Gymnospermen sind blütenlose Pflanzen, die Zapfen und Samen produzieren. Der Begriff Gymnosperm bedeutet wörtlich "nackter Samen", da Gymnospermsamen nicht in einem Eierstock eingeschlossen sind. Sie sitzen vielmehr exponiert auf der Oberfläche blattartiger Strukturen, die als Hochblätter bezeichnet werden. Gymnospermen sind Gefäßpflanzen des Subkönigreichs Embyophyta und umfassen Nadelbäume, Cycads, Ginkgos und Gnetophyten. Einige der bekanntesten Beispiele für diese holzigen Sträucher und Bäume sind Kiefern, Fichten, Tannen und Ginkgos. Gymnospermen sind reichlich vorhanden Mischwald und borealer Wald Biome mit Arten, die feuchte oder trockene Bedingungen vertragen.
nicht wie AngiospermenGymnospermen produzieren keine Blumen oder Früchte. Es wird angenommen, dass sie die ersten Gefäßpflanzen sind, die Land bewohnen, das in der Trias vor etwa 245 bis 208 Millionen Jahren vorkam. Die Entwicklung eines Gefäßsystem Die Fähigkeit, Wasser durch die Pflanze zu transportieren, ermöglichte die Besiedlung des Gymnospermlandes. Heute gibt es über tausend Arten von Gymnospermen, die zu vier Hauptabteilungen gehören:
Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta, und Gnetophyta.Das Coniferophyta Teilung enthält Nadelbäume, die die größte Artenvielfalt unter den Gymnospermen aufweisen. Die meisten Nadelbäume sind immergrün (behalten ihre Blätter das ganze Jahr über) und umfassen einige der größten, höchsten und ältesten Bäume auf dem Planeten. Beispiele für Nadelbäume sind Kiefern, Mammutbäume, Tannen, Hemlocktannen und Fichten. Nadelbäume sind eine wichtige wirtschaftliche Quelle für Schnittholz und Produkte wie Papier, die aus Holz hergestellt werden. Gymnospermholz wird im Gegensatz zum Hartholz einiger Angiospermen als Weichholz angesehen.
Das Wort Nadelbaum bedeutet "Kegelträger", ein charakteristisches Merkmal, das Nadelbäumen gemeinsam ist. Zapfen beherbergen die männlichen und weiblichen Fortpflanzungsstrukturen von Nadelbäumen. Die meisten Nadelbäume sind einhäusigDies bedeutet, dass sich sowohl männliche als auch weibliche Zapfen auf demselben Baum befinden.
Ein weiteres leicht identifizierbares Merkmal von Nadelbäumen ist ihre nadelartige Blätter. Verschiedene Nadelbaumfamilien wie Pinaceae (Kiefern) und Cupressaceae (Zypressen) unterscheiden sich durch die Art der vorhandenen Blätter. Kiefern haben einzelne nadelartige Blätter oder Nadelblatt-Unordnung entlang des Stiels. Zypressen haben flache, schuppenartige Blätter entlang der Stängel. Andere Nadelbäume der Gattung Agathis haben dicke, elliptische Blätter und Nadelbäume der Gattung Nageia haben breite, flache Blätter.
Nadelbäume sind auffällige Mitglieder des Taiga-Waldbioms und haben Anpassungen für das Leben in der kalten Umgebung borealer Wälder. Die hohe, dreieckige Form der Bäume lässt den Schnee leichter von den Ästen fallen und verhindert, dass sie unter dem Gewicht des Eises brechen. Die Nadelblatt-Nadelbäume haben auch eine wachsartige Schicht auf der Blattoberfläche, um einen Wasserverlust im trockenen Klima zu verhindern.
Das Cycadophyta Die Aufteilung der Gymnospermen umfasst Cycads. Cycads sind in tropischen Wäldern und subtropischen Regionen zu finden. Diese immergrünen Pflanzen haben eine federartige Blattstruktur und lange Stängel, die die großen Blätter über den dicken, holzigen Stamm verteilen. Auf den ersten Blick mögen Cycads Palmen ähneln, aber sie sind nicht verwandt. Diese Pflanzen können viele Jahre leben und haben einen langsamen Wachstumsprozess. Es kann zum Beispiel bis zu 50 Jahre dauern, bis die King Sago-Palme 10 Fuß erreicht.
Im Gegensatz zu vielen Nadelbäumen produzieren Cycad-Bäume entweder nur männliche Zapfen (produzieren Pollen) oder weibliche Zapfen (produzieren Eizellen). Weibliche kegelproduzierende Cycads produzieren nur dann Samen, wenn sich ein Männchen in der Nähe befindet. Cycads sind hauptsächlich auf Insekten zur Bestäubung angewiesen, und Tiere helfen bei der Verbreitung ihrer großen, bunten Samen.
Ginkgo biloba sind die einzigen überlebenden Pflanzen der Ginkgophyta Aufteilung der Gymnospermen. Heute wachsen natürlich wachsende Ginkgopflanzen ausschließlich in China. Ginkgos können Tausende von Jahren leben und zeichnen sich durch fächerförmige Laubblätter aus, die im Herbst gelb werden. Ginkgo biloba sind ziemlich groß, mit den höchsten Bäumen, die 160 Fuß erreichen. Ältere Bäume haben dicke Stämme und tiefe Wurzeln.
