Kako su biljke „otkrile“ sjemenku - Evolucija golosjemenjača
Bujad i poljska preslica, smreka i jela ili maslačak i borovnice. Sve su to biljke, no svaka od njih živi u drugačijem okolišu i razlikuje se od drugih biljaka. Papratnjače poput bujadi i poljskih preslica nalazimo samo uz vodu i/ili na vlažnim staništima, a biljke poput smreke, jele, maslačka i borovnice nalazimo posvuda po svijetu.
Ovdje ćemo naučiti zašto su neke kopnene biljke ograničene samo na život blizu vode i vlažna staništa, dok druge biljke mogu naseljavati gotovo sve kutke našega planeta.
Što je novo kod golosjemenjača?
Da bi osvojile kopno, biljke su morale uvesti nekoliko novosti u svoju građu; čvrstu stabljiku s provodnim žilama, korijen, list i kutikulu. Te su osobine omogućile biljkama život na kopnu, one su bile neophodne za sprečavanje gubitka vode. Međutim, te nove osobine nisu bile dovoljne za naseljavanje svih kopnena staništa, već samo ona vlažnija ili uz vodu. Zašto?
Sjetimo se, u vrijeme naseljavanja kopna, rasprostranjivanje biljnih spolnih stanica (gameta) bilo je u potpunosti vezano za vodu. Da bi došlo do oplodnje, muške gamete (spermatozoidi) trebale su vodu kako bi mogle „doplivati“ do nepokretne ženske gamete (jajne stanice). Na takav se način danas razmnožavaju papratnjače (bujad i oslad), koje imaju pravu građu kopnenih biljaka, ali žive samo na vlažnim staništima jer se bez vode ne mogu razmnožavati. Dakle, da bi mogle osvojiti sva staništa, biljke su morale pronaći učinkovit način na koji će se razmnožavati neovisno o vodi.
Golosjemenjače su u tome uspjele, pronašle su sjemeni zametak (sjemenku).
Krajem devona (prije otprilike 350 milijuna godina) započeo je razvoj sjemenjača – biljaka koje imaju sjemeni zametak.
Kopno u devonu - biljke su morale uvesti brojne prilagodbe za život izvan vode
Sjemeni zametak je posebni organ u kojem su ženske gamete zaštićene ovojem (integumentom). Osim sjemenog zametka (budućeg sjemena), biljke su razvile novi način na koji muške gamete dolaze do jajne stanice: kada polenovo (peludno) zrno dođe u kontakt sa sjemenim zametkom, ono proklije u malu cjevčicu kroz koju muške spolne stanice prolaze do jajne stanice. Te dvije inovacije omogućile su zaštićeniji proces nastanka sjemenke (jer se oplodnja odvija u zaštićenom odjeljku na matičnoj biljci), te su omogućile biljkama da se razmnožavaju neovisno o vodi. Dakle, razvojem sjemenog zametka i novog mehanizma oplodnje, biljke su napokon mogle naseliti gotovo sva kopnena staništa.
Najstariji pronađeni predak današnjih sjemenjača je Runcaria (slika lijevo: crtež sjemenog zametka) iz srednjeg devona, a prve prave sjemenjače bile su paprati sa sjemenkama (pteridosperme). Iako se nazivaju papratima, te biljke nisu bile prave paprati, već su imale listove koji su sličili listovima paprati. Krajem devona (prije 360 milijuna godina) pojavljuje se skupina iz kojih su se poslije razvile današnje golosjemenjače (na latinskom Gymnosperma). Prisjetimo se, golosjemenjače su skupina biljaka kojoj pripadaju smreka, jela, bor, čempres, ariš, cedar, tisa, ali i biljke koje ćete na ovim prostorima prije vidjeti u botaničkim vrtovima nego u šumi: ginko, južnoamerička vrsta araukarija, mamutovci - najveća stabala današnjice ili pak velvičija - vrstu iz afričke pustinje Kalahari.
Sjemeni zametak golosjemenjača je „gol“, tj. u izravnom dodiru s okolišem te su po tome golosjemenjače dobile ime. Ta osobina ih razlikuje od druge skupine sjemenjača koja se razvila kasnije, a kod koje je sjemeni zametak „zatvoren“, skriven unutar plodnice. Naravno, riječ je o kritosjemenjačama - biljkama koje su danas najprilagođenije životu na kopnu. O njima ćemo detaljnije uskoro.
Golosjemenjače jela
Ginkgo
