Gymnospermen sind Samenpflanzen. Im Gegensatz zu Angiospermen bilden sie keine Blüten und Früchte aus und ihre Samen liegen „nackt“ auf den Innenseiten der Zapfenschuppen. Der Zapfen ist ein modifizierter Spross mit schuppenförmigen Blättern.

Nadelbäume zeichnen sich durch besondere Blätter, sogenannte Nadeln, aus. Sie sehen aus wie Nadeln, sind mit einer Kutikula bedeckt und die Spaltöffnungen sind tief im Blattgewebe eingebettet. All dies dient dazu, die Verdunstung zu reduzieren. Im Durchschnitt lebt jede Nadel mehrere Jahre.

Das Stammgewebe von Gymnospermen ist besser differenziert als das von Farnen. Es gibt Rinde und Holz, aber der Kern ist schlecht definiert und das leitende Gewebe besteht aus Tracheiden. Gymnospermen haben ein entwickeltes Kambium und Sekundärholz, sodass ihre Stämme eine beträchtliche Größe erreichen.

Nadelbäume haben Harzkanäle in ihren Stämmen. Dabei handelt es sich um interzelluläre Hohlräume, in die die sie auskleidenden Zellen Harze und ätherische Öle absondern. Diese Stoffe verhindern das Eindringen von Insekten und Bakterien.

Im Gegensatz zu höheren Pflanzensporen wanderten höhere Samenpflanzen (Gymnospermen und Angiospermen) im Laufe der Evolution weiter zum Land. Ihr Fortpflanzungsprozess ist nicht von der Verfügbarkeit von Wasser abhängig. Somit wird der Pollen von Gymnospermen vom Wind getragen und die Befruchtung erfolgt über einen Pollenschlauch.

Kiefer

Kiefern sind auf der Nordhalbkugel weit verbreitet, insbesondere in gemäßigten Klimazonen. Dieser Baum ist anspruchslos für den Boden, aber anspruchsvoll für das Licht (er ist lichtliebend). Kiefern kommen nicht nur in Nadelwäldern vor, sondern auch in Sümpfen, Felsen und Sand. Darüber hinaus sieht Kiefer je nach Wachstumsbedingungen anders aus. So entwickelt sich die Hauptwurzel einer Kiefer im Wald stark und reicht tief. In offenen Bereichen entwickeln sich Seitenwurzeln, die eine große Fläche nahe der Oberfläche einnehmen. Im Wald wachsende Kiefern sind höher als die auf offenen Flächen wachsenden Kiefern und erreichen eine Höhe von etwa 40 Metern. Im Wald sterben jedoch die unteren Äste der Kiefern aufgrund von Lichtmangel ab. Auf offenen Flächen wachsende Kiefern haben eine breitere Form, ihre Äste beginnen am unteren Ende des Stammes.

Die Lebensdauer der Kiefer beträgt etwa 300 Jahre.

Kiefernvermehrung

Im Frühjahr bilden sich an Kieferntrieben männliche und weibliche Zapfen.

Männliche Zapfen werden in Gruppen gesammelt, die Blütenständen ähneln, haben eine gelblich-grüne Farbe und wachsen an der Basis der Triebe. In einer Gruppe stehen die männlichen Zapfen dicht nebeneinander. Auf der Unterseite jeder Schuppe entwickeln sich 2 Pollensäcke. In ihnen reift der Pollen. Gymnosperm-Pollen sind haploid, das heißt, sie haben einen einzigen Chromosomensatz. Ein Kiefernpollenkorn hat zwei Luftbläschen. Dabei handelt es sich um ein Gerät zum Transport von Pollen durch den Wind.

Weibliche Tannenzapfen sind größer, rötlich gefärbt und wachsen einzeln und nicht in Gruppen. An den Triebspitzen wachsen weibliche Zapfen. Auf jeder Zapfenschuppe entwickeln sich 2 Samenanlagen. Eizellen sie nennen es anders Eizellen.

Die Bestäubung erfolgt im späten Frühling oder Frühsommer. Pollen fallen von den männlichen Zapfen und werden vom Wind getragen. Dabei fallen einige der Pollenkörner auf die Schuppen weiblicher Zapfen. Anschließend werden die Schuppen verschlossen und mit Harz verklebt.

Nach der Bestäubung wächst der weibliche Zapfen und wird holzig. In diesem Fall findet keine Befruchtung statt. Erst nach einem Jahr keimt der Pollen und es entsteht der männliche Gametophyt. Eine seiner Zellen heißt vegetativ, es entwickelt sich zu einem Pollenschlauch. Die andere Zelle wird aufgerufen generativ Daraus werden zwei Spermien gebildet. Pollen heißt Mikrospore .

Die Eizelle ist Makrospore, der sich zu einem weiblichen Gametophyten entwickelt, der aus Ei und Endosperm besteht.

Entlang des Pollenschlauchs befruchtet eines der Spermien die Eizelle, was zur Bildung einer Zygote führt. Anschließend entwickelt sich daraus ein Embryo mit einer Wurzel, einem Stiel, mehreren Keimblättern und einer Knospe. Aus der Eizelle entsteht der Samen.

Gegen Ende der Samenreife werden die Tannenzapfen dunkelbraun. Die Samen reifen erst im Herbst nächsten Jahres. Im Winter lösen sich die Schuppen der Zapfen und die Samen fallen aus ihnen heraus.

Kiefernsamen haben flügelförmige Fortsätze. Dadurch können sie problemlos über weite Strecken vom Wind getragen werden.

Fichte

Im Gegensatz zur Kiefer ist die Fichte eine schattentolerante Pflanze. Seine Krone wächst ganz unten am Stamm und hat eine Pyramidenform. Daher sind Fichtenwälder dunkel und in ihnen wächst aufgrund des Lichtmangels in der Nähe der Erdoberfläche fast kein Gras.

Fichte wächst auf fruchtbaren Böden an Orten mit ausreichend Feuchtigkeit.

Das Wurzelsystem der Fichte liegt näher an der Bodenoberfläche und ist weniger entwickelt als das der Kiefer. Deshalb vertragen Fichten keine starken Winde, die ganze Fichtenpflanzungen aus dem Boden reißen können.

