СПЕРМАТОФИТИ ИЛИ ФАНЕРОГАМИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, КЛАСИФИКАЦИЯ, ЕВОЛЮЦИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

На espermatofitas или цъфтящи растения, известни също като "семена растения" са голям monophyletic линия на растения, принадлежащи към групата на lignofitas (дървесни растения) и които са класифицирани както покритосеменни (цъфтящи растения) като голосеменни (иглолистни дървета и други подобни).

Сперматофитите образуват отделна група от лигнофитите благодарение на споделената характеристика на развитието на семената, която е описана в учебниците като "еволюционна новост" за групата.

Снимка на ябълково дърво, сперматофитно растение (Източник: W. carter / CC0, през Wikimedia Commons)

Думата "сперматофит" буквално означава "растения със семена", тъй като идва от гръцките думи "сперма", което означава семе, и "фитон", което означава растение.

Сперматофитите са едни от най-важните организми на земята, тъй като както покритосеменните, така и гимноносните са две изключително изобилни групи, важни за функционирането на практически всички сухоземни екосистеми.

Ако мислите за това бързо, растенията със семена са може би най-познатата група за повечето хора, не само от хранителна гледна точка (тъй като от семената на много растения се получават масла, нишестета и протеини), но и от пейзажна гледна точка.

Сперматофитите са гигантските червени гори от Калифорния, големите и листни дървета на тропическите гори на Амазонка, лилии и рози, ориз, овес, царевица, пшеница и ечемик, сред хиляди други.

Характеристики на сперматофитите

- Основната характеристика на сперматофитите или фанерогамите е производството на семена след опрашване, тоест като продукт, резултат от сливането на две полови клетки.

- Те са фотосинтетични организми, тоест имат хлоропласти, които съдържат хлорофил, поради което могат да преобразуват светлинната енергия от слънчевите лъчи в използваема химическа енергия.

- Тялото на тези зеленчуци е разделено на корен, стъбло и листа.

- Някои сперматофити, покритосеменни растения произвеждат цветя и от тези цветя произлизат плодовете, които са тези, които съдържат семената.

- Гимноспермите не дават цветя, но имат специализирани структури за подпомагане на семената.

- Повечето сперматофити имат добре развита съдова тъкан, съставена от ксилемова тъкан и трахеиди.

- Те са широко разпространени в биосферата, така че заемат стотици различни местообитания.

- Те могат да имат тъкани с вторичен растеж или не.

Среда на живот

Цъфтящите растения (покритосеменни растения) растат практически във всеки обитаем район на земята (с изключение на иглолистните гори) и дори могат да доминират в някои водни екосистеми. Следователно, те са в състояние да обитават:

- Пустини

- Равнини

- Serranías

- Океани, морета и реки

По подобен начин, голеносеменните растения, други растения със семена, също имат голяма пластичност по отношение на местообитанието, което могат да заемат, въпреки че са по-ограничени до сухоземни и неводни среди.

Класификация и таксономия

Семенните растения принадлежат към поделението на Spermatophyta. В това разделение са групирани папратите със семена "Pteridosperms", Gymnosperms и Angiosperms.

Семенните папрати са група, съставена главно от изкопаеми растения, така че сперматофитите често се считат за гимнастици и покритосеменни растения.

голосеменни

Шишарки от бор, Gymnosperm (Източник: Sridhar Rao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) чрез Wikimedia Commons)

Думата "gymnosperm" означава "растения с голи семена" (gymnos, което означава "голи" и сперматозоиди, което означава "семе").

В зависимост от анализираното проучване, тази група растения е „неестествена“ група, тъй като нейните членове са с парафилетен произход, което означава, че не всички имат един и същ общ прародител; или е монофилетична група, брат на покритосеменни растения.

- Членовете на групата се срещат в това разделение, защото споделят общата характеристика (апоморфия) да не произвеждат цветя.

- В допълнение, тези растения имат структури, известни като "шишарки", някои женски и един мъжки.

- Семената не се капсулират в стената на плод след оплождането.

- Те имат навити листа, игловидни и изобилни от восъци.

Гимноспермите са разделени на следните родове:

- Cycadophyta, родът се смяташе за най-базалния

- Гинкофита

- Иглолистни дървета, иглолистни дървета

- Gnetophyta или Gnetales, понякога класифицирани в групата иглолистни дървета

покритосеменни

Цветя на Tetradenia riparia, покритосеменник. Conrado / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Напротив, цъфтящите растения са доказана монофилетна група, считана за сестринска група на спортно-растежните. Те са най-богатата, разнообразна и успешна група от всички растения, съставляващи повече от 95% от всички живи видове растения днес.

Освен това те са едни от най-важните инсталации за световната икономическа система, тъй като не се използват само за производството на храни, но и за добив на различни видове суровина.

