Les gymnospermes sont les plantes à graines les plus anciennes de notre planète. Ils ont joué un rôle important dans le développement de la faune et continuent d'occuper une place importante dans la vie de la Terre. Epicéa, pin, sapin, thuya, if ou mélèze bien connu de nous et velvichia, saga ou ginkgo peu connus - tous sont des représentants du groupe appelé "Gymnospermes". Nous examinerons leur structure et leur reproduction plus tard dans l'article.
Origine et âge
Les gymnospermes ont 350 millions d'années. Ils sont apparus au Dévonien supérieur (Paléozoïque) et au début de l'ère mésozoïque avaient déjà atteint leur apogée. Vraisemblablement, leur origine est associée à l'évolution progressive des spores - fougères. Comparées à elles, les nouvelles espèces végétales possédaient déjà des ovules et des grains de pollen directement impliqués dans la formation de la graine. Les gymnospermes présentaient un certain nombre d'avantages:
- la reproduction a eu lieu sansparticipation à l'eau;
- le tégument et l'apport de nutriments ont assuré la sécurité du semis.
Pour ces raisons, peu de temps après, la couverture verte de la planète était déjà majoritairement constituée de gymnospermes, dont la structure et la reproduction ont contribué au développement réussi de nouveaux territoires et niches écologiques.
Caractéristiques du bâtiment
Les plantes les plus nommées poussent sous la forme d'arbres et d'arbustes, le plus souvent à feuilles persistantes et rarement à feuilles caduques. Parfois, ils peuvent atteindre des tailles énormes (séquoia, cèdre). La grande majorité de leurs feuilles sont en forme d'aiguilles ou ont l'apparence d'écailles. Ils sont appelés aiguilles et contiennent des passages de résine.
Le bois constitue la majeure partie du tronc. Il contient des cellules mortes creuses aux parois perforées - les trachéides. Leur présence est un signe spécifique à ce groupe de plantes. C'est à travers eux que s'effectue le flux ascendant de l'eau de la racine vers les feuilles.
En plus des trachéides, le bois des gymnospermes contient également des conduits de résine. Par conséquent, les représentants des plantes de ce groupe sont facilement reconnaissables à l'odeur parfumée des conifères. La résine imprègne le bois, ce qui l'empêche de pourrir. Pour cette raison, il y a beaucoup de centenaires parmi les conifères. Par exemple, certains séquoias ont environ 3 000 ans.
L'avantage évolutif le plus important des gymnospermes est la reproduction sans la participation de l'humidité et la présence de formations qui agissent comme des organes reproducteurs.
Les organes reproducteurs des gymnospermes
L'absence de fleurs est une caractéristique clé des gymnospermes. La reproduction de ces plantes se fait avec la participation de cônes, ou strobiles. Ces formations sont faciles à reconnaître sur le pin, l'épicéa, le sapin, le mélèze et d'autres représentants des conifères. Ils peuvent être appelés organes de reproduction sexuée.
Habituellement, les cônes sont de sexes différents - ils peuvent être mâles et femelles et situés soit sur la même plante (monoïque) soit sur des plantes différentes (dioïque), de taille et de couleur différentes.
Les bourgeons mâles sont appelés microstrobils et les bourgeons femelles sont appelés mégastrobils. Strobila est une pousse raccourcie et modifiée, sur laquelle se trouvent des sporophylles - des feuilles modifiées. Le pollen mûrit dans les microstrobiles. Dans les mégastrobils - ovules.
Caractéristiques de la reproduction des gymnospermes
Habituellement, le processus de reproduction des gymnospermes est considéré sur l'exemple du pin sylvestre. C'est une plante monoïque, c'est-à-dire que les cônes mâles et femelles se développent sur le même arbre. Les premiers d'entre eux sont plus grands, de couleur rougeâtre. Les seconds sont petits, verdâtres ou bleutés.
Le schéma de reproduction des gymnospermes est assez simple. Lorsque le pollen mûrit dans les microstrobiles, il se répand, se propage par le vent et peut parcourir de longues distances. Pour ce faire, chaque grain de pollen est équipé de dispositifs spéciaux - des sacs à pollen. Des particules de poussière tombent sur les ovules qui se développent sur les mégastrobiles. C'est ainsi que se produit la pollinisation.
Habituellement, il tombe à la fin du printemps ou au début de l'été. polliniséles cônes femelles se ferment, leurs écailles se collent avec de la résine. La fécondation se produit dans les ovules à l'intérieur des cônes fermés.