Wenn bei Kiefern jede Nadel mehrere Jahre lebt, werden sie bei Fichten bis zu 9 Jahre alt. Fichtennadeln stehen einzeln.

Die Zapfen waren größer als die der Kiefer. Erreichen Sie eine Länge von 15 cm. Darüber hinaus vergeht ein Jahr vom Beginn des Erscheinens des Zapfens bis zu seiner Reifung.

Fichten werden bis zu 500 Jahre alt.

Die Bedeutung von Nadelbäumen

Wo es viele Nadel- und Mischwälder gibt, spielen sie eine wichtige Rolle bei der Bildung von Sauerstoff und organischer Substanz.

Durch die Verzögerung der Schneeschmelze reichern Nadelwälder den Boden mit Feuchtigkeit an.

Kiefer produziert spezielle flüchtige Substanzen mit antibakteriellen Eigenschaften – Phytonzide.

Nadelbäume sind auch im menschlichen Leben von großer Bedeutung. Schon seit der Antike nutzten die Menschen ihr Holz als Baumaterial. Schiffe wurden aus Kiefernholz hergestellt. Als Veredelungsmaterial wird Mammutbaumholz (Mahagoni) verwendet. Lärchenholz ist resistent gegen Fäulnis. Papier wird aus Fichtenholz hergestellt.

Nadelbäume werden in der chemischen Industrie verwendet. So werden daraus Terpentin, Kunststoffe, Kolophonium, Lacke und Alkohole gewonnen.

Die Samen der Sibirischen Zirbelkiefer sehen aus wie Nüsse. Sie werden gegessen und daraus Öl hergestellt.

Wacholderzapfen sehen aus wie Beeren. Sie werden als Medizin verwendet.

Unter den Nadelbäumen gibt es Zierpflanzen.

Allgemeine Charakteristiken. Die ersten Gymnospermen erschienen am Ende der Devonzeit vor etwa 350 Millionen Jahren; Sie stammten wahrscheinlich von alten Pteridophyten ab, die zu Beginn der Karbonzeit ausstarben. Im Mesozoikum – der Ära der Gebirgsbildung, dem Aufstieg der Kontinente Und trockenes Klima - Gymnospermen erreichten ihren Höhepunkt, aber bereits ab der Mitte der Kreidezeit verloren sie ihre dominierende Stellung an Angiospermen. Gymnospermen umfassen die folgenden Klassen:

Ginkgoide (Ginkgophyta);

Bedrückend (Gnetophyta);

Cycads (Cycadophyta);

*Nadelholz oder Kiefer

Die Abteilung moderner Gymnospermen umfasst mehr als 700 Arten. Trotz der relativ geringen Artenzahl haben Gymnospermen fast den gesamten Globus erobert. In den gemäßigten Breiten der nördlichen Hemisphäre bilden sie auf weiten Gebieten Nadelwälder, die Taiga genannt werden.

Moderne Gymnospermen werden hauptsächlich durch Bäume, viel seltener durch Sträucher und sehr selten durch Lianen repräsentiert; Darunter sind keine krautigen Pflanzen. Die Blätter von Gymnospermen unterscheiden sich nicht nur in Form und Größe, sondern auch in Morphologie und Anatomie deutlich von anderen Pflanzengruppen. Bei den meisten Arten sind sie nadelförmig (Nadeln) oder schuppenförmig; Bei einigen Vertretern sind sie groß (zum Beispiel erreicht ihre Länge bei der erstaunlichen Velvichia mehr als 2-3 m), gefiedert, zweilappig usw. Die Blätter sind einzeln, zu zweit oder zu mehreren in Büscheln angeordnet.

Die überwiegende Mehrheit der Gymnospermen sind immergrüne, einhäusige oder zweihäusige Pflanzen mit gut entwickelten Stängeln und Wurzelsystemen, die aus Haupt- und Wurzelsystemen bestehen seitlich Wurzeln. Sie verbreiten sich durch Samen, die aus Eizellen gebildet werden. Die Samenanlagen sind kahl (daher der Name der Abteilung) und befinden sich auf Megasporophyllen oder auf Samenschuppen, die in weiblichen Zapfen gesammelt werden.

Im Entwicklungszyklus von Gymnospermen kommt es zu einem sukzessiven Wechsel von zwei Generationen – dem Sporophyten und dem Gametophyten, wobei der Sporophyt dominiert. Gametophyten sind stark reduziert, und männliche Gametophyten von Holo- und Angiospermen haben keine Antheridien, was sich deutlich von allen heterosporen kernlosen Pflanzen unterscheidet.

Gymnospermen umfassen sechs Klassen, von denen zwei vollständig verschwunden sind und der Rest durch lebende Pflanzen repräsentiert wird. Die am besten erhaltene und zahlreichste Gruppe von Gymnospermen ist die Klasse der Nadelbäume mit mindestens 560 Arten, die Wälder in weiten Teilen Nordeurasiens und Nordamerikas bilden. Die meisten Kiefern-, Fichten- und Lärchenarten kommen an den Küsten des Pazifischen Ozeans vor.

Klasse Nadelbäume. Alle Nadelbäume sind immergrüne, seltener laubabwerfende (z. B. Lärche) Bäume oder Sträucher mit nadel- oder schuppenförmigen (z. B. Zypressen) Blättern. Die nadelförmigen Blätter (Nadeln) sind dicht, ledrig und hart und mit einer dicken Nagelhautschicht bedeckt. Die Stomata liegen in mit Wachs gefüllten Vertiefungen. All diese strukturellen Merkmale der Blätter sorgen dafür, dass Nadelbäume sowohl für das Wachstum in trockenen als auch in kalten Lebensräumen gut geeignet sind.

Nadelbäume haben aufrechte Stämme, die mit schuppiger Rinde bedeckt sind. Im Querschnitt des Stängels sind entwickeltes Holz und weniger entwickelte Rinde und Mark deutlich zu erkennen. Das Xylem von Nadelbäumen besteht zu 90–95 % aus Tracheiden. Nadelzapfen sind zweihäusig; Pflanzen sind häufiger einhäusig, seltener zweihäusig.