- Всички покритосеменни растения имат цветя, обикновено бисексуални (и двата пола в едно и също цвете).

- Семената му са капсулирани в яйчник, който се развива в плод.

- Обикновено проявяват двойно торене.

Ангиоспермите съставят изключително богата и разнообразна група, чиято класификация е обект на проучване на много специалисти в тази област, така че има някои несъответствия между една и друга класификация. Въпреки това, сред най-приетите е, че тази група включва кладовете:

- Амборели

или Nymphaeales

- Austrobaileyales

- Магнолиди

или Лоралес

или магнолии

или Canellales

o Piperales

o Монокотиледони

• Petrosavials
• Acorales
• Alismatales
• Asparagales
• Dioscoreales
• Liliales
• Pandanales

или Commelinidos

• Arecales
• Commelinales
• Zingiberales
• Poales

или Eudicotyledons

• Buxales
• Trochodendrales
• Ranunculales
• Proteals
• Berberidopsidales
• Dillenials
• Gunnerales
• Caryophyllales
• Santalales
• Saxifragales
• Rosides
• жизненоважен
• Crossosomatales
• Geraniales
• Myrtales
• Zygophyllales
• Celastrales
• Cucurbitals
• Fabales
• букоцветни
• Malpighiales
• Oxalidal
• Росалес
• Овощни градини
• Brassicales
• Malvales
• Sapindales
• астериди
• Cornales
• Ericales
• Garryales
• Gentianales
• Lamiales
• Solanales
• Apiales
• Aquifoliales
• Asterales
• Dipsacales

Жизнения цикъл и възпроизводството

Жизненият цикъл на сперматофитите е известен като „спортен“, където спорофитът преобладава и се произвеждат семена, а гаметофитът, за разлика от други групи растения, се редуцира вътре в яйцето или в поленовото зърно.

Редуване на поколения

От това се разбира, че всички растения със семена имат редуване на поколения, едно гаметофитно и друго спорофитно, но гаметофитът се развива само когато растенията достигнат зряла възраст или репродуктивен стадий.

Спорофитите са тези, които носят специализираните структури, където се произвеждат женски и мъжки гаметофити. Микроспорангиите произвеждат поленовите зърна (мъжки), а мегаспорангиите произвеждат мегаспорите или овулите (женски).

В някои случаи и мегаспорангиумът, и микроспорангиумът се срещат в различни индивиди или структури (Gymnosperms), но като цяло в повечето растения и двете са в една и съща структура, известна като цвете (Angiosperms).

Цветя

Едно цвете е специализирана структура за размножаване и възниква от стъблото като "разширение" на тялото на растението.

Мегаспорангият, съдържащ се в цветята, има "контейнер" (яйчникът), който функционира при приемането на цветен прашец, който се произвежда от микроспорангиума (от едно и също цвете или от различни цветя).

Яйцеклетките вътре в яйчника имат всички необходими хранителни вещества за подпомагане развитието на ембриона, семето и плода, процес, който се случва след опрашване и оплождане на овула от прашец.

Така произведените семена могат да се разпръснат по различен начин и след като покълнат, образуват нов спорофит, който може да повтори жизнения цикъл.

Примери за видове сперматофити

Сперматофитите са изключително разнообразни растения, с много различни жизнени цикли, форми, размери и начин на живот.

Към тази група принадлежат всички цъфтящи растения, които познаваме, практически всички растения, които консумираме за храна и големите и величествени дървета, които съставляват горите и джунглите, които поддържат живота на животните.

- Ябълката, характерна за есенния сезон в много сезонни страни, принадлежи към вида Malus domestica, тя е част от дивизията Magnoliophyta и ордена Rosales.

- Pinus mugo е вид храстов бор, който расте в Алпите и от който се извличат някои съединения с отхрачващи, антиастматични и дезинфекционни свойства.

- Хлябът, който човек консумира ежедневно, се прави от брашна, произведени от семената на пшеница, вид покритосеменни растения, принадлежащи към рода Triticum и който се нарича Triticum aestivum.

Еволюция на сперматофитите

Еволюцията на семената растения е тясно свързана с развитието на две структури: семена и цветен прашец.

- Еволюция на семената

Еволюцията на семената е процес, протичащ на няколко етапа, но точната последователност на тях не е известна и може да се е случило, че две или повече са се случили едновременно. По-нататък „стъпките“ на еволюцията на семената са представени, както някои автори предлагат:

1-Heterosporia

Терминът се отнася до образуването на два вида хаплоидни спори (с половината от хромозомния товар на растението, което им е дало начало) вътре в две различни спорангии

- Мегаспори: големи и малки на брой, произведени от мейоза в структура, известна като мегаспорангиум. Всеки мегаспора се развива вътре в женския гаметофит, в който се среща архегония.

