Jak se vyhnout zamotání do kapradí? A to nemluvíme o cestě do lesa. Abychom nespadli do pasti záludných zkouškových otázek, podívejme se na strukturu kapradin, jejich životní cyklus a jejich význam pro planetu.
Pokud by ve světě rostlin existovala cena za největší počet mylných představ, určitě by ji dostaly kapradiny. Udělat chybu v jejich struktuře, stejně jako v jejich metodách reprodukce, je hračka a není ani urážlivé nesprávně určit fázi životního cyklu (samozřejmě pokud to není klíčová otázka u zkoušky) .
Kapradiny, známé také jako kapradiny, jsou jedním z oddílů vyšších rostlin. Je to jedna z nejstarších skupin rostlin vůbec a největší skupina sporonosných rostlin.
Kapradiny čítají přibližně 10 tisíc moderních druhů. Zároveň v Rusku roste pouze 161 druhů, všechny ostatní žijí v tropech.
Kapradiny jsou ve svém jádru trvalé, obvykle bylinné rostliny, které rostou ve vlhkých oblastech a vyznačují se zvláštní strukturou.
Kapradiny jsou obvykle bylinné rostliny. Ale někdy existují stromové kapradiny, kapradiny liány, stejně jako epifytické a vodní formy.
Kapradiny patří k vyšším rostlinám. Nejvyšší jsou ti, kteří mají kořeny, stonky a listy – pamatujte, že?
Kapradiny mají také kořeny, stonky a listy. Potřebuje kořeny k přijímání vody a živin z půdy, stonky k přenosu vody a živin do celé rostliny a listy k provádění fotosyntézy a uvolňování kyslíku.
Nyní si vzpomeňte, jak vypadá kapradina. A zkuste se pochlubit jeho listy.
. Myslíte si, že tyto rozvětvené zelené věci jsou listy? Ale ne! Říká se tomu vějířovitý list nebo plochá větev.
Ploštice je soustava větví umístěných ve stejné rovině.
Není to tak, že by se kapradiny snažili všechny zmást. Faktem je, že jsou to velmi staré rostliny, toto oddělení je staré již 405 milionů let. V té době neexistovaly žádné listy jako samostatné prvky, vše bylo jednodušší: kořen a stonek.
Obecně platí, že vějířovitý list je stejný prastarý stonek, který se zploštil, ale ještě neměl čas oddělit listy. Mladý list je obvykle stočený do spirály, v tomto období se nazývá „šnek“. Na rubu nebo při okraji vějířku se vyvíjejí orgány nepohlavního rozmnožování – sporangia, ve kterých dozrávají výtrusy.
Kapradiny však mají i listové čepele. Skládají se ze svazku drobných listů zvaných pinnas. Čepy jsou spojeny dohromady, což umožňuje talířům pohybovat se v libovolném směru a přizpůsobovat se prostředí.
Problém je, že je téměř nemožné pochopit, kde končí větvení stonku a začínají listy.
Kořeny většiny kapradin jsou rozděleny na dvě části.
První je oddenek. Je velmi široký, dlouhý a roste vodorovně.
Druhým jsou adventivní kořeny, které se aktivně větví a vyrůstají z oddenku.
Oddenek umožňuje kapradině získávat živiny a vodu z co největší plochy. I když přesně v oblasti, kde kapradina vyšla ze země, nezůstane žádná voda, dlouhý oddenek tuto vodu dostane. Mimochodem, oddenek plní i funkci vegetativního rozmnožování, ale o tom si povíme později.
Náhodné kořeny bezpečněji přichytí kapradinu k zemi a také vysávají živiny, ale do hloubky.
Je to jako v počítačových strategiích: oddenek je základ, na kterém vždy existuje
Takový kořenový systém dělá z kapradiny téměř nezničitelnou rostlinu: nebojí se sucha a dalších extrémních podmínek pro jiné rostliny.
Kapradiny jsou také rostliny, které si osvojily všechny druhy rozmnožování.