Die am weitesten verbreiteten Vertreter der Nadelbäume in Weißrussland und Russland sind Waldkiefer und Gemeine Fichte bzw. Gemeine Fichte. Ihr Aufbau, ihre Fortpflanzung und ihr Generationswechsel im Entwicklungszyklus spiegeln die charakteristischen Merkmale aller Nadelbäume wider.

Föhre-einhäusige Pflanze (Abb. 9.3). Im Mai bilden sich an der Basis junger Kieferntriebe Büschel grünlich-gelber männlicher Zapfen mit einer Länge von 4 bis 6 mm und einem Durchmesser von 3 bis 4 mm. Auf der Achse eines solchen Kegels befinden sich mehrschichtige schuppige Blätter oder Mikrosporophylle. Auf der Unterseite der Mikrosporophylle befinden sich zwei Mikrosporangien – PollenTasche , in dem Pollen gebildet werden. Jedes Pollenkörner ist mit zwei Luftsäcken ausgestattet, die die Übertragung von Pollen durch den Wind erleichtern. Das Pollenkörner enthält zwei Zellen, von denen eine später beim Auftreffen auf die Eizelle einen Pollenschlauch bildet, die andere nach der Teilung zwei Spermien.

Reis. 9.3. Entwicklungszyklus der Waldkiefer: a - Zweig mit Zapfen; B- Querschnitt eines Frauenkegels; c – Samenschuppen mit Samenanlagen; G - Eizelle im Schnitt; d – Querschnitt eines männlichen Kegels; e - Pollen; Und - Samenschuppen mit Samen; 1 - männlicher Kegel; 2 - junger weiblicher Bauch; 3- stoßen mit Samen; 4 - Klumpen nach dem Verschütten von Samen; 5 - Pollenpassage; 6 - Abdeckung; 7 - Pollenschlauch mit Sperma; 8 - Archegonium mit Ei; 9 - Endosperm.

An anderen Trieben derselben Pflanze bilden sich weibliche Zapfen von rötlicher Farbe. Auf ihrer Hauptachse befinden sich kleine durchsichtige Deckschuppen, in deren Achseln sich große, dicke, nachträglich verholzte Schuppen befinden. Auf der Oberseite dieser Schuppen befinden sich zwei Samenanlagen, die sich jeweils entwickeln weiblicher Gametophyt - Endosperm mit zwei Archegonien, in denen sich jeweils ein großes Ei befindet. An der Spitze der Eizelle, von außen durch die Hülle geschützt, befindet sich eine Öffnung – der Pollendurchgang oder Mikropyle.

Im Spätfrühling oder Frühsommer werden reife Pollen vom Wind getragen und landen auf der Samenanlage. Durch die Mikropyle wird der Pollen in die Eizelle gesaugt, wo er zu einem Pollenschlauch heranwächst, der in die Archegonie eindringt. Die beiden zu diesem Zeitpunkt gebildeten Spermien wandern durch den Pollenschlauch zur Archegonie. Dann verschmilzt eines der Spermien mit der Eizelle und das andere stirbt. Aus einer befruchteten Eizelle (Zygote) entsteht ein Samenembryo, und die Eizelle verwandelt sich in einen Samen. Kiefernsamen reifen im zweiten Jahr, fallen aus den Zapfen und werden, von Tieren oder dem Wind aufgenommen, über weite Strecken transportiert.

In Bezug auf ihre Bedeutung in der Biosphäre und ihre Rolle in der menschlichen Wirtschaftstätigkeit nehmen Nadelbäume nach den Angiospermen den zweiten Platz ein und übertreffen alle anderen Gruppen höherer Pflanzen bei weitem.

Sie helfen bei der Lösung enormer Wasserschutz- und Landschaftsprobleme und dienen als wichtige Holzquelle, Rohstoffe für die Herstellung von Kolophonium, Terpentin, Alkohol, Balsamen, ätherischen Ölen für die Parfümindustrie sowie medizinischen und anderen wertvollen Substanzen. Einige Nadelbäume werden als Zierbäume kultiviert (Tanne, Thuja, Zypresse, Zeder usw.). Die Samen einer Reihe von Kiefern (sibirische, koreanische, italienische) werden als Nahrungsmittel verwendet und aus ihnen wird auch Öl gewonnen.

Vertreter anderer Klassen von Gymnospermen (Cycads, Cycads, Ginkgos) sind viel seltener und weniger bekannt als Nadelbäume. Fast alle Arten von Palmfarnen sind jedoch dekorativ und erfreuen sich in vielen Ländern großer Beliebtheit bei Gärtnern. Immergrüne, blattlose, niedrige Ephedra-Sträucher (Klasse Gnetaceae) dienen als Rohstoffquelle für die Produktion des Alkaloids Ephedrin, das als Stimulans des Zentralnervensystems sowie zur Behandlung allergischer Erkrankungen eingesetzt wird.

Allgemeine Charakteristiken. Merkmale des Lebenszyklus. Fortpflanzungsorgane. Strobili (Zapfen)

Klasse Samenfarne – Pteridospermae

Klasse Bennettitaceae – Bennettitopsida

Klasse Ginkgoaceae – Ginkgoopsida

Klasse Nadelbäume – Pinopsida

Unterklasse Cordaitidae – Cordaitidae

Unterklasse Nadelbäume – Pinidae

Familie Araucariaceae - Araukarien

Zypressenfamilie – Cupressales

Familie Taxodiaceae – Taxodiaceae

Bestellen Sie Eibe – Taxales

Familie Kiefer – Pinales

Abteilung Gymnospermen – Pinophyta oder Gymnospermae

Gymnospermen sind wie Angiospermen die Hauptproduzenten terrestrischer Ökosysteme auf dem Planeten. Sie unterscheiden sich von sporentragenden Pflanzen dadurch, dass ihr Hauptausbreitungsmittel nicht Sporen, sondern Samen sind. Ein Samen ist ein Lebensstadium eines Sporophyten, eine besondere Formation, in der sich der zukünftige erwachsene Sporophyt – der Embryo – sowie ein Nährstofflieferant – das Endosperm – in einem kompakten und vor ungünstigen Bedingungen geschützten Zustand befinden.

