SPERMATOFYTY NEBO PHANEROGAMY: VLASTNOSTI, KLASIFIKACE, VÝVOJ - BIOLOGIE - 2025

Tyto espermatofitas nebo kvetoucí rostliny, také známý jako „semenných rostlin“ jsou velkým monophyletic linie rostlin, které patří do skupiny lignofitas (dřevin), a které jsou klasifikovány obě krytosemenné rostliny (rostliny) jako gymnosperms (jehličnany a podobně).

Spermatofyty tvoří oddělenou skupinu od lignofytů díky společnému rysu vývoje semen, který je v učebnicích popsán jako „evoluční novinka“ pro skupinu.

Fotografie jabloně, rostliny spermatophyte (Zdroj: W. carter / CC0, přes Wikimedia Commons)

Slovo „spermatophyte“ doslova znamená „rostliny se semeny“, jak vyplývá z řeckých slov „sperma“, což znamená semeno, a „fyton“, což znamená rostlina.

Spermatofyty jsou jedním z nejdůležitějších organismů na Zemi, protože jak angiospermy, tak gymnospermy jsou dvě extrémně bohaté skupiny nezbytné pro fungování prakticky všech pozemských ekosystémů.

Pokud o tom přemýšlíte rychle, rostliny se semeny jsou pro většinu lidí pravděpodobně nejznámější skupinou, a to nejen z hlediska výživy (protože oleje, škroby a bílkoviny se získávají ze semen mnoha rostlin), ale také z krajinného hlediska.

Spermatofyty jsou obří sekvoje Kalifornie, velké a listnaté stromy amazonského deštného pralesa, lilie a růže, rýže, oves, kukuřice, pšenice a ječmen, mezi tisíci dalšími.

Charakteristika spermatofytů

- Hlavní charakteristikou spermatofytů nebo phanerogamů je produkce semen po opylení, tj. Jako produkt vzniklý fúzí dvou pohlavních buněk.

- Jsou to fotosyntetické organismy, tj. Mají chloroplasty, které obsahují chlorofyl, takže mohou přeměnit světelnou energii ze slunečních paprsků na použitelnou chemickou energii.

- Tělo této zeleniny je rozděleno na kořen, stonek a listy.

- Některé spermatofyty, angiospermy, produkují květiny az nich pocházejí plody, které obsahují semena.

- Gymnospermy neprodukují květiny, ale mají specializované struktury na podporu semen.

- Většina spermatofytů má dobře vyvinutou cévní tkáň složenou z xylemové tkáně a tracheidů.

- Jsou široce distribuovány v biosféře, takže zabírají stovky různých stanovišť.

- Mohou mít tkáně se sekundárním růstem nebo ne.

Místo výskytu

Kvetoucí rostliny (angiospermy) rostou prakticky v každém obyvatelném regionu na Zemi (s výjimkou jehličnatých lesů) a mohou dokonce dominovat některým vodním ekosystémům. Proto jsou schopni obývat:

- Pouště

- Pláně

- Serranías

- Oceány, moře a řeky

Podobně gymnospermy a jiné semenné rostliny mají také velkou plasticitu s ohledem na lokalitu, kterou mohou zabírat, ačkoli jsou více omezeny na suchozemská a nevodní prostředí.

Klasifikace a taxonomie

Semenné rostliny patří do divize Spermatophyta. V této divizi jsou seskupeny kapradiny se semeny "Pteridosperms", Gymnosperms a Angiosperms.

Osivo kapradin je skupina složená převážně z fosilních rostlin, takže spermatophytes jsou často považovány za gymnospermy a angiospermy.

Gymnospermy

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

Slovo „gymnosperm“ znamená „rostliny s nahými semeny“ (gymnos, což znamená „nahé“ a spermie, což znamená „semeno“).

V závislosti na analyzované studii je tato skupina rostlin „nepřirozenou“ skupinou, protože její členové jsou parafyletického původu, což znamená, že ne všechny mají stejného společného předka; nebo je to monofyletická skupina, bratr angiospermů.

- Členové skupiny se setkávají v této divizi, protože sdílejí společnou charakteristiku (apomorfii) neprodukování květin.

- Kromě toho mají tyto rostliny struktury známé jako „kužely“, některé samice a jeden samec.

- Semena nejsou oplodněna po oplodnění ve stěně ovoce.

- Mají válcované listy, ve tvaru jehly a bohaté na vosky.

Gymnospermy jsou rozděleny do následujících řad:

- Cycadophyta, linie byla považována za nejzákladnější

- Ginkgophyta

- Coniferophyta, jehličnany

- Gnetophyta nebo Gnetales, někdy zařazené do skupiny jehličnanů

Angiospermy

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

Kvetoucí rostliny jsou naopak osvědčenou monofyletickou skupinou, považovanou za sesterskou skupinu pro gymnospermy. Jsou zdaleka nejhojnější, nejrozmanitější a nejúspěšnější skupinou rostlin ze všech a dnes tvoří více než 95% všech živých rostlinných druhů.