Obvykle se rozmnožují sporami. Výtrusy jsou produkovány v malých orgánech, sporgangiích, které se nacházejí na spodní straně listů a mají tvar pouzdra. Když sporangia dozrají, otevřou se a výtrusy vyletí ven.
Část životního cyklu kapradin je charakterizována pohlavním rozmnožováním. Umí se také rozmnožovat vegetativně: pomocí orgánů, které k rozmnožování vůbec nejsou určeny – například oddenky a listy.
Jako každá vyšší rostlina se životní cyklus kapradiny skládá ze střídání gametofytu a sporofytu. Více o těchto fázích si můžete přečíst v tomto článku.
Sporofytem kapradiny je kapradina samotná. jak jsme na něj zvyklí. Kořeny jí dodávají živiny a vodu, ta se nese po stonku po celé rostlině a kapradina roste a dozrává.
Když rostlina dostatečně zestárne a dospěje, vyvinou se na zadní straně nebo podél okraje otevřeného vějíře orgány nepohlavního rozmnožování – sporangie. Vypadají jako malé hnědé hrbolky. Každá sporgangia je druh sporového domu. V něm rostou a dozrávají spory.
Když spory dozrávají, vítr je nese kolem stanoviště rostliny. Pokud se spora dostane do příznivého (vlhkého a na živiny bohatého) prostředí, pak se z ní vyvine mladý gametofyt – prothallus.
Výrůstek kapradí vypadá jako malý zelený talíř. Nejprve roste v zemi a teprve poté vystupuje na povrch. Prothallus je gametofyt. K zemi je připojena rhizoidy.
Na spodní straně růstu se tvoří antheridia a archegonia a z nich samčí a samičí reprodukční buňky – gamety. Aby se gamety spojily, je potřeba kapka vody (ano, kapradiny potřebují právě k tomuto účelu vlhké prostředí).
Po splynutí gamet vzniká zygota a z ní vyrůstá embryo – malé kapradí miminko. Nejprve se živí porostem, ale pak se vyvine a stane se z něj sporofyt – kapradina, na kterou jste zvyklí.
Celý tento proces lze vidět na níže uvedeném diagramu:
Zkontrolujte, jak jste připraveni na zkoušku z biologie
Zabere to jen 15 minut a na konci testu
bude na vás čekat osobní
vzdělávací plán udělat test
— Ploskovka, soustava větví umístěných v téže rovině
— Mladý výhonek kapradí
— Speciální kapradinový kořenový systém
Jaké rostliny jsou kapradiny?
– výtrusný (množí se výtrusy)
– kvetení (reprodukce pomocí květin)
– Variabilní (může se reprodukovat jakýmkoli způsobem)
Označte část kapradiny, která neexistuje:
Obecné schéma životního cyklu vyšších rostlin
Oddělení mechorostů
Jak jsme již řekli, mechy jsou slepou větví ve vývoji rostlin na Zemi. Jsou jednou z nejprimitivnějších rostlin, ale jsou poměrně rozšířené v oblastech s vlhkými půdami. Proč potřebují vlhkost? Nyní na tuto otázku odpovíme.
Tyto rostliny žádné kořeny. Funkci přichycení k podkladu a absorpci potřebných látek plní rhizoidy (výrůstky epidermis). Tělo mechů je často (ale ne vždy) rozděleno na stonek a listy. Tkáně mechů jsou mnohem méně vyvinuté než u jiných vyšších rostlin a xylém a floém (složky vodivý tkaniny) v zásadě chybí.
Níže je vyobrazen jeden z nejznámějších zástupců mechorostů – len kukačka. Číslo 1 označuje samčí rostlinu, 2 samičí rostlinu a pod číslem 3 je skrytá tobolka, která obsahuje výtrusy.
Sporofyt mechů je reprezentován tobolkou na stopce, která je uložena v pletivu gametofytu (dospělého mechu) a zásobuje sporofyt vodou a živinami. Mechový sporofyt je tedy zcela závislý na gametofytu a není schopen samostatné existence. Sporofyt produkuje spory, které mohou klíčit pouze za příznivých podmínek. Z nich se vyvíjí protonema (zelená nit), což dává vzniknout gametofytu.