Ginkgos gedeihen in gut sonnenbeschienenen Gebieten, die viel Wasser erhalten und reichlich Bodenentwässerung haben. Wie Cycads produzieren Ginkgopflanzen entweder männliche oder weibliche Zapfen und haben Spermien, die sie verwenden Flagellen in Richtung der Eizelle in der weiblichen Eizelle schwimmen. Diese langlebigen Bäume sind feuerbeständig, schädlingsresistent und krankheitsresistent und produzieren Chemikalien, von denen angenommen wird, dass sie einen medizinischen Wert haben, darunter mehrere Flavinoide und Terpene mit antioxidativen, entzündungshemmenden und antimikrobiellen Eigenschaften.
Die Gymnosperm Division Gnetophyta hat eine kleine Anzahl von Arten (65), die in drei Gattungen gefunden wurden: Ephedra, Gnetum, und Welwitschia. Viele der Arten aus der Gattung Ephedra sind Sträucher, die in Wüstenregionen Amerikas oder in den hohen, kühlen Regionen des Himalaya-Gebirges in Indien zu finden sind. Sicher Ephedra Arten haben medizinische Eigenschaften und sind die Quelle des abschwellenden Arzneimittels Ephedrin. Ephedra Arten haben schlanke Stängel und schuppenartige Blätter.
Gnetum Arten enthalten einige Sträucher und Bäume, aber die meisten sind Holzreben, die um andere Pflanzen klettern. Sie bewohnen tropische Regenwälder und haben breite, flache Blätter, die den Blättern von Blütenpflanzen ähneln. Die männlichen und weiblichen Fortpflanzungskegel sind auf getrennten Bäumen enthalten und ähneln oft Blumen, obwohl dies nicht der Fall ist. Die Gefäßgewebestruktur dieser Pflanzen ist ebenfalls ähnlich der von blühende Plfanzen.
Welwitschia hat eine einzige Art, W. Mirabilis. Diese Pflanzen leben nur in der afrikanischen Wüste Namibias. Sie sind insofern sehr ungewöhnlich, als sie einen großen Stiel haben, der nahe am Boden bleibt, zwei große gewölbte Blätter, die sich beim Wachsen in andere Blätter aufspalten, und eine große, tiefe Pfahlwurzel. Diese Pflanze hält der extremen Hitze der Wüste mit Höchstwerten von 50 ° C (122 ° F) sowie dem Wassermangel (1-10 cm pro Jahr) stand. Männlich W. Mirabilis Zapfen sind hell gefärbt und sowohl männliche als auch weibliche Zapfen enthalten Nektar, um Insekten anzulocken.
Im Lebenszyklus von Gymnospermen wechseln Pflanzen zwischen einer sexuellen und einer asexuellen Phase. Diese Art von Lebenszyklus ist bekannt als Generationenwechsel. Gametenproduktion erfolgt in der sexuellen Phase oder Gametophytengeneration des Zyklus. Sporen werden in der asexuellen Phase produziert oder Sporophytenbildung. Im Gegensatz zu in nicht vaskuläre PflanzenDie dominierende Phase des Pflanzenlebenszyklus für Gefäßpflanzen ist die Sporophtye-Erzeugung.
In Gymnospermen wird der Pflanzensporophyt als der Hauptteil der Pflanze selbst erkannt, einschließlich Wurzeln, Blätter, Stängel und Zapfen. Das Zellen der Pflanzensporophyten sind diploid und enthalten zwei vollständige Sätze von Chromosomen. Der Sporophyt ist verantwortlich für die Produktion von haploide Sporen durch den Prozess von Meiose. Mit einem vollständigen Chromosomensatz entwickeln sich Sporen zu Haploiden Gametophyten. Die pflanzlichen Gametophyten produzieren männlich und weiblich Gameten die sich bei der Bestäubung zu einer neuen diploiden Zygote vereinigen. Die Zygote reift zu einem neuen diploiden Sporophyten und schließt so den Zyklus ab. Gymnospermen verbringen den größten Teil ihres Lebenszyklus in der Sporophytenphase, und die Gametophytengeneration ist für das Überleben vollständig von der Sporophytengeneration abhängig.
Weibliche Gameten (Megasporen) werden in sogenannten Gametophytenstrukturen produziert Archegonie befindet sich in ovulierten Zapfen. Männliche Gameten (Mikrosporen) werden in produziert Pollen Zapfen und entwickeln sich zu Pollenkörnern. Einige Gymnosperm-Arten haben männliche und weibliche Zapfen am selben Baum, während andere separate männliche oder weibliche Zapfen produzieren, die Bäume produzieren. Damit eine Bestäubung stattfinden kann, müssen Gameten miteinander in Kontakt kommen. Dies geschieht typischerweise durch Wind-, Tier- oder Insektentransfer.
Düngung bei Gymnospermen tritt auf, wenn Pollenkörner die weibliche Eizelle berühren und keimen. Spermien gelangen zum Ei in der Eizelle und befruchten das Ei. In Nadelbäumen und Gnetophyten haben Spermien keine Flagellen und müssen über die Bildung von a in die Eizelle gelangen Pollenschlauch. Bei Cycads und Ginkgos schwimmen die Geißelspermien zur Befruchtung auf die Eizelle zu. Bei der Befruchtung entwickelt sich die entstehende Zygote im Gymnospermsamen und bildet einen neuen Sporophyten.
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