- Микроспори: мейотичните продукти на микроспорангия. Микроспорите произхождат от мъжкия гаметофит, в който са открити антеридиите.

Той се счита за една от съществените „стъпки“ по време на еволюцията на сперматофитите, тъй като състоянието на предците се състоеше от хомоспорий, тоест производство на само един вид спори (равни спори).

2-Endosporia

В допълнение към образуването на два различни вида спори, сперматофитите развиват друго състояние, известно като ендоспория, което се състои в пълното развитие на женския гаметофит вътре в оригиналната стена на спората.

Състоянието на предците е известно като "екзоспория" и е свързано с покълването на спорите и нейния растеж като външен гаметофит.

3-Намаляване на броя на мегаспорите

Семенните растения се характеризират с производството на един мегаспора, характеристика, за която се смята, че се е развила по два начина.

Първоначално те трябваше да получат способността да намалят броя на мейозните клетки в мегаспорангиума до само една; Важно е да се отбележи, че всяка от тези клетки е известна като мегаспороцитна или мегаспорна майка клетка.

След мейозата един дипломиран мегаспороцит поражда 4 хаплоидни мегаспори. Три от тези мегаспори „абортират“, оставяйки един-единствен функционален мегаспор, който се увеличава по размер, което е свързано с увеличаването на размера и хранителните ресурси в мегаспорангиума.

4-Задържане на мегаспора

Едно от състоянията на предците или характеристиките на сперматофитите е, че мегаспората се освобождава от мегаспорангиума, нещо, което се промени в тази група, тъй като в тези растения мегаспората, произведена веднъж, се задържа в рамките на мегаспорангиума.

Това ново еволюционно „придобиване“ беше придружено от своя страна от намаляване на дебелината на клетъчната стена на мегаспора.

5-Еволюция на обвивката

Много автори считат това за едно от последните събития, които се състояха по време на еволюцията на семената. Това е "покриването" на мегаспорангиума от специална тъкан, наречена покровител, която го обгражда почти напълно, с изражението на дисталния край.

Покритието расте от основата на мегаспорангиума, който може да се нарече нуцела в много текстове.

Записите от изкопаеми показват, че първоначалното покритие е еволюирало като два отделни лопата, но всички семенни растения, които съществуват днес, имат покров, състоящ се от непрекъснато покритие, обграждащо ядрата, с изключение на микропила, което е крайно дисталния.

Микропилът е мястото на навлизане на поленовите зърна или цветен прашец по време на оплождането на мегаспора, така че активно участва в този процес.

- Еволюция на цветен прашец

Еволюцията на семената беше пряко придружена от еволюцията на поленовите зърна, но какво е цветен прашец?

Прашеното зърно е незрял мъжки ендоспорен гаметофит. Ендоспорият в тези структури се развива по сходен начин с това, което се е случило в семената, тъй като е включвало развитието на мъжкия гаметофит вътре в стените на спорите.

Те са незрели, защото когато бъдат освободени, те все още не са напълно разграничени.

За разлика от другите видове растения и както беше обсъдено по-горе, прашените зърна са много различни от мегаспорите. Това са изключително малки мъжки гаметофити, които се състоят от няколко клетки.

Когато се освобождават от микроспорангиума, зърнените цветен прашец трябва да бъдат транспортирани до микропилата на овула, за да се осъществи оплождането. Прародителният характер на опрашването е бил анемофилен (опрашване от вятър).

Веднъж в контакт с яйцеклетката, мъжкият гаметофит завършва развитието си чрез разделяне чрез митоза и диференциране. От това расте екзоспорна цветен прашец (извън спорите), който функционира като орган за усвояване на хранителни вещества около спорофитната тъкан.

Поленовата тръба

Всички семенни растения, които съществуват днес, имат мъжки гаметофити, способни да образуват цветен прашец, малко след влизането в контакт с тъканта на мегаспора (нуцела). Образуването на цветен прашец е известно като сифоногамия.

Освен че функционира като орган за усвояването на храната, цветен прашец функционира при доставката на сперматозоиди до "яйцето" на яйцеклетката.

Препратки

1. Merriam-Webster. (Ро). Семенни растения. В речника на Merriam-Webster.com. Произведено на 7 април 2020 г. от merriam-webster.com
2. Nabors, MW (2004). Въведение в ботаниката (№ 580 N117i). Пиърсън.
3. Симпсън, MG (2019). Систематика на растенията. Академична преса.
4. Raven, PH, Evert, RF, и Eichhorn, SE (2005). Биология на растенията. Macmillan.
5. Westoby, M., & Rice, B. (1982). Еволюция на семенните растения и приобщаваща годност на растителните тъкани. Еволюция, 36 (4), 713-724.