Je důležité si uvědomit, že pro rozmnožování mechů voda potřebná. Jejich spermie se do vajíček přenášejí pouze v kapalném prostředí. Právě tato skutečnost omezuje šíření mechů (a dalších sporonosných rostlin) po Zemi.
Ekologie mechorostů
Mechorosty jsou jednou z prvních suchozemských rostlin, které se za dobu své existence jen málo změnily. Žijí na vlhkých místech, často pod lesními korunami, stejně jako v bažinách a polích s kyselou půdou. V současné době se v tomto oddělení rozlišuje asi 15 tisíc druhů.
Jsou schopny absorbovat a zadržovat velké množství vlhkosti, a proto pomáhají udržovat vodní režim území. Často také poskytují podmínky pro uchování a klíčení spor holospermů a krytosemenných rostlin.
Schopnost mechů absorbovat a zadržovat tekutinu byla dříve používána k aplikaci hemostatických obvazů, když neexistovaly spolehlivější prostředky.
Sphagnum – jeden z nejznámějších zástupců oddělení – nehnije v mocnosti sedimentů, proto se po mnoho let podílí na tvorbě rašeliny, která je hojně využívána jako palivo a zdroj organických hnojiv.
Z mechů se izolují i některé chemikálie používané jak v domácnostech, tak v průmyslu.
Kapradina
Kapradiny jsou ve srovnání s mechy vyvinutější výtrusné rostliny. Toto oddělení rostlin vzniklo kdysi dávno, v období devonu. Současné oddělení zahrnuje asi 12 tisíc druhů. Kapradiny jsou rozšířeny v tropických deštných pralesích, kde se stále vyskytují stromovité formy.
Stejně jako mechy jsou kapradiny citlivé na přítomnost vlhkosti v prostředí, protože na ní závisí jejich reprodukce a distribuce.
Struktura kapradin je odlišuje od mechů: kapradiny mají mnohem lépe definovaná pletiva, včetně vodivých, objevují se kořeny, listy a stonek jsou vyvinutější. Mladé listy mají zkadeřenou strukturu, proto se jim někdy říká „šneci“.
Na rubové straně listu jsou sori – shluky sporangií.
V životním cyklu kapradin převažuje sporofyt. Představuje ji dospělá rostlina, kterou můžeme vidět v lesích. Haploidní spory u kapradin se tvoří na rubu listu a pomocí větru se šíří na velké plochy, ze kterých za příznivých podmínek vyrůstá gametofyt – výrůstek. Je to malá (většinou kolem půl centimetru) zelená rostlina, která je krátkověká a vytváří gamety. Prothalla má často tvar srdce. Gametofyty jsou obvykle bisexuální. Během fúze gamet (ve vodním prostředí!) vzniká nová rostlina – diploidní sporofyt, vyvíjející se ze zygoty.
Ekologie kapradin
Kapradiny, stejně jako mechy, mohou existovat převážně pouze ve vlhkém prostředí, což omezuje jejich rozšíření po celé zeměkouli. Počet druhů těchto rostlin je však poměrně velký.
Kapradiny jsou důležitou součástí mnoha rostlinných společenstev, zejména v tropických a subtropických lesích.
Lidé používají kapradiny v různých oblastech: některé kapradiny se pěstují pro dekorativní účely, některé se používají jako potraviny a z určitých druhů se získávají extrakty léčivých látek.
Gymnospermy
Gymnosperms jsou potomky starých kapradin, které se poprvé objevily asi před 350 miliony let (na konci období devonu). Tato skupina rostlin dosáhla svého vrcholu v druhohorní éře. Toto období bylo spojeno se vznikem hor, vzestupem kontinentů nad hladinu moře a následně vysušení klima. Později, s příchodem krytosemenných rostlin, ztratily nahosemenné rostliny svou dominanci.
