Gymnospermen zijn bloemloze planten die kegels en zaden produceren. De term gymnosperm betekent letterlijk 'naakt zaad', omdat gymnosperm zaden niet ingekapseld zijn in een eierstok. In plaats daarvan zitten ze bloot op het oppervlak van bladachtige structuren die schutbladen worden genoemd. Gymnospermen zijn vaatplanten van het subdomdom Embyophyta en omvatten coniferen, cycaden, ginkgoes en gnetophytes. Enkele van de meest herkenbare voorbeelden van deze houtachtige struiken en bomen zijn dennen, sparren, sparren en ginkgo's. Gymnospermen zijn er in overvloed gematigd bos en boreale bossen biomen met soorten die vochtige of droge omstandigheden kunnen verdragen.
in tegenstelling tot bedektzadigen, gymnospermen produceren geen bloemen of fruit. Ze worden verondersteld de eerste vaatplanten te zijn die het land bewonen dat in de Trias ongeveer 245-208 miljoen jaar geleden verscheen. De ontwikkeling van een vaatstelsel in staat om water door de plant te transporteren, waardoor gymnosperm landkolonisatie mogelijk werd. Vandaag zijn er meer dan duizend soorten gymnospermen die tot vier hoofddivisies behoren:
Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophytaen Gnetophyta.De Coniferophyta divisie bevat naaldbomen, die de grootste variëteit aan soorten onder gymnospermen hebben. Meest naaldbomen zijn groenblijvend (behouden hun bladeren het hele jaar door) en omvatten enkele van de grootste, hoogste en oudste bomen op de planeet. Voorbeelden van coniferen zijn dennen, sequoia's, sparren, hemlocksparren en sparren. Coniferen zijn een belangrijke economische bron van hout en producten, zoals papier, die worden ontwikkeld op basis van hout. Gymnosperm hout wordt beschouwd als zachthout, in tegenstelling tot het hardhout van sommige angiospermen.
Het woord conifeer betekent "kegel-drager", een onderscheidend kenmerk dat coniferen gemeen hebben. Kegels huisvesten de mannelijke en vrouwelijke reproductieve structuren van coniferen. De meeste coniferen zijn monoecious, wat betekent dat zowel mannelijke als vrouwelijke kegels aan dezelfde boom kunnen worden gevonden.
Een ander gemakkelijk identificeerbaar kenmerk van naaldbomen is hun naaldachtige bladeren. Verschillende conifeerfamilies, zoals Pinaceae (dennen) en Cupressaceae (cipressen), onderscheiden zich door het type bladeren dat aanwezig is. Dennen hebben enkele naaldachtige bladeren of naaldblad-clutters langs de stengel. Cipressen hebben platte, schaalachtige bladeren langs de stengels. Andere coniferen van het geslacht Agathis hebben dikke, elliptische bladeren en coniferen van het geslacht Nageia hebben brede, platte bladeren.
Coniferen zijn opvallende leden van het taiga-bosbioom en hebben aanpassingen voor het leven in de koude omgeving van boreale bossen. De lange, driehoekige vorm van de bomen zorgt ervoor dat sneeuw gemakkelijker van de takken valt en voorkomt dat ze breken onder het gewicht van het ijs. De naaldbladconiferen hebben ook een wasachtige laag op het bladoppervlak om waterverlies in het droge klimaat te voorkomen.
De Cycadophyta verdeling van gymnospermen omvat cycaden. Cycaden komen voor in tropische bossen en subtropische gebieden. Deze groenblijvende planten hebben een veerachtige bladstructuur en lange stengels die de grote bladeren over de dikke, houtachtige stam verspreiden. Op het eerste gezicht lijken cycaden op palmbomen, maar ze zijn niet aan elkaar gerelateerd. Deze planten kunnen vele jaren leven en hebben een langzaam groeiproces. De King Sago-palm kan bijvoorbeeld tot 50 jaar duren om 10 voet te bereiken.
In tegenstelling tot veel coniferen, produceren cycadbomen alleen mannelijke kegels (produceren stuifmeel) of vrouwelijke kegels (produceren eitjes). Vrouwelijke kegelproducerende cycaden zullen alleen zaden produceren als er een mannetje in de buurt is. Cycaden vertrouwen voornamelijk op insecten voor bestuiving, en dieren helpen bij het verspreiden van hun grote, kleurrijke zaden.
Ginkgo biloba zijn de enige overlevende planten van de Ginkgophyta verdeling van gymnospermen. Tegenwoordig zijn natuurlijk groeiende ginkgo-planten exclusief voor China. Ginkgoes kunnen duizenden jaren leven en worden gekenmerkt door waaiervormige, bladverliezende bladeren die geel worden in de herfst. Ginkgo biloba zijn vrij groot, met de hoogste bomen die 160 voet bereiken. Oudere bomen hebben dikke stammen en diepe wortels.
Ginkgo's gedijen in goed zonovergoten gebieden die veel water ontvangen en veel bodemafvoer hebben. Net zoals cycaden, produceren ginkgo-planten mannelijke of vrouwelijke kegels en hebben spermacellen die gebruiken flagella om naar het ei in de vrouwelijke eitje te zwemmen. Deze duurzame bomen zijn brandwerend, ongediertebestendig en ziektebestendig, en ze produceren chemicaliën waarvan wordt gedacht dat ze medicinale waarde hebben, waaronder verschillende flavinoïden en terpenen met antioxiderende, ontstekingsremmende en antimicrobiële eigenschappen.
