Gymnosperm (Deutsch)

Allgemeine Merkmale

In allen lebenden Gymnospermgruppen repräsentiert der sichtbare Teil des Pflanzenkörpers (dh der wachsende Stamm und die Zweige) den Sporophyten oder asexuellen. Generation, anstatt der Gametophyten oder sexuellen Generation. Typischerweise hat ein Sporophyt einen Stamm mit Wurzeln und Blättern und trägt die Fortpflanzungsstrukturen. Gymnospermen enthalten als Gefäßpflanzen zwei leitende Gewebe, das Xylem und das Phloem. Das Xylem leitet Wasser und Mineralien von den Wurzeln zum Rest der Pflanze und bietet auch strukturelle Unterstützung. Das Phloem verteilt die in den Blättern hergestellten Zucker, Aminosäuren und organischen Nährstoffe auf die nicht-photosynthetischen Gewebe der Pflanze.

In den meisten Gymnospermen enthalten die männlichen Pollenzapfen, die als Mikrostrobili bezeichnet werden, reduzierte Blätter, die als Mikrosporophylle bezeichnet werden. Mikrosporangien oder Pollensäcke werden auf den unteren Oberflächen der Mikrosporophylle getragen. Die Anzahl der Mikrosporangien kann von zwei bei vielen Nadelbäumen bis zu Hunderten bei einigen Cycads variieren. Innerhalb der Mikrosporangien befinden sich Zellen, die sich meiotisch teilen, um haploide Mikrosporen zu produzieren.

Die Gametophytenphase beginnt, wenn die Mikrospore, während sie sich noch im Mikrosporangium befindet, zu keimen beginnt, um den männlichen Gametophyten zu bilden. Ein einzelner Mikrosporenkern teilt sich durch Mitose, um einige Zellen zu produzieren. In diesem Stadium wird der männliche Gametophyt (als Pollenkorn bezeichnet) abgestoßen und durch Wind oder Insekten transportiert.

Weibliche ovulierte Zapfen, Megastrobili genannt, können auf derselben Pflanze getragen werden, die Mikrostrobili trägt (wie bei Nadelbäumen). oder auf getrennten Pflanzen (wie bei Cycads und Ginkgo). Ein Megastrobilus enthält viele Schuppen, Megasporophylle genannt, die Megasporangien enthalten. Innerhalb jedes Megasporangiums wird eine einzelne Zelle meiotisch geteilt, um vier haploide Megasporen zu produzieren, von denen drei typischerweise degenerieren. Die verbleibende Megaspore unterliegt einer Mitose, um den weiblichen Gametophyten zu bilden. Wenn sich die Anzahl der freien Kerne vervielfacht, dehnen sich die Megasporangium- und Megasporenwand aus. Zu diesem Zeitpunkt ist die Eizelle zur Befruchtung bereit.

Bevor jedoch eine Befruchtung stattfinden kann, muss der reife männliche Gametophyt (das Pollenkorn) zum weiblichen Gametophyten transportiert werden – der Bestäubungsprozess. In vielen Gymnospermen sickert ein klebriges „Bestäubungströpfchen“ aus einem winzigen Loch im weiblichen Megasporangium, um Pollenkörner aufzufangen. Das Tröpfchen wird dann zur Befruchtung in das Megasporangium resorbiert. Bei anderen Arten setzt sich das Pollenkorn auf der Oberfläche des Megasporangiums ab. Dort entwickelt sich der männliche Gametophyt weiter. Ein Pollenschlauch tritt aus dem Korn aus und wächst durch das Megasporangium in Richtung der mehrzelligen eihaltigen Struktur, die als Archegonium bezeichnet wird. Das Ei und die Spermien reifen weiter, wobei der Kern des letzteren zusätzliche Teilungen durchläuft, was zu zwei Männchen führt Gameten oder Spermien. Interessanterweise sind Cycads und Ginkgo die einzigen Samenpflanzen mit Flagellenspermien. Wenn der Pollenschlauch das Archegonium erreicht, sind sowohl die Eizelle als auch die Spermien voll ausgereift und die Eizelle kann befruchtet werden.

Bei Gymnospermen stirbt ein Kern, wenn die Kerne der beiden Spermien auf die Eizelle treffen, und der andere verbindet sich mit dem Eikern, um eine diploide Zygote zu bilden Das Ei wird einer Mitose unterzogen, um die Entwicklung einer neuen Sporophytengeneration zu beginnen – des mehrzelligen Embryos des Samens. Nahrung für den sich entwickelnden Embryo liefert der massive stärkegefüllte weibliche Gametophyt, der ihn umgibt. Das Zeitintervall zwischen Bestäubung und Reifung des Embryos zu einer neuen Sporophytengeneration variiert zwischen verschiedenen Gruppen und reicht von einigen Monaten bis über einem Jahr (z. B. bei Kiefern).

Bei Gymnospermen wie Cycads und Ginkgo, die Samenschale ist als Sarcotesta bekannt und besteht aus zwei Schichten. Die Sarcotesta ist in Cycads oft hell gefärbt und die Sarcotesta von Ginkgo-Samen riecht im reifen Zustand übelriechend. Die Samen einiger Nadelbäume haben eine dünne flügelartige Struktur, die die Verteilung des Samens unterstützen kann. Andere, wie Eiben, haben eine fleischige Struktur, die als Aril bekannt ist und den Samen umgibt. Die Wacholderkegel sind fleischig und werden häufig von Vögeln gefressen.

Zum Zeitpunkt der Reife hat ein Gymnosperm-Embryo zwei oder mehr Samenblätter, sogenannte Keimblätter. Cycads, Ginkgo und Gnetophyten haben zwei Keimblätter im Embryo; Kiefer und andere Nadelbäume können mehrere haben (acht sind üblich; einige haben bis zu 18).Bei Cycads und Ginkgo verbleiben die Keimblätter im Samen und dienen dazu, die Nahrung des weiblichen Gametophyten zu verdauen und vom sich entwickelnden Embryo aufzunehmen. Nadelbaumkeimblätter treten typischerweise aus dem Samen aus und werden photosynthetisch.