Dříve se v oddělení rozlišovalo 6 tříd, ale 2 z nich (semenné kapradiny a bennetigaceae) zcela vymřely. V současné době tato třída zahrnuje pouze 900 druhů, ale i přes nízkou diverzitu jsou tyto druhy velmi rozšířené po celé Zemi. Zejména v mírných zeměpisných šířkách severní polokoule tvoří obrovské jehličnaté lesy – tajgu.
Vzhled gymnospermů je zcela charakteristický: jsou to hlavně stromy, méně často – keře. Jejich listy mají specifický tvar – představují je především jehlice, uspořádané do párů a jednotlivě, tyto listy se nazývají jehlice. Někdy se však vyskytují šupinovité listy, které se výrazně liší tvarem a velikostí.
Většina nahosemenných rostlin jsou stálezelené jednodomé a dvoudomé rostliny (samčí a samičí reprodukční orgány na téže rostlině jsou jednodomé, jinak dvoudomé; více o těchto pojmech čtěte v sekci „Vegetativní orgány rostlin“). Mají dobře vyvinuté stonky a kořenové systémy, ale vodivá pletiva zůstávají ve srovnání s krytosemennými rostlinami stále nedostatečně vyvinutá: pouze některé mají vytvořené skutečné cévy, zatímco zbytek má tracheidy plnící vodivou funkci (podíváme se na typy a strukturu pletiv u rostlin podrobněji v průběhu kurzu).
Důležitým krokem v evoluci semenných rostlin byl vznik schopnosti reprodukce pomocí semen, která se vyvinou z vajíček. U nahosemenných rostlin jsou vajíčka umístěna otevřeně (nalo) na šupinách semen. Šupiny semen se obvykle shromažďují do šišek, které jsou buď samčí nebo samičí. Rádi bychom upozornili na skutečnost, že i když v šiškách dochází k oplození, jsou součástí sporofytu. Gametofyt vzniklý na semenných šupinách (ze spóry) je tak redukován, že není okem viditelný. Snížení gametofytu také vedlo k tomu, že vývoj samčích gamet nevyžaduje reprodukční orgány, proto je redukováno i antheridium (samčí reprodukční orgán) u nahosemenných rostlin.
Zde je struktura mladé a zralé samičí šišky, stejně jako vzhled zralého semene umístěného na povrchu semenné stupnice.
Během kurzu budeme studovat rysy vývojového cyklu nahosemenných rostlin, který je složitější než cykly výtrusných rostlin.
Ekologie nahosemenných rostlin
Nahosemenné rostliny nepotřebují k rozmnožování vodu, takže jejich stanoviště je ve srovnání s výtrusnými rostlinami rozmanitější. Některé druhy se vyskytují i v pouštích, existují tropické druhy, ale nejrozšířenější skupina rostlin je z třídy jehličnatých.
Jehličnany jsou z hlediska svého významu v biosféře a v hospodářské činnosti člověka na druhém místě za krytosemennými rostlinami. V současné době existuje více než 500 druhů jehličnanů, které tvoří lesy na rozsáhlých územích severní Eurasie a Severní Ameriky, a jsou také běžné podél pobřeží Tichého oceánu.
Jehličnaté lesy jsou domovem mnoha zvířat z nejrůznějších systematických skupin. Stromy jim poskytují potravu, ochranu, jsou místem pro rozmnožování a výchovu potomstva. Uhelná ložiska zabírající rozsáhlá území Sibiře vznikla v důsledku životní činnosti starověkých nahosemenných rostlin.
Lidé aktivně využívají jehličnaté rostliny ve své hospodářské činnosti. Zejména těží dřevo, získává suroviny pro výrobu kalafuny, terpentýnu, různých éterických olejů pro parfémový průmysl, používá jehličí při přípravě léčiv, semena některých jehličnanů – cedr, sibiřská, italská borovice – jsou používá se k jídlu; z těchto semen se vyrábí také olej. Některé jehličnany se pěstují jako okrasné rostliny.
