Hạt trần là loài thực vật có hạt cổ xưa nhất của hành tinh chúng ta. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của động vật hoang dã và tiếp tục chiếm một vị trí quan trọng trong sự sống của Trái đất. Chúng ta nổi tiếng với vân sam, thông, linh sam, thuja, thủy tùng hoặc cây thông và ít được biết đến với velvichia, saga hoặc ginkgo - tất cả chúng đều là đại diện của nhóm được gọi là "Hạt trần". Chúng ta sẽ xem xét cấu trúc và sự tái tạo của chúng ở phần sau của bài viết.
Nguồn gốc và tuổi tác
Cây hạt trần có tuổi đời 350 triệu năm. Chúng xuất hiện trong kỷ Devon thượng (Paleozoi) và đến đầu kỷ Mesozoi thì đã đạt đến đỉnh cao. Có lẽ, nguồn gốc của chúng gắn liền với sự tiến hóa dần dần của bào tử - dương xỉ. So với chúng, loài thực vật mới đã có noãn và hạt phấn tham gia trực tiếp vào quá trình hình thành hạt. Cây hạt trần có một số ưu điểm:
- sinh sản diễn ra mà không cónước tham gia;
- vỏ hạt và cung cấp chất dinh dưỡng đảm bảo sự an toàn của cây con.
Vì những lý do này, chỉ sau một thời gian ngắn, lớp phủ xanh của hành tinh chủ yếu là cây hạt trần, cấu trúc và sự sinh sản của chúng đã góp phần vào sự phát triển thành công của các vùng lãnh thổ và hốc sinh thái mới.
Tính năng xây dựng
Thực vật được đặt tên chủ yếu mọc ở dạng cây gỗ và cây bụi, thường xanh - thường xanh và hiếm khi - rụng lá. Đôi khi chúng có thể đạt đến kích thước khổng lồ (cây tùng, cây tuyết tùng). Phần lớn các lá của chúng có hình kim hoặc có vảy. Chúng được gọi là kim và chứa các đoạn nhựa.
Gỗ chiếm phần lớn thân cây. Nó chứa các tế bào chết rỗng với các bức tường đục lỗ - khí quản. Sự hiện diện của chúng là dấu hiệu đặc trưng cho nhóm thực vật này. Thông qua chúng, dòng nước đi lên từ gốc đến lá được thực hiện.
Ngoài khí quản, gỗ của cây hạt trần còn chứa các ống dẫn nhựa. Vì vậy, các đại diện của thực vật thuộc nhóm này dễ dàng được nhận ra bởi mùi lá kim thơm. Nhựa tẩm vào gỗ, giúp gỗ không bị thối rữa. Do đó, có rất nhiều người sống trăm tuổi trong số các cây lá kim. Ví dụ, một số sequoias khoảng 3.000 năm tuổi.
Lợi thế tiến hóa quan trọng nhất mà thực vật hạt trần có được là sinh sản mà không có sự tham gia của ẩm ướt và sự hiện diện của các thành tạo đóng vai trò như cơ quan sinh sản.
Cơ quan sinh sản của cây hạt trần
Không có hoa là đặc điểm chính của cây hạt trần. Sự sinh sản của những cây này xảy ra với sự tham gia của các tế bào hình nón, hay còn gọi là strobilus. Các thành tạo này rất dễ nhận ra trên thông, vân sam, linh sam, thông rụng lá và các đại diện khác của cây lá kim. Chúng có thể được gọi là cơ quan sinh sản hữu tính.
Thông thường các tế bào hình nón có giới tính khác nhau - chúng có thể là đực và cái và nằm trên cùng một cây (đơn tính) hoặc trên những cây khác nhau (đơn tính), khác nhau về kích thước và màu sắc.
Chồi đực được gọi là microstrobils, và chồi cái được gọi là megastrobils. Strobila là một chồi được rút ngắn và sửa đổi, trên đó có các cành lá - lá đã được sửa đổi. Phấn hoa chín trong microstrobiles. Trong megastrobils - noãn.
Đặc điểm sinh sản của cây hạt trần
Thông thường, quá trình sinh sản của cây hạt trần được xem xét trên ví dụ của cây thông Scotch. Đây là một loài thực vật đơn tính cùng gốc, tức là các nón đực và nón cái phát triển trên cùng một cây. Đầu tiên trong số chúng lớn hơn, có màu hơi đỏ. Cái thứ hai nhỏ, hơi xanh hoặc hơi xanh.
Sơ đồ nhân giống của cây hạt trần khá đơn giản. Khi phấn hoa trưởng thành ở dạng microstrobiles, nó sẽ tràn ra ngoài, phát tán theo gió và có thể di chuyển rất xa. Để làm được điều này, mỗi hạt phấn hoa được trang bị một thiết bị đặc biệt - túi phấn. Các hạt bụi rơi trên các noãn phát triển trên megastrobiles. Đây là cách thụ phấn xảy ra.
Thường thì rơi vào cuối mùa xuân hoặc đầu mùa hè. thụ phấnnón cái đóng lại, vảy của chúng dính vào nhau bằng nhựa. Sự thụ tinh xảy ra ở các noãn bên trong các nón đóng.
Cách thụ tinh xảy ra
Bên trong noãn là túi giao tử cái hay còn gọi là túi phôi, trải qua một số giai đoạn trưởng thành. Phấn hoa đi vào lối vào hạt phấn của noãn, nó bắt đầu nảy mầm thành ống phấn về phía archegonium (từ tiếng Hy Lạp arche - "bắt đầu", đã biến mất - "tử cung của mẹ"). Hình thành này chứa một quả trứng. Tổng cộng, hai trong số chúng phát triển trong noãn, nhưng chỉ một trong số chúng trải qua quá trình thụ tinh.