„Die innere Befruchtung, die Entwicklung des Embryos innerhalb der Eizelle und die Entstehung einer neuen, äußerst wirksamen Ausbreitungseinheit – des Samens – sind die wichtigsten biologischen Vorteile von Samenpflanzen, die ihnen die Möglichkeit gaben, sich besser an die terrestrischen Bedingungen anzupassen und.“ erreichen eine höhere Entwicklung als Farne und andere kernlose höhere Pflanzen. Wenn bei der Vermehrung durch Sporen jedes Mal eine große Anzahl davon gebildet wird, normalerweise Millionen, ist ihre Zahl bei der Vermehrung durch Samen um ein Vielfaches geringer. Ein Samen ist eine zuverlässigere Ausbreitungseinheit als eine Spore. Der Samen enthält bereits einen Embryo – einen winzigen Sporophyten mit Wurzel, Knospe und embryonalen Blättern (Kotyledonen), einem Nährstoffvorrat und dem notwendigen Enzymapparat. Ein Samen ist wirklich ein kleines Meisterwerk der Evolution“ (Takhtadzhyan A.L. Plant life. T.4. 1978. S.258).

Holz besteht nur aus Tracheiden (mit Ausnahme von Vertretern der Klasse der Gnetaceae). Die Blätter sind schmal (nadelförmig) oder schuppenförmig, obwohl es Gattungen mit breiten Blättern gibt.

Die Blütezeit der Gymnospermen war das Mesozoikum; sie haben unsere Zeit in begrenzter Vielfalt erreicht. Gleichzeitig werden moderne Gymnospermen klar in zwei Gruppen eingeteilt: Die erste umfasst die Klasse Cycads – Cycadopsida und Ginkgos – Ginkgoopsida. Dabei handelt es sich um „lebende Fossilien“. 2. Gruppe – Nadelbäume, die die wichtigsten Gymnospermen sind.

Eine Ausnahme bilden die Gnetopsida, die mit einem beträchtlichen Maß an Konvention den Gymnospermen zugeordnet werden.

Lebenszyklusfunktionen

Bei Gymnospermen besteht eine zunehmende Tendenz, sich um den Gametophyten zu kümmern. Somit verlässt der weibliche Gametophyt nicht nur die Mikrosporenhülle nicht, sondern die Makrospore verbleibt auch im Makrosporangium, sodass der weibliche Gametophyt nicht mit der äußeren Umgebung in Kontakt kommt und eine ständige Verbindung mit dem Sporophyten aufrechterhält; Der männliche Gametophyt ist noch stärker reduziert; er entwickelt sich wie bei heterosporen Pflanzen in einer Mikrosporenhülle; die mehrzelligen Antheridien werden durch eine Neubildung vegetativer Hilfsprothallien (aus dem Griechischen) ersetzt. Prothallium- „vegetativer Teil“ von Zellen, die als gametogene Antheridienzellen dienen und eine sehr kleine (normalerweise 2) Anzahl männlicher Gameten produzieren.

In primitiven Gruppen von 2 Antheridienzellen entwickelt sich aus einer Zelle ein Haustorium (Haustorialzelle), das sich dann in zwei weitere Zellen teilt, von denen eine entweder 2 Spermien (spermatogen) oder 2 Spermien (spermagenisch) bildet. Die zweite Antheridiumzelle bleibt steril und wird dann zerstört. Durch den Befruchtungsprozess in Samenpflanzen wird die Verbindung zur aquatischen Umwelt aufgehoben.

Der männliche Gametophyt, Pollen genannt, wird vollständig vom Wind zum weiblichen Gametophyten getragen, wo er unter Verwendung der Nährstoffe des weiblichen Gametophyten keimt (Abbildung 1).

Reis. 1. Entwicklung des männlichen Gametophyten der Waldkiefer (Pinus Sylvestris )

A – Teilung der Archesporialzelle; B – Tetrade von Mikrosporen; B – Mikrospore; G-E – Bildung männlicher Gametophyten (Pollen); G – Pollenkeimung: 1-2 – Prothallialzellen, 3 – Antheridienzelle, 4 – vegetative Zelle, 5 – Stielzelle, 6 – Spermagenzelle.

Die Eizelle besteht aus einem Makrosporangium – Nucellus, geschützt durch eine zusätzliche Hülle – Integument. An der Spitze der Eizelle ist die Hülle nicht geschlossen; ihre Ränder bilden eine Öffnung – die Mikropyle. Im Nucellus entwickelt sich der weibliche Gametophyt, ein farbloser vielzelliger Körper, in dessen Zellen sich eine erhebliche Menge an Reservestoffen, hauptsächlich Ölen, ansammelt. Am der Mikropyle zugewandten Ende des Gametophyten bilden sich 2 in sein Gewebe eingetauchte Archegonien, in deren Hinterleib sich jeweils ein großes Ei befindet. Andere, primitivere Nadelbäume können Dutzende von Archegonien aufweisen (Araucariaceae – 25, Zypresse – bis zu 200).

Nach der Befruchtung bildet sich aus der Eizelle ein Samen. Die Hülle verwandelt sich in die Samenschale, der Nucellus wird vom sich entwickelnden Embryo verzehrt und hinterlässt einen dünnen Film. Die Gewebe des Prothallus bzw. Endosperms wachsen stark und Nährstoffe werden darin abgelagert (Abb. 2).

Reis. 2. Entwicklung der sexuellen Generation der Kiefer.

A – Pollenkörner; B – Bildung des männlichen Gametophyten; 1 – prothalliale Zelle; 2 – Antheridienzelle; 3 – Airbags; B – Pollenschlauch; 4 – generative Zellen (Spermien); G – Längsschnitt der Eizelle; D – oberer Teil der Eizelle; 5 – Haut; 6 – Mikropyle; 7 – Kern; 8 – Pollenschlauch; 9 – Endosperm; 10 – Hals des Archegoniums; 11 – Ei; 12 – weiblicher Gametophyt.