Toto aktivní využívání lesů vede k rychlému poklesu jejich počtu. Likvidaci jehličnanů napomáhá i výstavba železnic a dálnic, průmyslové podniky, města a těžba (uhlí, ropa). Jehličnany špatně snášejí znečištění ovzduší a saze: vytrvalé jehlice hromadí toxické látky, a proto umírají před datem splatnosti o 1-2 roky. Tyto stromy jsou také velmi citlivé na požáry, dokonce i na pozemní požáry (kdy hoří pouze substrát – srst, keře a samotné stromy nejsou zasaženy), protože jejich kořenový systém je umístěn převážně povrchově. Útlak jehličnatých rostlin je jedním z vážných ekologických problémů naší doby.
Pokud mluvíme o zástupcích jiných tříd, jsou mnohem méně časté a méně známé. Některé rostliny (palma ságová – třída Cycadaceae, Ginkgo “Bonsai” – třída Ginkgoaceae) se pěstují jako okrasné rostliny a jsou mezi pěstiteli rostlin velmi oblíbené. Rostlina Ephedra (třída Gnetaceae) se používá jako surovina pro výrobu alkaloidu efedrin, který se používá jako léčivý přípravek v kardiologii a resuscitaci.
Nejhůře prozkoumané je téma rozmnožování rostlin a střídání generací sporofytu a gametofytu, proto se mu budeme věnovat podrobněji.
Vývoj rostlin
Nejobtížnější věc na pochopení a zároveň klíč k vyřešení problému je obsažena v níže uvedeném schématu:
Základní pojmy na toto téma:
Gametofyt – prothallus, haploidní pohlavní generace ve vývojovém cyklu rostliny, produkující spory. U výtrusných rostlin jsou stélky tvořeny výtrusy padajícími z výtrusnice na půdu a žijí samostatně, obsahují archegonie a antheridia. Obvykle jsou tyto výrůstky bisexuální. U semenných rostlin sporangie nevypadávají a uvnitř se vyvíjejí dvoudomé výhonky. U nahosemenných je samičí prothallus primární endosperm se dvěma archegoniemi, u krytosemenných je to osmijaderný zárodečný vak (bez archegonie). Samčí prothallus v semenných rostlinách je pyl (nemá antheridia).
Оплодотворение – splynutí spermie (spermie) s vajíčkem. U výtrusných rostlin vyžaduje oplodnění vodu, která transportuje spermie, u semenných rostlin jsou spermie (obvykle dvě) dodávány přes pylové láčky. U nahosemenných se jedna ze spermií účastní oplodnění. Krytosemenné rostliny se vyznačují dvojitým oplodněním.
Semena – orgán rozmnožování a šíření nahosemenných a krytosemenných. Vzniká z vajíčka v důsledku oplodnění. Skládá se ze slupky, embrya a zásobní tkáně – endospermu.
vajíčko – modifikované megasporangium semenných rostlin, u kterého dochází k tvorbě megaspor, vývoji samičího gametofytu a oplození, jehož výsledkem je tvorba semene. Vajíčka nahosemenných leží otevřeně na šupinách šišek; u krytosemenných – uvnitř vaječníku.
Sporofyt – asexuální diploidní generace ve vývojovém cyklu rostliny, která se střídá s haploidní generací – gametofytem. Sporofyt se vyvíjí ze zygoty a vytváří sporangia s výtrusy. U hnědých řas, kapradin, přesliček a kyjovitých mechů jsou sporofyt a gametofyt odlišní jedinci a gametofyt je mikroskopicky malý. U mechů jsou obě tyto generace umístěny na stejném jedinci a gametofyt je listová rostlina a sporofyt je tobolka na stopce. V holo- a krytosemenných rostlinách jsou obě generace také umístěny na stejné rostlině, ale převažuje sporofyt a gametofyty jsou redukované a mikroskopicky malé.
Pamatujte, že spory jsou tvořeny meiózou a gamety mitózou. To je typické nejen pro rostliny, ale i pro některé prvoky, kteří jsou rostlinám podobní (například Chlamydomonas).
Abychom konečně pochopili vývojové cykly rostlin, stojí za to se podívat na následující diagramy:
Vývojový cyklus výtrusné rostliny
Vývojový cyklus borovice