Jsou také jednou z nejdůležitějších rostlin pro světový ekonomický systém, protože se využívají nejen k výrobě potravin, ale také k těžbě různých druhů surovin.

- Všechny angiospermy mají květiny, obvykle bisexuální (obě pohlaví ve stejné květině).

- Její semena jsou zapouzdřena ve vaječníku, který se vyvíjí v ovoce.

- Obvykle vykazují dvojité oplodnění.

Angiospermy tvoří extrémně hojnou a různorodou skupinu, jejíž klasifikace je předmětem studia mnoha odborníků v oboru, takže mezi jednotlivými klasifikacemi existují určité rozdíly. Mezi nejvíce přijímané je však to, že tato skupina zahrnuje stébla:

- Amborellales

nebo Nymphaeales

- Austrobaileyales

- Magnolidy

nebo Laurales

nebo Magnoliales

nebo Canellales

o Piperales

o Monokotyledony

• Petrosavials
• Akorály
• Alismatales
• Asparagales
• Dioscoreales
• Liliales
• Pandanales

nebo Commelinidos

• Arecales
• Commelinales
• Zingiberales
• Poales

nebo Eudikotyledony

• Buxales
• Trochodendrales
• Ranunculales
• Proteals
• Berberidopsidales
• Dillenials
• Gunnerales
• Caryophyllales
• Santalales
• Saxifragales
• Rosides
• Vitální
• Crossosomatales
• Geraniales
• Myrtales
• Zygophyllales
• Celastrales
• Cucurbitals
• Fabales
• Fagales
• Malpighiales
• Oxalidal
• Rosales
• Ovocné sady
• Brassicales
• Malvales
• Sapindales
• Asteridy
• Cornales
• Ericales
• Garryales
• Gentianales
• Lamiales
• Solanales
• Apiales
• Aquifoliales
• Asterales
• Dipsacales

Životní cyklus a reprodukce

Životní cyklus spermatophytes je známý jako “sporic”, kde sporophyte převládá a semena jsou produkována a gametophyte, na rozdíl od jiných skupin rostlin, je redukován uvnitř ovule nebo pylu zrno.

Střídání generací

Z toho je zřejmé, že všechny rostliny se semeny mají střídání generací, jedna gametofytická a druhá sporofytická, ale gametofyt se vyvíjí pouze tehdy, když rostliny dosáhnou dospělosti nebo reprodukčního stádia.

Sporofyty jsou ty, které nesou specializované struktury, ve kterých se produkují ženské a mužské gametofyty. Mikrosporangia produkuje pylová zrna (samec) a megasporangia produkuje megaspory nebo ovuly (samice).

V některých případech se megasporangium i mikrosporangium vyskytují u různých jedinců nebo struktur (Gymnosperms), ale obecně jsou ve většině rostlin obě rostliny ve stejné struktuře známé jako květina (Angiosperms).

Květiny

Květina je specializovaná struktura pro reprodukci a vychází ze stonku jako „prodloužení“ těla rostliny.

Megasporangium obsažené v květinách má „nádobu“ (vaječník), která funguje při přijímání pylových zrn, které jsou produkovány mikrosporangiem (ze stejné květiny nebo z různých květů).

Vajce uvnitř vaječníku mají všechny potřebné živiny pro podporu vývoje embrya, semen a plodů, což je proces, který nastává po opylení a oplodnění vajíčka pylovým zrnem.

Takto vyrobená semena mohou být rozptýlena různými způsoby a jakmile vyklíčí, vytvoří nový sporofyt, který může opakovat životní cyklus.

Příklady druhů spermatofytů

Spermatofyty jsou extrémně rozmanité rostliny s velmi odlišnými životními cykly, tvary, velikostmi a způsoby života.

Do této skupiny patří všechny kvetoucí rostliny, které známe, prakticky všechny rostliny, které konzumujeme pro potraviny, a velké a majestátní stromy, které tvoří lesy a džungle, které podporují život zvířat.

- Jablko, typické pro podzimní sezónu v mnoha sezónních zemích, patří k druhu Malus domestica, je součástí divize Magnoliophyta a řádu Rosales.

- Pinus mugo je druh keřové borovice, která roste v Alpách a ze které se získávají některé sloučeniny s expektoračními, antiastmatickými a dezinfekčními vlastnostmi.

- Chléb, který člověk denně konzumuje, se vyrábí z mouky vyrobené ze semen pšenice, což je druh angiospermu rodu Triticum, který se nazývá Triticum aestivum.

Evoluce spermatofytů

Vývoj semenných rostlin úzce souvisí s vývojem dvou struktur: semen a pylových zrn.

- Vývoj semen

Evoluce semen je proces, ke kterému došlo v několika krocích, ale jejich přesná posloupnost není známa a mohlo se stát, že se vyskytly dvě nebo více současně. Dále jsou prezentovány „kroky“ vývoje semen, jak navrhují někteří autoři:

1-Heterosporie

Termín se odkazuje na vytvoření dvou typů haploidních spór (s polovinou chromozomální zátěže rostliny, která jim poskytla původ) uvnitř dvou různých sporangií

- megaspory: velký a malý počet, produkovaný meiózou ve struktuře známé jako megasporangium. Každá megaspora se vyvíjí uvnitř ženského gametofytu, ve kterém se nachází archegonie.