Aus der befruchteten Eizelle entsteht ein Embryo, bestehend aus einer Wurzel, einem Stiel und einer Knospe mit 2-18 Keimblättern.

Bei lebenden Fossilien fallen die Samen vor der vollständigen Reife und sogar vor der Befruchtung ab (die sogenannten „oviparen“ Pflanzen); bei Nadelbäumen verlässt der Samen den Körper der Mutter in einem Zustand voller Bereitschaft für die Entwicklung einer sporophytischen Tochterpflanze („vivipare“) “). Samen „eierlegender“ Pflanzen keimen ohne Ruhephase.

Strobili (Zapfen)

Bei Gymnospermen können sich Mikro- und Makrosporophylle an einem (einhäusigen) oder an verschiedenen Individuen (zweihäusig) entwickeln. Trotz der Vielfalt ihrer Struktur ist ein allgemeines Muster erkennbar: Je älter das Taxon, desto größer sind die Makro- und insbesondere Mikrosporophylle, die sogar gefiedert sein können und den Blättern von Farnen ähneln (wie bei den ausgestorbenen Bennettiten).

Bei weiter entwickelten Gymnospermen werden die Sporophylle schuppenartig und vereinigen sich zu Strobili (Zapfen), die zum Reifen, Schützen und Verbreiten von Samen geeignet sind. Anpassungen für die Samenausbreitung ergeben sich aus der Hülle des Samens selbst oder Teilen der Samenzapfen. Bei allen lebenden Gymnospermen sind die Strobili eingeschlechtig, männliche Strobili werden Mikrostrobilae genannt, weibliche Strobili werden Makrostrobilae (Megastrobili) genannt. Die Taxonomie der Gymnospermen ist recht komplex.

Fragen zum selbstständigen Arbeiten

1. Listen Sie die wichtigsten Ordnungen und Familien der Cycadaceae-Klasse auf.

2. Geben Sie eine allgemeine Beschreibung der Struktur vegetativer und reproduktiver Strukturen. Notieren Sie das Lebenszyklusdiagramm in Ihrem Notizbuch.

3. Geben Sie eine Beschreibung der Gnetovye-Klasse. Welchen Umfang hat das Taxon?

4. Erzählen Sie uns etwas über die Strukturmerkmale der Gnetov-Sporophyten.

5. Von welchen Vorfahren stammen die Gnetovs ab? Welche phylogenetische Bedeutung haben die Gnetovs?

Setze das fehlende Wort ein.

1. Vervollständigen Sie die Sätze, indem Sie die erforderlichen Wörter einfügen.

B. Die Samen liegen... auf den Schuppen.

D. Die Klasse der Nadelbäume umfasst: ..., ..., ...

G. Der Stamm von Nadelbäumen besteht aus: ..., ..., ...

3. Nadelblätter sind nadelförmig und bedeckt...

Eine Übereinstimmung finden.

2. Schreiben Sie die Buchstaben auf, die die charakteristischen Zeichen angeben für:

I. Männliche Zapfen

II. Frauenbeulen

B. Pollensäcke

B. Eizelle

G. Endosperm

D. Mikrospore

E. Megaspore

G. Pollenkörner

3. Sperma

I. Eizelle

3. Vervollständigen Sie das Diagramm „Kiefernreproduktion“.

Wähle die richtige Antwort.

4. Samen im Gegensatz zu Sporen:

A. Beteiligt sich an der Fortpflanzung

B. Hat einen Embryo und ein Endosperm

B. in Kisten geformt

D. Am besten geeignet, widrige Bedingungen zu überstehen

5. Blätter wachsen während der gesamten Lebensdauer der Pflanze in:

A. Lärchen

V. Velvichia

G. Cycad

6. Tracheiden sind:

A. Pflanzenname

B. Geschlechtszellen

B. Holzzellen

7. Nadelbäume vertragen starken Frost dank:

A. Dicke Rinde

B. Die Nadeln sind mit einer dicken Nagelhaut bedeckt

B. Die Spaltöffnungen sind tief im Blattgewebe vergraben, was die Wasserverdunstung reduziert und Unterkühlung verhindert

D. Nadeln werden für den Winter abgeworfen

Wählen Sie die richtige Aussage.

2. Im Samen wird ein Nährstoffvorrat gebildet, der das Leben des Embryos sichert.

4. Der Stamm von Nadelbäumen ist mit Holz bedeckt.

6. Nadelbaumblätter sind mit Nagelhaut bedeckt.

7. Bisexuelle Nadelpflanzen.

8. Bei Kiefern vergehen zwischen Bestäubung und Befruchtung 2–4 Monate.

9. Auf dem Territorium Russlands werden etwa 40 % der Wälder durch verschiedene Arten von Gymnospermen repräsentiert.

10. Äußerlich ähneln Palmfarne Kiefern.

11. Pflanzen der Gattung Cedar wachsen in Süd- und Nordamerika.

12. Spermien haben einen doppelten (diploiden) Chromosomensatz.

13. Die Eizelle hat einen einzigen (haploiden) Chromosomensatz.

14. Die Zygote hat einen doppelten (haploiden) Chromosomensatz.

15. Holzzellen haben einen einzigen (haploiden) Chromosomensatz.

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ABTEILUNG ANGIOSPERMEN ODER BLÜTENPFLANZEN Ergänzen Sie das fehlende Wort.1. Vervollständigen Sie die Sätze, indem Sie die erforderlichen Wörter einfügen.A. Ein charakteristisches Merkmal von Angiospermen ist das Vorhandensein von... und...B. Alle Angiospermen werden in Klassen eingeteilt: ... und ... B. Angiospermen

