zygota - embryo roste směrem do megaprothalia Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Prothaliové láčky u Welwitschia objevil již v roce 1863 britský botanik Joseph Dalton Hooker (1817–1911) Semena okřídlená - anemochorie Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae V místech, kde se vyskytuje, neprší. Vláhu získává z husté mlhy pronikající od pobřeží do vnitrozemí. Najdeme ji proto až 100 km od pobřeží. radiokarbonovou metodou bylo zjištěno, že se dožívá stáří až 2.000 let Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Liánovce - Welwitschiaceae Shrnutí: unikátní znaky nahosemenných rostlin odlišující je od krytosemenných rostlin Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné 1. Dřevinný charakter Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné často stromy, zřídka keře, nikdy byliny sekundární tloustnutí umožňuje: (1) úspěšný boj o světlo převýšením kompetitorů (2) dlouhověkost, podmíněnou opakovaným nahrazováním nefunkčních cévních svazků novými (nahosemenné = nejstarší a nejtěžší živé organismy), (3) dlouhověkost však znamená i zpomalení mutačního tempa, molekulární studie prokazují, že nahosemenné jsou organismy s velmi pomalým evolučním tempem Sequoiadedron Ginkgo Ephedra Juniperus Zamia Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí Dominantně dřevinný charakter je dán evoluční novinkou semenných rostlin: bifaciálním kambiem Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Dominantně dřevinný charakter je dán evoluční novinkou semenných rostlin: bifaciálním kambiem Regulovat funkci kambia (= vypínat jeho aktivitu) však dokážou jen krytosemenné !!! Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Dominantně dřevinný charakter je dán také adaptací na suché klima Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Dominantně dřevinný charakter je dán také adaptací na suché klima Většina linií nahosemenných se objevila a stala dominantními v klimaticky suchém permu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné 2. Xeromorfní adaptace listů Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné – tlustá kutikula – zanořené průduchy – sklerenchymatické svazky – je to i dobrá ochrana proti herbivorům a kompenzuje to menší efektivitu vodivého systému Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí 3. Jednoduchá žilnatina listů Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Zamia – souběžná žilnatina listových úkrojků Ginkgo – vějířovitá žilnatina listů Stangeria zpeřená žilnatina s rovnoběžnými bočními žilkamiCycas jediná centrální žilka v listovém úkrojku Pinus dvě žilky jehlicovitém úkrojku listu Picea jedna žilka jehlicovitém listu Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí 4. Homoxylární dřevo = xylem bez trachejí – vodivě sice méně efektivní – zato s menším rizikem vzduchové embolie = lépe odolává opakovanému zamrzání Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné zerav (Thuja) příčný řez dřevo vez trachejí = transpirační proud jednotky m / h hrušeň (Pyrus) příčný řez dřevo s trachejemi = transpirační proud desítky m / h Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí 5. Tracheidy s dvůrkatými tečkami Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí Dominantně dřevinný charakter je dán také adaptací na přenos pylu větrem Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné 6. Dominující anemogamie Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné při vzniku nahosemenných asi chyběli hmyzí opylovači Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí 7. Častá (původní?) entomogamie Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné zejména u linií divergujících v křídě! krytosemenné to ale dokázaly lépe! Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí Pinopsida – Cheirolepidiaceae - křída Gnetum Welwitschia Cycadopsida Cycadeoideopsida 8. Generativní orgány v šišticích (megastrobilech a mikrostrobilech) = také xeromorfní adaptace Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné často dvoudomé nebo jednodomé, oboupohlavné strobily výjimečně = snaha vyhnout se selfingu a s ním spojené inbrední depresi při dlouhověkosti si na partnera mohly počkat, na druhé straně patrná synchronizace kvetení tendence k redukci počtu vajíček a mikrosporangií na sporofylech Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí 9. Polinační kapka = „blizna“/„nektar“ nahosemenných Polinační tekutina = produkt nucellu Stimuluje pyl vlastního druhu, potlačuje pyl jiných druhů a zabíjí bakterie a spory hub Láká hmyzí opylovače, kteří ji konzumují U jinanu vydrží na vajíčku až 240 hodin, avšak poté co absorbuje vlastní pyl, mizí do 36 hodin Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Chamaecyparis lawsoniana Ginkgo biloba Taxus × media Pseudotsuga menziesii 1 mm 1 mm 1 mm 1 mm Gnetum Juniperus Cycas Welwitschia Ephedra foeminea Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí 10. Samčí gametofyt často redukovaný často jen na 5 buněk, spermatozoidy velké Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné pylové zrno = endosporicky vzniklý nezralý samčí gametofyt = 3 buňky Zralý samčí gametofyt = 5 buněk = prothaliová buňka + láčkové jádro + vegetativní buňka + 2 spermatické buňky tendence ke ztrátě bičíků tendence k dvojímu oplození (Ephedra, Gnetum) Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí 11. Jednotná vnitřní stavba vajíček Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné velká vajíčka mohutný integument pylová komora archegoniální komora tendence od jednoduchých archegonií k „nahým“ oosférám primární živné pletivo 1. Cordaites 5. Pinus 6. Ephedra 3. Ginkgo2. Cycas 4. Cycadeoidea Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí 12. Korelace pohlavnosti a mechanismu šíření: Dvoudomé linie – zpravidla endozoochorní (kordaity, cykasy, jinany, Podocarpaceae, ale také Taxaceae, jalovec, většina liánovců kromě Welwitschia) – dužnatá semena Jednodomé linie – zpravidla anemochorní (ostatní nahosemenné) – suchá semena Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - nahosemenné Unikátní znaky nahosemenných - shrnutí