De gymnosperm-divisie Gnetophyta heeft een klein aantal soorten (65) gevonden binnen drie geslachten: Ephedra, Gnetumen Welwitschia. Veel van de soort van het geslacht Ephedra zijn struiken die gevonden kunnen worden in woestijngebieden van Amerika of in de hoge, koele gebieden van de Himalaya-bergen in India. Zeker Ephedra soorten hebben geneeskrachtige eigenschappen en zijn de bron van het decongestivum efedrine. Ephedra soorten hebben slanke stengels en schaalachtige bladeren.
Gnetum soorten bevatten enkele struiken en bomen, maar de meeste zijn bosrijke wijnstokken die rond andere planten klimmen. Ze bewonen tropische regenwouden en hebben brede, platte bladeren die lijken op de bladeren van bloeiende planten. De mannelijke en vrouwelijke reproductieve kegels bevinden zich op afzonderlijke bomen en lijken vaak op bloemen, hoewel ze dat niet zijn. De vasculaire weefselstructuur van deze planten is ook vergelijkbaar met die van bloeiende planten.
Welwitschia heeft een enkele soort, W. Mirabilis. Deze planten leven alleen in de Afrikaanse woestijn van Namibië. Ze zijn zeer ongebruikelijk in zoverre dat ze een grote stengel hebben die dicht bij de grond blijft, twee grote gebogen bladeren die tijdens het groeien in andere bladeren splitsen, en een grote, diepe penwortel. Deze plant is bestand tegen de extreme hitte van de woestijn met hoogtes van 50 ° C (122 ° F), evenals het gebrek aan water (jaarlijks 1-10 cm). Mannetje W. Mirabilis kegels zijn fel gekleurd, en zowel mannelijke als vrouwelijke kegels bevatten nectar om insecten aan te trekken.
In de gymnosperm levenscyclus wisselen planten af tussen een seksuele fase en een aseksuele fase. Dit type levenscyclus staat bekend als afwisseling van generaties. Gameteproductie vindt plaats in de seksuele fase of gametophyte generatie van de cyclus. Sporen worden geproduceerd in de aseksuele fase of sporophyte generatie. In tegenstelling tot in niet-vasculaire planten, de dominante fase van de plantenlevenscyclus voor vaatplanten is de sporophtye-generatie.
In gymnospermen wordt de plantsporofyt herkend als het grootste deel van de plant zelf, inclusief wortels, bladeren, stengels en kegels. De cellen van de plant sporophyte zijn diploïde en bevatten twee complete sets van chromosomen. De sporophyte is verantwoordelijk voor de productie van haploïde sporen door het proces van meiosis. Met een complete set chromosomen ontwikkelen sporen zich tot haploïde gametophytes. De plantengametophytes produceren mannelijk en vrouwelijk gameten die zich verenigen bij bestuiving om een nieuwe diploïde zygoot te vormen. De zygote rijpt in een nieuwe diploïde sporofyt, waardoor de cyclus wordt voltooid. Gymnospermen brengen het grootste deel van hun levenscyclus door in de sporofytfase en de gametofytgeneratie is volledig afhankelijk van de sporofytgeneratie om te overleven.
Vrouwelijke gameten (megaspores) worden geproduceerd in gametofytstructuren genaamd archegonia gelegen in ovule kegels. Mannelijke gameten (microsporen) worden geproduceerd in stuifmeel kegels en ontwikkelen zich tot stuifmeelkorrels. Sommige gymnosperm-soorten hebben mannelijke en vrouwelijke kegels op dezelfde boom, terwijl anderen afzonderlijke mannelijke of vrouwelijke kegel producerende bomen hebben. Om bestuiving te laten plaatsvinden, moeten gameten met elkaar in contact komen. Dit gebeurt meestal via de overdracht van wind, dieren of insecten.
Bevruchting in gymnospermen treedt op wanneer pollenkorrels in contact komen met de vrouwelijke eicel en ontkiemen. Spermacellen vinden hun weg naar het ei in de eicel en bevruchten het ei. In coniferen en gnetophyten hebben zaadcellen geen flagella en moeten ze het ei bereiken via de vorming van een pollenbuis. In cycaden en ginkgo's zwemt het flagellated sperma naar het ei voor bevruchting. Bij bevruchting ontwikkelt de resulterende zygoot zich in het zaad van de gymnosperm en vormt een nieuwe sporofyt.
Asaravala, Manish, et al. "Triasperiode: tektoniek en paleoklimaat." Tektoniek van het Trias, University of Califonia Museum of Paleontology, www.ucmp.berkeley.edu/mesozoic/triassic/triassictect.html.
Frazer, Jennifer. "Zijn Cycads sociale planten?" Wetenschappelijk Amerikaans blognetwerk, 16 okt. 2013, blogs.scientificamerican.com/artful-amoeba/are-cycads-social-plants/.
Pallardy, Stephen G. "The Woody Plant Body." Fysiologie van houtachtige planten, 20 mei 2008, pp. 9–38., Doi: 10.1016 / b978-012088765-1.50003-8.
Wagner, Armin, et al. "Lignificatie en lignine-manipulaties in coniferen." Vooruitgang in botanisch onderzoekvol. 61, 8 juni 2012, pp. 37–76., Doi: 10.1016 / b978-0-12-416023-1.00002-1.