Comment se passe la fécondation
À l'intérieur de l'ovule se trouve le gamétophyte femelle, ou sac embryonnaire, qui passe par plusieurs stades de maturation. Le pollen pénètre dans l'entrée pollinique de l'ovule, il commence à germer dans le tube pollinique vers l'archégone (du grec arche - "début", parti - "ventre de la mère"). Cette formation contient un oeuf. Au total, deux d'entre eux se développent dans l'ovule, mais un seul subit la fécondation.
À ce moment, deux spermatozoïdes avaient déjà mûri dans le grain de pollen et ont commencé à se déplacer le long du tube de croissance. Lorsque l'un des spermatozoïdes atteint l'ovule, la fécondation se produit. Le deuxième spermatozoïde meurt. Après la fusion de deux cellules germinales, un embryon de graine est formé - un zygote. L'ovule lui-même est converti en graine. En germant, il utilisera l'apport de nutriments.
C'est ainsi que les gymnospermes se reproduisent. Le schéma de ce processus est illustré sur la photo.
Ripation et dispersion des graines
Après la fécondation, la maturation de la graine commence. Chez le pin sylvestre, ces deux processus durent 2 ans. À maturité, les cônes deviennent ligneux et changent de couleur. Peu à peu, leurs écailles s'ouvrent et des graines en sortent.
Les gymnospermes ne forment pas de fruits. Mais pour se propager au granddistance, les graines ont des adaptations spéciales - des excroissances membraneuses ptérygoïdes, facilement emportées par le vent.
Si les conditions extérieures ne sont pas favorables à la germination, la graine peut se reposer longtemps avant les conditions de température optimales. Ce sont ces caractéristiques qui ont permis aux gymnospermes d'atteindre un grand nombre d'espèces et de se répandre sur de vastes zones.
Le nombre d'espèces et de représentants
Le groupe décrit compte environ 600 à 700 espèces. Tous n'ont pas survécu à ce jour, certains représentants n'existent que sous forme fossile. Par exemple:
- cordaite;
- bennetite;
- graines de fougères.
Les autres représentants sont répartis dans le monde entier et poussent dans toutes les zones climatiques: du sud tropical (palmiers sagoutiers) aux latitudes froides du nord (cèdre, mélèze, épicéa, pin).
Le plus ancien représentant des gymnospermes, qui existe à ce jour, est le Ginkgo Biloba (biloba). Cette plante est qualifiée de fossile vivant, car elle pousse sur la planète depuis l'ère mésozoïque, comme en témoignent de nombreuses empreintes dans les dépôts de roches anciennes.
Développement évolutif
Les premiers gymnospermes qui sont apparus à l'ère paléozoïque avaient un certain nombre d'avantages qui leur ont permis de prendre une position dominante sur la planète à cette époque. Ces nouvelles fonctionnalités évolutives sont appelées aromorphoses et vous permettent d'atteindreun nouveau palier dans le développement de nouveaux territoires et niches écologiques. Les gymnospermes possèdent plusieurs caractéristiques de ce type:
- La reproduction est réalisée sans la participation du milieu aquatique. Cela a permis de peupler de vastes zones terrestres.
- La fécondation se produit à l'intérieur de l'ovule et est protégée des influences extérieures - de telles caractéristiques de la reproduction des gymnospermes assurent une plus grande sécurité de la future plante.
- L'apparition de la graine a permis de fournir au futur embryon des enveloppes protectrices (écorce de graine) et un apport de nourriture (endosperme), ce qui, à son tour, a augmenté le nombre de plantes de ce groupe.
Ce sont ces caractéristiques qui les distinguaient de leurs ancêtres - les fougères. La prochaine étape, et aujourd'hui la dernière, du développement évolutif du monde végétal est l'apparition des angiospermes.
Signification de gymnospermes
Le rôle des gymnospermes peut difficilement être surestimé. Ce sont eux qui remplissent environ un tiers des forêts mondiales impliquées dans la purification de l'air et le renouvellement constant de l'oxygène. De plus, l'émergence et la large diffusion de plantes productrices d'oxygène sur la planète ont conduit à l'émergence d'autres organismes capables d'utiliser ce gaz dans leur respiration.
Les conifères sont les principaux fournisseurs de bois pour diverses sphères de la vie humaine. Cette matière première est activement utilisée dans la fabrication de meubles, la construction, la production de navires et d'autres domaines d'activité économique stratégiquement importants. Les fibres de bois d'épicéa sont particulièrement précieuses dans la fabrication de papiers de haute qualité.
Les gymnospermes sont largement utilisés en médecine. Des substances spéciales - les phytoncides, sécrétées par presque tous les conifères, sont capables de purifier l'air des microbes pathogènes. Pour cette raison, la plupart des sanatoriums et stations thermales sont construits sur le territoire des forêts de conifères. Une telle thérapie peut atténuer ou éliminer de manière significative de nombreuses maladies pulmonaires.
