A nyitvatermők és a kettős megtermékenyítés

A nyitvatermők, vagy más néven magvas növények (Spermatophyta), a növényvilág egyik nagy csoportját alkotják. Ezek az ősi növények mintegy 350 millió évvel ezelőtt, a késő devonban alakultak ki, első képviselőik a mára kihalt magvaspáfrányok (Pteridospermae) voltak. Ezen fajok alakítottak ki először olyan megtermékenyítő mechanizmust, amelyhez nem volt szükség vízre, mivel a szél porozta be őket.

A nyitvatermők a virágos növények vagy magvas növények (Spermatophyta) egyik nagy csoportja. A nyitvatermőket a legutóbbi időkig egységes törzsnek tartották (Gymnospermatophyta vagy Gymnospermae), a legújabb genetikai alapú osztályozások azonban nem használják többé rendszertani kategóriaként, mivel a kihalt fajokat is figyelembe véve parafiletikus lenne. Jelenleg négy monofiletikus törzsbe sorolják őket. A nyitvatermők mintegy 300 millió évvel ezelőtt terjedtek el a Földön.

A nyitvatermők általános jellemzői

A nyitvatermők elnevezésüket onnan kapták, hogy virágaikban a termőlevél nem zárul magházzá, a magkezdemények szabadon ülnek a termőleveleken. Fás szárúak, fák vagy cserjék, ritka kivétellel örökzöldek. Többnyire kis felületű pikkely- vagy tűleveleik vannak, amelyeket vastag viaszos réteg borít. Ez a tulajdonság hozzájárul ahhoz, hogy keveset párologtatnak, és nem annyira érzékenyek a fagyokra és a hőségre. Ennek köszönhetően sok fajuk tág hő- és szárazságtűréssel rendelkezik, és jól bírják a vízhiányt - ún. állandó vízállapotú növények.

Leveleik nagyrészt örökzöldek (lombhullató például a Ginkgophyta törzs vagy a Larix fajok). A két forma közül a tűlevél az ősi, a pikkelylevél az újabban kifejlődött típus. Jól jelzi ezt, hogy a pikkelylevelű fajok magoncain a sziklevelek után először szinte mindig tűlevelek nőnek, és később váltják fel ezeket a pikkelylevelek - a fiatalkori tűleveles (úgynevezett retinospórás) állapot egyes esetekben évekig megmaradhat.

Fájukban a xilém még tracheidákat tartalmaz, csak a fejlettebb típusokban jelenik meg a trachea. A tracheidasejtek falvastagodása vermes és udvaros gödörkés. A floém rostasejt, háncsalapszövet és kevesebb rostacső, ez utóbbiak viszont kísérősejt nélkül állnak.

A nyitvatermők szaporodása és a megtermékenyítés

A nyitvatermők termős virágában a magkezdemények szabadon ülnek a termőleveleken. Virágaik egyszerű szerkezetűek, takaróleveleik nincsenek, virágzatba tömörülnek. Egyivarúak, ami azt jelenti, hogy csak egyféle ivarlevelet, porzót vagy termőt tartalmaznak. A virágpor a szél közvetítésével jut a termőlevélre. A magkezdeményekből a megtermékenyítés után magvak fejlődnek, a nyitvatermőknek nincs termésük. A nyitvatermők rendszerint egylakiak, tehát az egyedeken porzós és termős virágok is találhatók. Néhány fajuk kétlaki, amelyekben egy növényen csak egyféle virág fejlődik.

A nyitvatermők és a zárvatermők közötti különbségek

A zárvatermők (Angiospermatophyta) valószínűleg ősi, ma már kihalt nyitvatermőkből, leginkább a magvasharasztok csoportjából származhattak, de ez még nem bizonyított. A nyitvatermőkhöz képest több olyan tulajdonságot fejlesztettek ki, ami elterjedésük, fennmaradásuk és változatos kialakulásuk szempontjából sokkal előnyösebb. Ilyenek a kettős megtermékenyítés, a fejlettebb szállítószövetrendszer, a magkezdemény védettsége a zárt termő kialakulásával, a lágyszárúság létrejötte, és a valódi, színes virágtakarójú, rovarbeporzású virág kifejlődése, amely megtermékenyülése után változatos alakú, színű és ízű terméseket, álterméseket, gyümölcsöket hoz létre.

A megporzás során a pollenzsák (microsporangium) fala felreped, a virágporszem (microspora) kilép belőle, és a szél vagy a rovarok segítségével a magkezdeményre vagy a bibére jut. Itt pollentömlőt hajt, és az időközben benne keletkezett két spermasejt az embriózsákba jut.

Különbséget kell tenni a nyitvatermő és zárvatermő növények fejlődésmenete között:

Nyitvatermők (Gymnospermatophyta) megtermékenyítése

Virágjaik mindig egyivarúak, virágtakaró nélküliek, gyakoriak bennük a meddő pikkelylevelek. A porzós virágok rövid nyelű vagy nyeletlen porzólevelei (microsporophyllum) pollenzsák-csoportot zárnak magukba. A pollenzsákokban redukciós osztódással jönnek létre a két légzsákkal ellátott pollenszemek. Szélbeporzásúak. Termőleveleiken, amelyek tobozvirágzatot alkotnak, a nyeles vagy ülő magkezdemények szabadon helyezkednek el.

A magkezdeményben redukciós osztódással négy sejt keletkezik, de közülük csak egy marad meg. Ez számtartó osztódással több ezer magot, majd köréjük sejtfalakat alakít ki. Ezek alkotják a nőivarú gametofitont, amelyben több archegónium keletkezik. A pollenszem magja még a megporzás előtt osztódik, létrehozva a vegetatív és a protalliumsejtet. Ez utóbbi néhány sejtet előtelepet fejleszt, melyből csak az anteridiális sejt marad meg.