- Mikrospory: meiotické produkty mikrosporangia. Mikrospory pocházejí z mužského gametofytu, ve kterém se nacházejí anteridie.

Považuje se za jeden ze základních „kroků“ během vývoje spermatofytů, protože stav předků sestával z homosporia, tj. Produkce pouze jednoho typu spór (stejné spory).

2-Endosporia

Kromě vytvoření dvou různých typů spór se u spermatofytů vyvinulo další onemocnění známé jako endosporie, které spočívá v úplném vývoji ženského gametofytu uvnitř původní stěny spory.

Stav předků je znám jako „exosporie“ a má co do činění s klíčivostí spory a jejím růstem jako vnější gametofyt.

3-Snížení počtu megaspor

Semenové rostliny se vyznačují produkcí jediné megaspory, což je charakteristika, o které se předpokládá, že se vyvinula dvěma způsoby.

Zpočátku museli získat schopnost redukovat počet buněk meiózy v megasporangiu na jednu; Je důležité si uvědomit, že každá z těchto buněk je známá jako mateřská buňka megasporocytu nebo megaspore.

Po meióze způsobí jediný diploidní megasporocyt 4 haploidní megaspory. Tři z těchto megasporů se „přeruší“ a zanechají jediný funkční megaspora, která se zvětšuje, což souvisí s nárůstem velikosti a nutričních zdrojů v megasporangiu.

4-Retence megaspory

Jednou z předkových podmínek nebo charakteristik spermatofytů je to, že megaspora je uvolňována z megasporangia, což se v této skupině změnilo, protože megaspora, jakmile se v těchto rostlinách vytvoří, je v megasporangiu zachována.

Tato nová evoluční „akvizice“ byla doprovázena snížením tloušťky buněčné stěny megaspory.

5 - Evoluce celého čísla

Mnoho autorů to považuje za jednu z posledních událostí, ke které došlo během vývoje semenných rostlin. Je to „zakrytí“ megasporangia speciální tkání zvané integument, které ho téměř úplně obklopuje, s výrazem distálního konce.

Celé číslo vychází ze základu megasporangia, které lze v mnoha textech nazvat nucela.

Fosilní záznamy ukazují, že celé číslo se nejprve vyvinulo jako dvě oddělené laloky, avšak všechny semenné rostliny, které dnes existují, mají celé číslo sestávající z nepřetržitého krytí obklopujícího nilu kromě mikropyle, což je extrém distální.

Mikropyle je místem vstupu pylových zrn nebo pylové zkumavky během oplodnění megaspory, takže se aktivně účastní tohoto procesu.

- Vývoj pylových zrn

Vývoj semen byl přímo doprovázen vývojem pylových zrn, ale co je to pylové zrno?

Pylové zrno je nezralý mužský endosporický gametofyt. Endosporium v ​​těchto strukturách se vyvinulo podobným způsobem jako to, co se stalo v semenech, protože zahrnovalo vývoj mužského gametofytu uvnitř zdí spór.

Jsou nezralí, protože když jsou propuštěni, ještě nejsou plně diferencovaní.

Na rozdíl od jiných druhů rostlin, a jak bylo uvedeno výše, pylová zrna se velmi liší od megaspor. Jedná se o extrémně malé mužské gametofyty, které se skládají z několika buněk.

Při uvolnění z mikrosporangia musí být pylová zrna transportována do mikropyle ovulí, aby došlo k oplodnění. Rodový charakter opylování byl anemofilní (opylení větrem).

Jakmile je v kontaktu s vajíčkem, samčí gametofyt dokončí svůj vývoj dělením mitózou a diferenciací. Z toho roste exosporická pylová trubice (mimo spór), která funguje jako orgán pro absorpci živin kolem sporofytické tkáně.

Pylová trubice

Všechny semenné rostliny, které dnes existují, mají samčí gametofyty schopné vytvořit pylovou trubici krátce po kontaktu s tkání megaspory (nucela). Tvorba pylové trubice je známá jako syphonogamy.

Kromě toho, že pylová trubice funguje jako orgán pro vstřebávání potravy, působí při dodávání spermatických buněk do „vajíčka“ vajíčka.

Reference

1. Merriam-Webster. (nd). Spermatofyt. Ve slovníku Merriam-Webster.com. Načteno 7. dubna 2020 z merriam-webster.com
2. Nabors, MW (2004). Úvod do botaniky (č. 580 N117i). Pearson.
3. Simpson, MG (2019). Systematika rostlin. Akademický tisk.
4. Raven, PH, Evert, RF a Eichhorn, SE (2005). Biologie rostlin. Macmillan.
5. Westoby, M., & Rice, B. (1982). Vývoj semenných rostlin a inkluzivní kondice rostlinných tkání. Evolution, 36 (4), 713-724.