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Gymnospermen sind Pflanzen, die Samen produzieren, aber keine Blüten oder Früchte bilden. Die Samen liegen offen und sind nur teilweise mit Schuppen bedeckt. Gymnospermen haben sich aus den Urformen entwickelt. Derzeit umfasst diese Gruppe nur etwa 700 Baum- und Straucharten. Die Pflanzenabteilung umfasst die folgenden Abteilungen: Palmfarne, Ginkgos, Koniferen, Ephedra. Am weitesten verbreitet sind Nadelbäume. Fast alle davon sind Bäume. Nadelbäume haben einen klar definierten Stamm, die Blätter der meisten Nadelbäume sind hart, nadelartig (Nadeln) und fallen nicht ab; werden nahezu lebenslang ersetzt. Die Struktur von Gymnospermen weist charakteristische Merkmale auf. Unter den Gymnospermen gibt es eine große Anzahl holziger Formen, die manchmal einen großen, gut ausgeprägten Stamm haben. Nadelbäume zeichnen sich durch die längste Lebenserwartung aus. Im Querschnitt des Stammes erkennt man eine dünne Rinde, gut entwickeltes Holz (leitendes Gewebe) und einen schlecht definierten Kern, der aus lockerem Parenchymgewebe (Grundgewebe) besteht. Bei alten Stämmen ist der Kern kaum noch zu erkennen. Das Holz von Gymnospermen ist einfacher als das von Blütenpflanzen; es besteht hauptsächlich aus Tracheiden – abgestorbenen spindelförmigen Zellen mit dicken Schalen, die eine leitende und stützende Funktion erfüllen.

Parenchym es gibt sehr wenig oder gar kein Holz im Wald. Viele Arten haben nur sehr wenig oder gar keine Rinde und Holz. Viele Arten haben Harzkanäle in der Rinde und im Holz, die mit Harz, ätherischen Ölen und anderen Substanzen gefüllt sind. Durch die Verdunstung dieser Stoffe entsteht der charakteristische Duft eines Nadelwaldes.

Die Blätter der meisten Nadelbäume sind hart, nadelförmig (Nadeln) und fallen zu ungünstigen Jahreszeiten nicht ab. Sie sind mit einer dicken Nagelhaut bedeckt – einer Schicht aus einer speziellen abgesonderten Substanz.

Die Spaltöffnungen sind in Gewebe eingetaucht, was die Wasserverdunstung verringert: Die Nadeln werden im Laufe der Lebensdauer der Pflanze nach und nach ausgetauscht.

Reproduktion von Nadelbäumen am Beispiel der Kiefer

Dies ist eine bisexuelle, windbestäubte Pflanze. An jungen Stielen bilden sich zwei Arten von Zapfen – verkürzt: männlich und weiblich. Männliche Zapfen befinden sich an der Basis junger Triebe und haben eine Achse, an der Schuppen befestigt sind. Auf der Unterseite der Schuppen befinden sich zwei Pollensäcke, in denen sich Mikrosporen (männliche Sporen) mit einem einzigen haploiden Chromosomensatz bilden. Aus Mikrosporen entstehen männliche Gametophyten – Pollenkörner, die Keimzellen – Spermien – tragen.

Auf den Spitzen junger Triebe sitzen kleine rötliche weibliche Zapfen. Die Schuppen weiblicher Zapfen wachsen paarweise zusammen und die Schuppen entwickeln sich zwischen ihnen. Dort bildet sich eine Megaspore (weibliche Spore). Durch seine wiederholte Teilung entsteht ein weiblicher Gametophyt – ein Ei und ein Endosperm, das anschließend den Embryo ernährt. Vom Wind getragener Pollen landet auf den Schuppen weiblicher Zapfen. Das Pollenkörner keimt, das Spermium gelangt durch den Pollenschlauch zur Eizelle und verschmilzt mit ihr – es kommt zur Befruchtung. Bei der Vereinigung bilden Spermium und Eizelle eine Zelle mit einem doppelten (diploiden) Chromosomensatz – eine Zygote. Dies ist die erste Zelle des Sporophyten. Aus den sieben Keimen entwickelt sich ein mit Nährstoffen versorgter Samen, der mit Schutzhüllen umhüllt ist. Im zweiten Jahr nach der Bildung eines weiblichen Zapfens und der Übertragung von Mikrosporen auf ihn werden die Samen ausgeschüttet und vom Wind getragen.

- die Grundlage der Vegetationsbedeckung in einer Reihe von Naturzonen. 90 % der Wälder sind durch verschiedene Arten von Gymnospermen vertreten. Vögel ernähren sich von den Samen und das Holz wird auf dem Bauernhof genutzt.

Die sogenannten Schiffskiefern, die einen langen, geraden Stamm haben, wurden früher im Schiffbau verwendet. Die gesamte Segelflotte wurde hauptsächlich aus Kiefernholz gebaut. Viele Nadelbäume sind immer noch ein hervorragendes Baumaterial. Darüber hinaus werden aus Kiefernholz Papier, Pappe, Terpentin und viele andere für den Menschen wertvolle Produkte gewonnen. Das Mark der Palmfarne wird gegessen.

Pflanzen spielen in der Natur eine sehr wichtige Rolle, da sie zur Photosynthese fähig sind. Dabei handelt es sich um den Prozess, bei dem eine Pflanze Nährstoffe aus Kohlendioxid, Wasser und Sonnenenergie gewinnt und Sauerstoff an die Atmosphäre abgibt. Daher ist es den Pflanzen zu verdanken, dass Tiere und Sie und ich auf der Erde existieren können.

Pflanzenklassifizierung

Alles ist in zehn Abteilungen unterteilt:

• Braunalgen.
• Grüne Algen.
• Blau-grüne Alge.
• Rote Algen.
• Bryophyten.
• Farnartig.
• Schachtelhalme.
• Moosförmig.
• Angiospermen.
• Gymnospermen.

Unter diesen Pflanzen lassen sich je nach Komplexität ihrer Struktur zwei Gruppen unterscheiden:

• minderwertig;
• höher.

Alle Algenabteilungen gehören zu den unteren, da ihnen die Gewebedifferenzierung fehlt. Der Körper hat keine Organe. Man nennt es Thallus.

Höhere Pflanzen können je nach Fortpflanzungsmethode unterteilt werden in:

• Spore;
• Samen.

Zu den sporenbildenden Arten gehören Farn-, Lykophyten-, Moos- und Schachtelhalmarten.