Vào thời điểm đó, hai tinh trùng đã trưởng thành trong hạt phấn và bắt đầu di chuyển dọc theo ống phát triển. Khi một trong hai tinh trùng gặp trứng, quá trình thụ tinh sẽ xảy ra. Tinh trùng thứ hai chết. Sau sự hợp nhất của hai tế bào mầm, một phôi hạt được hình thành - hợp tử. Noãn tự chuyển thành hạt. Nảy mầm, nó sẽ sử dụng nguồn cung cấp chất dinh dưỡng.
Đây là cách cây hạt trần sinh sản. Sơ đồ của quá trình này được hiển thị trong ảnh.
Ripation và phát tán hạt giống
Sau khi quá trình thụ tinh diễn ra, sự trưởng thành của hạt bắt đầu. Ở cây thông Scots, cả hai quá trình này đều kéo dài trong 2 năm. Khi chín, nón bị hóa gỗ và đổi màu. Dần dần, vảy của chúng mở ra và hạt rơi ra khỏi chúng.
Cây hạt trần không hình thành quả. Nhưng để lan rộng rakhoảng cách xa, các hạt có sự thích nghi đặc biệt - phát triển ngoài màng mộng, dễ dàng bị gió cuốn đi.
Nếu điều kiện bên ngoài không thuận lợi cho việc nảy mầm, hạt có thể nghỉ một thời gian dài trước điều kiện nhiệt độ tối ưu. Chính những đặc điểm này đã cho phép cây hạt trần tiếp cận với số lượng loài cao và phát tán trên diện rộng.
Số lượng loài và đại diện
Nhóm được mô tả có khoảng 600-700 loài. Không phải tất cả chúng đều tồn tại cho đến ngày nay, một số đại diện chỉ tồn tại ở dạng hóa thạch. Ví dụ:
- cordaite;
- bennetite;
- hạt cây dương xỉ.
Phần còn lại của các đại diện phân bố trên toàn cầu và phát triển ở tất cả các vùng khí hậu: từ nhiệt đới phía nam (cây cao lương) đến các vĩ độ phía bắc lạnh giá (tuyết tùng, cây thông, vân sam, thông).
Đại diện cổ xưa nhất của thực vật hạt trần tồn tại cho đến ngày nay, là Ginkgo Biloba (cây bạch quả). Loài thực vật này được gọi là hóa thạch sống, vì nó đã phát triển trên hành tinh kể từ thời đại Trung sinh, bằng chứng là rất nhiều dấu ấn trong trầm tích của đá cổ đại.
Phát triển tiến hóa
Thực vật hạt trần đầu tiên phát sinh trong thời đại Cổ sinh có một số lợi thế cho phép chúng chiếm vị trí thống trị trên hành tinh vào thời điểm đó. Các tính năng mới tiến hóa này được gọi là aromorphose và cho phép bạn tiếp cậnmột trình độ mới trong việc phát triển các vùng lãnh thổ và các ngóc ngách sinh thái mới. Có một số đặc điểm mà cây hạt trần có:
- Sinh sản được thực hiện mà không có sự tham gia của môi trường nước. Điều này làm cho nó có thể tạo ra các khu vực rộng lớn trên đất liền.
- Sự thụ tinh xảy ra bên trong noãn và được bảo vệ khỏi các tác động bên ngoài - những đặc điểm sinh sản của cây hạt trần như vậy đảm bảo an toàn hơn cho cây tương lai.
- Sự xuất hiện của hạt giống có thể cung cấp cho phôi tương lai lớp vỏ bảo vệ (vỏ hạt) và nguồn cung cấp thức ăn (nội nhũ), do đó, làm tăng số lượng thực vật trong nhóm này.
Chính những đặc điểm này đã phân biệt chúng với tổ tiên của chúng - cây dương xỉ. Giai đoạn tiếp theo, và ngày nay là giai đoạn cuối cùng của quá trình phát triển tiến hóa của thế giới thực vật là sự xuất hiện của thực vật hạt kín.
Ý nghĩa của cây hạt trần
Vai trò của cây hạt trần khó có thể được đánh giá quá cao. Chính họ là những người lấp đầy khoảng một phần ba rừng trên thế giới liên quan đến việc lọc không khí và tái tạo oxy liên tục. Ngoài ra, sự xuất hiện và phân bố rộng rãi của các loài thực vật sản xuất oxy trên hành tinh đã dẫn đến sự xuất hiện của các sinh vật khác có thể sử dụng khí này trong quá trình hô hấp của chúng.
Cây lá kim là nguồn cung cấp gỗ chính cho các lĩnh vực khác nhau của đời sống con người. Nguyên liệu thô này được sử dụng tích cực trong sản xuất đồ nội thất, xây dựng, sản xuất tàu biển và các lĩnh vực chiến lược quan trọng khác của hoạt động kinh tế. Sợi gỗ vân sam đặc biệt có giá trị trong sản xuất các loại giấy chất lượng cao.
Hạt trần được sử dụng rộng rãi trong y học. Các chất đặc biệt - phytoncides, được tiết ra bởi hầu hết tất cả các cây lá kim, có thể làm sạch không khí khỏi các vi khuẩn gây bệnh. Vì lý do này, hầu hết các viện điều dưỡng và khu nghỉ dưỡng sức khỏe được xây dựng trên lãnh thổ của các khu rừng lá kim. Liệu pháp như vậy có thể làm giảm hoặc loại bỏ đáng kể nhiều bệnh phổi.
