СПЕРМАТОФИТЫ ИЛИ ФАНЕРОГАМЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, КЛАССИФИКАЦИЯ, ЭВОЛЮЦИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

В espermatofitas или цветущие растения, также известный как «семенных растений» представляют собой отличный монофилетическую род растений , принадлежащих к группе lignofitas (древесных растений) и которые классифицируются как покрытосеменные (цветковые растения) как голосеменных ( хвойные и подобные).

Сперматофиты образуют отдельную группу от лигнофитов благодаря общему признаку развития семян, который описывается в учебниках как «эволюционная новинка» для группы.

Фотография яблони, растения-сперматофита (Источник: W. Carter / CC0, через Wikimedia Commons)

Слово «сперматофит» буквально означает «растения с семенами», поскольку оно происходит от греческих слов «сперма», что означает семя, и «фитон», что означает растение.

Сперматофиты - один из важнейших организмов на Земле, поскольку покрытосеменные и голосеменные представляют собой две чрезвычайно многочисленные группы, необходимые для функционирования практически всех наземных экосистем.

Если подумать быстро, растения с семенами, вероятно, являются наиболее знакомой группой для большинства людей не только с точки зрения питания (поскольку масла, крахмалы и белки получают из семян многих растений), но и с ландшафтной точки зрения.

Сперматофиты - это гигантские секвойи Калифорнии, большие и лиственные деревья тропических лесов Амазонки, лилии и розы, рис, овес, кукуруза, пшеница и ячмень, среди тысяч других.

Характеристики сперматофитов

- Основная характеристика сперматофитов или фанерогамов - это образование семян после опыления, то есть как продукта, полученного в результате слияния двух половых клеток.

- Это фотосинтезирующие организмы, то есть у них есть хлоропласты, содержащие хлорофилл, поэтому они могут преобразовывать световую энергию солнечных лучей в полезную химическую энергию.

- Тело этих овощей делится на корень, стебель и листья.

- Некоторые сперматофиты, покрытосеменные растения производят цветы, и от этих цветков происходят плоды, которые содержат семена.

- Голосеменные растения не производят цветов, но у них есть специализированные структуры для поддержки семян.

- Большинство сперматофитов имеют хорошо развитую сосудистую ткань, состоящую из ткани ксилемы и трахеид.

- Они широко распространены по биосфере, поэтому занимают сотни различных местообитаний.

- У них могут быть ткани со вторичным ростом или нет.

Естественная среда

Цветковые растения (покрытосеменные) растут практически в любом пригодном для жизни регионе на земле (кроме хвойных лесов) и могут даже доминировать в некоторых водных экосистемах. Следовательно, они могут населять:

- Пустыни

- равнины

- Серраниас

- океаны, моря и реки

Точно так же голосеменные, другие семенные растения, также обладают большой пластичностью в отношении среды обитания, которую они могут занимать, хотя они более ограничены наземной и неводной средой.

Классификация и таксономия

Семенные растения относятся к отделу Spermatophyta. В этом отделе сгруппированы папоротники с семенами «птеридоспермия», голосеменные и покрытосеменные.

Семенные папоротники - это группа, состоящая в основном из ископаемых растений, поэтому сперматофиты часто считаются голосеменными и покрытосеменными.

Голосеменные

Шишки сосны, голосеменные (Источник: Шридхар Рао / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) через Wikimedia Commons)

Слово «голосеменные» означает «растения с голыми семенами» (gimnos, что означает «голые», и сперматозоиды, что означает «семя»).

В зависимости от анализируемого исследования эта группа растений является «неприродной» группой, поскольку ее представители имеют парафилетическое происхождение, а это означает, что не все имеют одного и того же общего предка; или это монофилетическая группа, брат покрытосеменных.

- Члены группы встречаются в этом подразделении, потому что у них есть общая характеристика (апоморфия) - отсутствие цветов.

- Кроме того, у этих растений есть структуры, известные как «шишки», некоторые женские и одни мужские.

- Семена не инкапсулируются в стенке плода после оплодотворения.

- У них скрученные листья, игольчатые, с большим содержанием воска.

Голосеменные делятся на следующие линии:

- Cycadophyta , линия считается самой основной.

- Гинкгофита

- Coniferophyta , хвойные породы

- Gnetophyta или Gnetales, иногда относящиеся к группе хвойных деревьев.

Покрытосеменные

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

Цветковые растения, напротив, являются проверенной монофилетической группой, считающейся сестринской группой голосеменных. Это, безусловно, самая многочисленная, разнообразная и успешная группа растений из всех, составляющая более 95% всех видов растений, живущих сегодня.

Они также являются одним из важнейших заводов мировой экономической системы, поскольку используются не только для производства продуктов питания, но и для добычи различных видов сырья.