Klassifizierung von Gymnospermen

Das nächste Taxon, das in allen Abteilungen des Königreichs „Pflanzen“ hervorsticht, ist eine Klasse. Gymnospermen werden in vier Klassen eingeteilt:

1. Gnetovye.
2. Ginkgo.
3. Cycads (Zikaden).
4. Nadelbäume.

Wir werden später über die Vertreter und Merkmale jeder Klasse sprechen. Und jetzt betrachten wir die Gemeinsamkeiten aller Gymnospermen, ihre Physiologie und Biologie.

Gymnospermen: Pflanzenstruktur

Diese Abteilung gehört zu höheren Pflanzen. Das bedeutet, dass ihr Körper aus Organen besteht, die aus unterschiedlichen Gewebearten aufgebaut sind.

Organe von Gymnospermen

Je nach Standort der Organe können diese in unterirdische und oberirdische Organe unterteilt werden. Aufgrund ihrer Funktion und Struktur können wir vegetative und generative Organe unterscheiden.

Vegetative Organe: Struktur und Funktionen

Zu dieser Organgruppe gehören das unterirdische Wurzelsystem und die oberirdischen Triebe.

Das Wurzelsystem besteht aus vielen Wurzeln, wobei eine Haupt- und viele Seitenwurzeln unterschieden werden können. Darüber hinaus kann die Pflanze zusätzliche Wurzeln haben.

Die Wurzel hat folgende Funktionen:

• Fixierung der Pflanze im Boden.
• Aufnahme von Wasser mit darin gelösten Mikro- und Makroelementen.
• Transport von Wasser und darin gelösten Mineralien zu terrestrischen Organen.
• Manchmal - Speicherung von Nährstoffen.

Auch die Flucht ist ein Organsystem. Es besteht aus einem Stängel, Blättern und Knospen.

Funktionen der Fluchtorgane:

• Stängel: Stütz- und Transportfunktionen, Bereitstellung der Kommunikation zwischen Wurzeln und Blättern.
• Blätter: Photosynthese, Atmung, Gasaustausch, Temperaturregulierung.
• Knospen: Aus ihnen bilden sich neue Triebe.

Zeugungsorgane von Gymnospermen

Zeugungsorgane sind solche, die die Fortpflanzung des Organismus gewährleisten. Bei Angiospermen handelt es sich um eine Blüte. Aber die Pflanzen der Abteilung „Gymnospermen“ verfügen größtenteils über Fortpflanzungsorgane wie Zapfen. Die auffälligsten optischen Beispiele sind Fichten- und Tannenzapfen.

Kegelstruktur

Es handelt sich um einen modifizierten, mit Schuppen bedeckten Spross. Es gibt männliche und weibliche Zapfen, in denen männliche bzw. weibliche Fortpflanzungszellen (Gameten) gebildet werden.

Als Beispiel sind männliche und weibliche Tannenzapfen auf dem Foto unten zu sehen.

Es gibt Vertreter der Gymnospermen, bei denen sich sowohl männliche als auch weibliche Pflanzen auf derselben Pflanze befinden. Sie werden monözisch genannt. Es gibt auch zweihäusige Gymnospermen. Ihre männlichen und weiblichen Zapfen sind unterschiedlicher Art. Allerdings sind die Pflanzen der Abteilung „Gymnospermen“ überwiegend einhäusig.

Auf den Schuppen weiblicher Zapfen befinden sich zwei Eizellen, auf denen weibliche Gameten – Eier – gebildet werden.

Die Schuppen männlicher Zapfen enthalten Pollensäcke. Sie bilden Pollen, die Spermien enthalten – männliche Fortpflanzungszellen.

Wie aus einem Zapfen eine Kiefer wächst

Die Bestäubung weiblicher Zapfen erfolgt mit Hilfe des Windes.

Nach der Befruchtung entwickeln sich aus den Samenanlagen Samen, die sich auf den Schuppen weiblicher Zapfen befinden. Aus diesen werden dann neue Vertreter der Gymnospermen gebildet.

Aus welchen Geweben bestehen Organe?

Es gibt folgende Arten von Pflanzengewebe:

• Integumentär. Diese Stoffe erfüllen eine Schutzfunktion. Sie sind in Epidermis, Kork und Kruste unterteilt. Die Epidermis bedeckt alle Pflanzenteile. Es verfügt über Spaltöffnungen für den Gasaustausch. Es kann auch mit einer zusätzlichen Schutzschicht aus Wachs überzogen werden. Der Pfropfen bildet sich am Stamm, an den Wurzeln, an den Zweigen und an den Knospenschuppen. Die Kruste ist ein Deckgewebe, das aus toten Zellen mit holzigen Membranen besteht. Daraus besteht die Rinde der Gymnospermen.
• Mechanisch. Dieses Gewebe verleiht dem Stiel Festigkeit. Es wird in Kollenchym und Sklerenchym unterteilt. Die erste besteht aus lebenden Zellen mit verdickten Membranen. Sklerenchym besteht aus toten Zellen mit holzigen Membranen. Mechanische Fasern sind Teil der Zusammensetzung, die in den Stängeln von Gymnospermen enthalten ist.
• Hauptfabrik. Es ist die Grundlage aller Organe. Der wichtigste Grundgewebetyp ist die Assimilation. Es bildet die Basis der Blätter. Die Zellen dieses Gewebes enthalten eine große Anzahl von Chloroplasten. Hier findet die Photosynthese statt. Auch in den Organen von Gymnospermen gibt es eine Art Grundgewebe wie das Speichergewebe. Es sammelt Nährstoffe, Harze usw.
• Leitfähiger Stoff. Unterteilt in Xylem und Phloem. Xylem wird auch Holz genannt, und Phloem wird auch Phloem genannt. Sie kommen im Stamm und in den Zweigen der Pflanze vor. Das Xylem von Gymnospermen besteht aus Gefäßen. Es sorgt für den Transport von Wasser mit darin gelösten Stoffen von der Wurzel zu den Blättern. Das Phloem der Gymnospermen-Arten wird durch Siebröhren dargestellt. Bast dient dazu, Stoffe von den Blättern zu den Wurzeln zu transportieren.
• Bildungsstoffe. Aus ihnen werden alle weiteren Gewebe der Gymnospermen gebildet, aus denen dann alle Organe aufgebaut werden. Sie werden in apikale, laterale und interkalare unterteilt. Die apikalen befinden sich an der Spitze des Triebs sowie an der Wurzelspitze. Die seitlichen Bildungsgewebe werden auch Kambium genannt. Es befindet sich im Baumstamm zwischen Holz und Bast. An der Basis der Internodien befinden sich eingelagerte Bildungsgewebe. Es gibt auch Wundbildungsgewebe, das an der Verletzungsstelle entsteht.