Az archegóniumok petesejtjeit a pollentömlőn behatoló hímivarsejtek termékenyítik meg. Az így kialakult zigótáknak csak egyikéből lesz csíra (embryo), amit az előtelepből keletkezett primer (haploid) táplálószövet (primer endospermium) vesz körül. Az embrió a maghéj által bezárt magban átmeneti időre nyugalomban marad. Csírázáskor sok sziklevelű nyitvatermő növény fejlődik belőle.

Zárvatermők (Angiospermatophyta) kettős megtermékenyítése

A zárvatermők megtermékenyítési folyamata hasonlít a nyitvatermőkéhez, de itt a termőlevél zárt, és belőle a magvakat védő szerv, a termés fejlődik. A pollen többnyire rovarok közvetítésével jut el a termő bibéjére. A virág kétivarú, egynemű lepel vagy különnemű (csészére ás pártára tagolódó) virágtakaró fedi. Kialakul a kettős megtermékenyítés. Az embrió csírázását a megtermékenyített központi vegetatív magból fejlődő triploid másodlagos magfehérje (secunder endospermium) teszi biztonságossá.

A megporzás során a virágpor a termőre, pontosabban annak csúcsi részére, a bibére jut. A bibén megtapadó virágpor két sejtet tartalmaz. Az egyik sejt a bibeszál laza szövetében egy csövet, ún. virágportömlőt képez. A virágpor másik sejtje kettéosztódik, így létrejön a két hím ivarsejt. A hím ivarsejtek a virágportömlőn keresztül jutnak a magkezdeményhez. A magkezdeményben található a petesejt és a központi sejt. Az egyik hím ivarsejt a petesejtet termékenyíti meg, a másik a központi sejttel olvad össze. A zárvatermők megtermékenyítését ezért kettős megtermékenyítésnek nevezik.

A megtermékenyített petesejtből, a zigótából fejlődik ki a csíra, vagyis a növényi embrió. A megtermékenyített központi sejtből a mag raktározó alapszövete alakul ki, amely a csírázás alatt a fejlődéshez szükséges tápanyagokkal látja el a fotoszintézisre még nem képes utódnövényt. A magkezdeményből fejlődő magot a magház falából kialakuló termésfal veszi körül. A termésfal védi a magot, és részt vesz annak terjesztésében is.

A zárvatermők virágszerkezete

A zárvatermők a legfejlettebb virágos növények. Virágaikban a termőlevelek összenövésével kialakul a termő, amelynek zárt magházában védetten fejlődnek a magkezdemények. A termőből a megporzás és a megtermékenyítés után termés jön létre. A zárvatermők virágszerkezete rendkívül változatos. Felépítése, alakja, illata és színe a megporzás körülményeitől függ.

• Rovarmegporzású növények: Virágaik színesek, feltűnőek, illatosak, nektárt termelnek, hogy vonzzák a megporzó rovarokat.
• Szélmegporzású növények: Virágaikban a takarólevelek nem feltűnőek, akár hiányozhatnak is. Nem termelnek nektárt, viszont nagyon sok virágport hoznak létre.

A zárvatermőkre rendkívül nagy alak- és formagazdagság jellemző. Evolúciójuk során a legkülönbözőbb környezeti feltételekhez alkalmazkodtak, virágszerkezetük mellett testfelépítésük is nagyon változatos. Leveleik többnyire nagy felületűek, széles levéllemezük nagymértékű fotoszintézist tesz lehetővé. Fás és lágy szárú képviselőik egyaránt vannak.

A zárvatermők virágaiban a termőlevelek összenövésével kialakul a termő, amelynek részei a bibe, a bibeszál és a magház. A magházban fejlődnek a magkezdemények. A hím ivarlevelek, a porzók porzószálból és portokból állnak. A zárvatermők virágaiban az ivarleveleket takarólevelek fogják közre. A takarólevelek állhatnak csésze- és sziromlevelekből, illetve lehetnek egyforma lepellevelek. Szerepük az ivarlevelek védelme, illetve a megporzás segítése. A zárvatermők virágai állhatnak önállóan vagy virágzatban. A növények rendszerint egylakiak, a kétlaki fajok száma kevés.

A nemzedékváltakozás

A szárazföldi növényvilágban általános egyedfejlődés-típus a nemzedékváltakozás, vagy más néven a kétszakaszos egyedfejlődés. Egy növény életében mindig megjelenik időben egymást követve annak kétféle kromoszóma számú formája. Az egyedfejlődésében mindig szabályszerűen megjelenik a haploid spórából kifejlődő, feles „n”-kromoszóma számú sejtekből álló, ivarszerveket és ivarsejteket létrehozó ivaros nemzedék a gametofiton. E nemzedék haploid ivarsejtjeinek egyesülésével létrejön egy diploid zigóta, amelyből mitotikus osztódásokkal egy 2n kromoszómás szervezet fejlődik ki. Ezen jönnek létre a diploid spóraanyasejtek, amelyek meiozissal haploid spórákat hoznak létre. Innen származik e diploid nemzedék neve: sporofiton.

A nyitvatermők elterjedése a földtörténet során

A nyitvatermők első képviselői több mint 300 millió évvel ezelőtt, a felső devonban jelentek meg, amikor az éghajlat egyre hűvösebbé és szárazabbá vált. A nyitvatermők jobban alkalmazkodtak ezekhez a környezeti feltételekhez, és fokozatosan kiszorították a víz- és hőigényesebb harasztok képviselőit az erdőségekből. Virágkorukat a földtörténeti középkorban élték. Ősi típusaikból alakultak ki a zárvatermő növények.

Fontosabb időszakok és jellemző fajok

tags: #nyitvatermok #kettos #megtermekenyites