- У всех покрытосеменных есть цветки, обычно обоеполые (оба пола в одном цветке).

- Его семена заключены в завязь, которая превращается в плод.

- Обычно они демонстрируют двойное оплодотворение.

Покрытосеменные составляют чрезвычайно многочисленную и разнообразную группу, классификация которой является предметом изучения многих специалистов в данной области, поэтому между одной классификацией и другой существуют некоторые расхождения. Однако среди наиболее распространенных является то, что в эту группу входят клады:

- Амбореллы

или нимфеи

- Austrobaileyales

- Магнолиды

или Лауралес

или магнолии

или Canellales

o Пипералы

o Однодольные

• Petrosavials
• Acorales
• Двулистные
• Asparagales
• Диоскореалы
• Лилиалес
• Панданалес

или Commelinidos

• Arecales
• Commelinales
• Зингибералес
• Poales

или Eudicotyledons

• Buxales
• Trochodendrales
• лютикоцветные
• Proteals
• Berberidopsidales
• Диллениалы
• Gunnerales
• Caryophyllales
• Santalales
• Камнеломки
• Росиды
• Жизненно важно
• Crossosomatales
• Geraniales
• миртоцветные
• Зигофиллы
• Celastrales
• Тыквенные
• бобовоцветные
• букоцветные
• Мальпигиалес
• Оксалидный
• Росалес
• Сады
• капустоцветные
• мальвоцветные
• Sapindales
• Астериды
• Cornales
• Ericales
• Garryales
• горечавкоцветные
• Lamiales
• паслёноцветные
• зонтикоцветные
• Aquifoliales
• Asterales
• Dipsacales

Жизненный цикл и размножение

Жизненный цикл сперматофитов известен как «спорофит», когда преобладает спорофит и образуются семена, а гаметофит, в отличие от других групп растений, сокращается внутри семяпочки или пыльцевого зерна.

Смена поколений

Из этого следует, что все растения с семенами имеют чередование поколений, один гаметофит и другой спорофит, но гаметофит развивается только тогда, когда растения достигают зрелости или репродуктивной стадии.

Спорофиты - это те, которые несут специализированные структуры, в которых вырабатываются женские и мужские гаметофиты. Микропорангии производят пыльцевые зерна (мужские), а мегаспорангии производят мегаспоры или семяпочки (женские).

В некоторых случаях и мегаспорангий, и микроспорангий обнаруживаются у разных особей или структур (голосеменные), но, как правило, у большинства растений оба находятся в одной и той же структуре, известной как цветок (покрытосеменные).

Цветы

Цветок - это особая структура для размножения, которая возникает из стебля как «продолжение» тела растения.

Мегаспорангий, содержащийся в цветках, имеет «контейнер» (завязь), который принимает участие в приеме пыльцевых зерен, производимых микроспорангием (из одного или разных цветов).

Семяпочки внутри завязи имеют все необходимые питательные вещества для поддержки развития эмбриона, семян и плодов - процесса, который происходит после опыления и оплодотворения семяпочки пыльцевым зерном.

Произведенные таким образом семена можно рассредоточить различными способами, и после прорастания они образуют новый спорофит, который может повторить свой жизненный цикл.

Примеры видов сперматофитов

Сперматофиты - чрезвычайно разнообразные растения с очень разными жизненными циклами, формами, размерами и образами жизни.

К этой группе принадлежат все известные нам цветущие растения, практически все растения, которые мы потребляем в пищу, а также большие и величественные деревья, из которых состоят леса и джунгли, поддерживающие жизнь животных.

- Яблоня, характерная для осеннего сезона во многих сезонных странах, относится к виду Malus domestica , входит в подразделение Magnoliophyta и отряд Rosales.

- Pinus mugo - это вид кустарниковой сосны, произрастающей в Альпах, из которой извлекаются некоторые соединения с отхаркивающими, противоастматическими и дезинфицирующими свойствами.

- Хлеб, который человек потребляет ежедневно, сделан из муки, произведенной из семян пшеницы, вида покрытосеменных, принадлежащих к роду Triticum и называемого Triticum aestivum .

Эволюция сперматофитов

Эволюция семенных растений тесно связана с эволюцией двух структур: семян и пыльцевых зерен.

- Эволюция семян

Эволюция семян - это процесс, который происходил в несколько этапов, но точная их последовательность не известна, и могло случиться так, что два или более происходили одновременно. Далее представлены «шаги» эволюции семян, как предлагают некоторые авторы:

1-Гетероспория

Термин относится к образованию двух типов гаплоидных спор (с половиной хромосомной нагрузки растения, давшего их происхождение) внутри двух разных спорангиев.