Gymnospermen: Beispiele

Wenn wir bereits wissen, wie die Pflanzen dieser Abteilung angeordnet sind, schauen wir uns ihre Vielfalt an. Als nächstes werden Vertreter der verschiedenen Klassen beschrieben, die zur Abteilung „Gymnospermen“ gehören.

Klasse "Gnetovye"

1. Familie „Velvichiaceae“.
2. Familie „Gnetovye“.
3. Familie „Nadelbäume“.

Schauen wir uns die prominentesten Vertreter dieser drei Pflanzengruppen an.

Velvichia ist also erstaunlich.

Dies ist der einzige Vertreter der Familie Velvichiaceae. Dieser Vertreter der Gymnospermen wächst in der Namib-Wüste sowie in anderen Wüsten Südwestafrikas. Die Pflanze hat einen kurzen, aber dicken Stamm. Seine Höhe beträgt bis zu 0,5 m und sein Durchmesser erreicht 1,2 m. Da diese Art in der Wüste lebt, hat sie eine lange Hauptwurzel, die bis zu 3 m tief ist. Die Blätter, die aus dem Stamm der Welwitschia wachsen, sind ein wahres Wunder. Im Gegensatz zu den Blättern aller anderen Pflanzen auf der Erde fallen sie nie ab. Sie wachsen ständig an der Basis, sterben aber an den Enden regelmäßig ab. Da sich diese Blätter auf diese Weise ständig erneuern, leben sie so lange wie Welwitschia selbst (es sind Exemplare bekannt, die mehr als 2.000 Jahre alt sind).

Die Familie der Gnetaceae umfasst etwa 40 Arten. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Sträucher, Weinreben und seltener um Bäume. Sie wachsen in den tropischen Wäldern Asiens, Ozeaniens und Zentralafrikas. In ihrem Aussehen erinnern die Gnetaceae eher an die Vertreter dieser Familie: Melinzho, breitblättriges Gnetum, geripptes Gnetum usw.

Die Familie der Nadelbäume umfasst 67 Pflanzenarten. Von der Lebensform her handelt es sich um Sträucher und Halbsträucher. Sie wachsen in Asien, im Mittelmeerraum und in Südamerika. Vertreter dieser Familie haben schuppige Blätter. Beispiele für Nadelbäume sind amerikanisches Ephedra, Schachtelhalm-Ephedra, Nadel-Ephedra, grünes Ephedra usw.

Klasse „Ginkgo“

Zu dieser Gruppe gehört eine Familie. Der einzige Vertreter dieser Familie ist Ginkgo biloba. Dies ist ein hoher Baum (bis zu 30 Meter) mit großen fächerförmigen Blättern. Das ist es, was vor 125 Millionen Jahren auf der Erde erschien! Ginkgo-Extrakte werden in der Medizin häufig zur Behandlung von Gefäßerkrankungen, einschließlich Arteriosklerose, eingesetzt.

Klasse „Cycads“

Sie wachsen in Asien, Indonesien, Australien, Ozeanien und Madagaskar.

Diese Pflanzen sehen aus wie Palmen. Ihre Höhe reicht von 2 bis 15 Metern. Der Stamm ist im Allgemeinen dick und im Vergleich zur Dicke kurz. So erreicht ein hängender Palmfarn einen Durchmesser von 100 cm, während seine Höhe 300 cm beträgt.

Klasse „Nadelbäume“

Dies ist vielleicht die berühmteste Klasse der Gymnospermen-Abteilung. Es ist auch das zahlreichste.

Diese Klasse besteht aus einer Ordnung – „Kiefer“. Zuvor gab es auf der Erde drei weitere Orden, deren Vertreter jedoch ausgestorben sind.

Der oben erwähnte Orden besteht aus sieben Familien:

1. Capitulaceae.
2. Eibe.
3. Sciadopitisaceae.
4. Podocarpaceae.
5. Araucariaceae.
6. Kiefer.
7. Zypresse.

Die Familie capitate umfasst 20 Vertreter. Dies sind immergrüne Sträucher und Bäume. Die Nadeln sind spiralförmig angeordnet. Kopfeiben unterscheiden sich von Eiben dadurch, dass ihre Zapfen viel länger zum Reifen brauchen und sie außerdem größere Samen haben.

Die Familie der Eiben umfasst etwa 30 Strauch- und Baumarten. Alle Pflanzen dieser Familie sind zweihäusig. Beispiele für Vertreter dieser Familie sind die Pazifische Eibe, die Florida-Eibe, die Kanadische Eibe, die Europäische Eibe usw.

Zur Familie der Sciadopitis gehören immergrüne Bäume, die häufig als Zierbäume verwendet werden.

Beispiele für Vertreter der Podocarp-Familie sind Dacridium, Phyllocladus, Podocarp usw. Sie wachsen in feuchten Gebieten: Neuseeland und Neukaledonien.

Die Familie der Araucariaceae umfasst etwa 40 Arten. Vertreter dieser Familie existierten auf der Erde bereits während der Jura- und Kreidezeit. Beispiele hierfür sind südliche Dammara, brasilianische Vollemia nobilis usw.

Zur Familie der Kiefern gehören so bekannte Bäume wie Fichte, Kiefer, Zeder, Lärche, Hemlocktanne, Tanne usw. Alle Pflanzen dieser Familie wachsen auf der Nordhalbkugel in einem gemäßigten Klima. Gymnospermen dieser Familie werden aufgrund ihrer Harze und ätherischen Öle häufig von Menschen in der Medizin und anderen Industrien verwendet.