- Мегаспоры: большие и маленькие по количеству, образуются мейозом в структуре, известной как мегаспорангий. Каждая мегаспора развивается внутри женского гаметофита, в котором обнаружены архегонии.

- Микроспоры: продукты мейоза микроспорангия. Микроспоры происходят от мужского гаметофита, в котором обнаружены антеридии.

Это считается одним из важнейших «шагов» в эволюции сперматофитов, потому что наследственное состояние состояло из гомоспориума, то есть образования только одного типа спор (равных спор).

2-Эндоспория

Помимо образования двух разных типов спор, у сперматофитов развилось еще одно состояние, известное как эндоспория, которое заключается в полном развитии женского гаметофита внутри исходной стенки спор.

Наследственное состояние, известное как «экзоспория», связано с прорастанием спор и их ростом в качестве внешнего гаметофита.

3-Уменьшение количества мегаспор

Семенные растения характеризуются производством одной мегаспоры, и считается, что эта характеристика развивалась двояко.

Первоначально они должны были приобрести способность уменьшать количество клеток мейоза в мегаспорангии до одной; Важно отметить, что каждая из этих клеток известна как материнская клетка мегаспороцитов или мегаспор.

После мейоза один диплоидный мегаспороцит дает 4 гаплоидных мегаспоры. Три из этих мегаспор «прерываются», оставляя одну функциональную мегаспору, которая увеличивается в размере, что коррелирует с увеличением размера и питательных ресурсов в мегаспорангии.

4-Удержание мегаспоры

Одним из наследственных условий или характеристик сперматофитов является то, что мегаспора высвобождается из мегаспорангия, что изменилось в этой группе, поскольку у этих растений мегаспора, однажды образовавшись, остается внутри мегаспорангия.

Это новое эволюционное «приобретение» сопровождалось, в свою очередь, уменьшением толщины клеточной стенки мегаспор.

5-Эволюция покровов

Многие авторы считают это одним из последних событий, произошедших в эволюции семенных растений. Это «покрытие» мегаспорангия специальной тканью, называемой покровом, которая почти полностью окружает его с выражением дистального конца.

Покровы вырастают из основания мегаспорангия, который во многих текстах можно назвать nucela.

Летописи окаменелостей показывают, что покров сначала развился как две отдельные доли, однако все семенные растения, существующие сегодня, имеют покров, состоящий из непрерывного покрытия, окружающего нуцелу, за исключением микропиле, которое является крайним. дистальный.

Микропиле является местом проникновения пыльцевых зерен или пыльцевой трубки во время оплодотворения мегаспоры, поэтому она активно участвует в этом процессе.

- Эволюция пыльцевых зерен

Эволюция семян непосредственно сопровождалась эволюцией пыльцевых зерен, но что такое пыльцевое зерно?

Пыльцевая пыльца - незрелый мужской эндоспорический гаметофит. Эндоспорий в этих структурах развивался аналогично тому, что происходило в семенах, поскольку он вовлекал развитие мужского гаметофита внутри стенок спор.

Они незрелые, потому что, когда они выпущены, они еще не полностью дифференцированы.

В отличие от других типов растений, как обсуждалось выше, пыльцевые зерна сильно отличаются от мегаспор. Это очень маленькие мужские гаметофиты, состоящие из нескольких клеток.

После выхода из микроспорангия пыльцевые зерна должны быть доставлены к микропиле семяпочки, чтобы произошло оплодотворение. По предковому характеру опыление было анемофильным (опыление ветром).

Попав в контакт с яйцеклеткой, мужской гаметофит завершает свое развитие путем деления путем митоза и дифференциации. Из него вырастает экзоспорическая пыльцевая трубка (вне споры), которая функционирует как орган для поглощения питательных веществ вокруг спорофитной ткани.

Пыльцевая трубка

Все существующие сегодня семенные растения имеют мужские гаметофиты, способные образовывать пыльцевую трубку вскоре после контакта с тканью мегаспоры (нуцела). Формирование пыльцевой трубки известно как сифоногамия.

В дополнение к функции органа для поглощения пищи, пыльцевая трубка выполняет функцию доставки сперматозоидов к «яйцеклетке» яйцеклетки.

Ссылки

1. Мерриам-Вебстер. (Й). Сперматофит. В словаре Merriam-Webster.com. Получено 7 апреля 2020 г. с сайта merriam-webster.com.
2. Nabors, MW (2004). Введение в ботанику (№ 580 N117i). Пирсон.
3. Симпсон, MG (2019). Систематика растений. Академическая пресса.
4. Рэйвен, PH, Эверт, РФ, и Эйххорн, SE (2005). Биология растений. Macmillan.
5. Вестоби, М., и Райс, Б. (1982). Эволюция семенных растений и включенная приспособленность тканей растений. Эволюция, 36 (4), 713-724.