SPERMATOFITI ILI FANEROGAMI: KARAKTERISTIKE, KLASIFIKACIJA, EVOLUCIJA - BIOLOGIJA - 2026

U espermatofitas ili kritosjemenjače, također poznat kao „sjeme biljaka” su veliki monophyletic loze biljaka koji pripadaju skupini lignofitas (drvenaste biljke) i koji su klasificirani oba angiosperme (kritosjemenjače) kao golosjemenjača (četinjači i slično).

Spermatofiti čine zasebnu skupinu od lignofita zahvaljujući zajedničkoj značajki razvoja sjemena, koja je u udžbenicima opisana kao "evolucijska novost" za skupinu.

Fotografija stabla jabuke, biljke spermatofita (Izvor: W. carter / CC0, putem Wikimedia Commons)

Riječ "spermatophyte" doslovno znači "biljke sa sjemenkama", jer dolazi od grčke riječi "sperma", što znači sjeme, i "fiton", što znači biljka.

Spermatofiti su jedan od najvažnijih organizama na zemlji, jer su i kiosci i gimnospermi dvije izrazito obilne skupine neophodne za rad gotovo svih kopnenih ekosustava.

Ako brzo razmislite, biljke sa sjemenkama su većini ljudi najpoznatija skupina, i to ne samo iz prehrambene perspektive (jer se ulje, škrob i proteini dobivaju iz sjemenki mnogih biljaka), već i s pejzažnog gledišta.

Spermatofiti su divovska stabla kalifornije, velika i lisnata stabla amazonske prašume, ljiljani i ruže, riža, zob, kukuruz, pšenica i ječam, među tisućama drugih.

Karakteristike spermatofita

- Glavna karakteristika spermatofita ili fanerogama je proizvodnja sjemena nakon oprašivanja, odnosno kao produkt nastao spajanjem dviju spolnih stanica.

- To su fotosintetski organizmi, to jest, imaju kloroplaste koji sadrže klorofil, zbog čega mogu pretvoriti svjetlosnu energiju iz sunčevih zraka u korisnu kemijsku energiju.

- Tijelo ovog povrća dijeli se na korijen, stabljiku i lišće.

- Neki spermatofiti, angiospermi, stvaraju cvjetove i iz tih cvjetova potječu plodovi, koji su oni koji sadrže sjeme.

- Gimnospermi ne daju cvijeće, ali imaju specijalizirane strukture za podršku sjemenu.

- Većina spermatofita ima dobro razvijeno vaskularno tkivo, sastavljeno od ksilemskog tkiva i traheida.

- Rasprostranjene su po biosferi, pa zauzimaju stotine različitih staništa.

- Mogu imati tkiva s sekundarnim rastom ili ne.

Stanište

Cvjetnice (angiospermi) rastu u gotovo bilo kojem naseljenom području na zemlji (osim crnogoričnih šuma) i mogu čak dominirati nekim vodenim ekosustavima. Stoga su u stanju da nastanjuju:

- Pustinje

- Ravnine

- Serranías

- Okeani, mora i rijeke

Slično tome, gymnosperms, druge sjemenske biljke, također imaju veliku plastičnost u odnosu na stanište koje mogu zauzeti, iako su više ograničene na kopnena i nevodna okruženja.

Razvrstavanje i taksonomija

Sjemenske biljke pripadaju odjelu Spermatophyta. U ovom odjeljenju grupirane su paprati sa sjemenkama "Pteridosperms", Gymnosperms i Angiosperms.

Sjemenske paprati su skupina koja se sastoji uglavnom od fosilnih biljaka, pa se spermatofiti često smatraju gimnospermi i angiospermi.

golosjemenjače

Češeri bora, gimnospermi (Izvor: Sridhar Rao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Riječ "gymnosperm" znači "biljke s golim sjemenkama" (gymnos, što znači "golo" i sperme, što znači "sjeme").

Ovisno o studiji koja se analizira, ova skupina biljaka je "neprirodna" skupina, budući da su njeni članovi parafilnog podrijetla, što znači da nemaju sve iste zajedničke pretke; ili je monofiletna skupina, brat angiosperma.

- Članovi skupine susreću se u ovoj odjeljci jer dijele zajedničko svojstvo (apomorfiju) neplodnog cvijeća.

- Osim toga, ove biljke imaju strukture poznate kao "češeri", neke ženke i jedan mužjak.

- Sjeme se nakon oplodnje ne zarobi u zid ploda.

- Imaju valjano lišće, igličaste i obiluju voskovima.

Gimnospermi su podijeljeni u sljedeće rodove:

- Cycadophyta, roda se smatrala najosnovnijim

- Ginkgophyta

- četinjači, četinjači

- gnetophyta ili gnetophyta, ponekad svrstava u skupinu četinjača

cvjetnjače

Cvjetovi Tetradenia riparia, angiosperm. Conrado / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Cvjetne biljke su, naprotiv, dokazana monofiletna skupina, koja se smatra sestrinom skupinom teretana. Oni su daleko najobilnija, najraznovrsnija i najuspješnija skupina biljaka od svih, koja obuhvaća više od 95% svih živih biljnih vrsta danas.

Oni su ujedno i jedno od najvažnijih postrojenja za svjetski ekonomski sustav, jer se ne koriste samo za proizvodnju hrane, već i za vađenje raznih vrsta sirovina.

- Svi štitnjače imaju cvjetove, obično dvospolne (oba spola u istom cvijetu).

- Njeno sjeme je inkapsulirano u jajnik, koji se razvija u plod.

- Oni uglavnom pokazuju dvostruku gnojidbu.

Angiospermi čine izuzetno obilnu i raznoliku skupinu, čija je klasifikacija predmet proučavanja mnogih stručnjaka na tom području, pa postoje neke razlike između jedne i druge klasifikacije. Međutim, među najprihvaćenijima je ta što u ovu grupu spadaju klape:

- Amborele

ili Nymphaeales

- Austrobaileyales

- Magnolidi

ili Laurales

ili Magnoliales

ili Canellales

o Piperales

o Monokotiledoni

• Petrosavials
• Acorales
• žabočunolike
• šparogolike
• bljuštolike
• ljiljanolike
• Pandanales

ili Commelinidos

• Arecales
• Commelinales
• đumbirolike
• travolike

ili Eudikotiledoni

• Buxales
• Trochodendrales
• žabnjakolike
• Proteals
• Berberidopsidales
• Dillenials
• Gunnerales
• klinčićolike
• Santalales
• kamenikolike
• Rosides
• bitan
• crossosomatales
• Geraniales
• mirtolike
• zygophyllales
• gušićolike
• Cucurbitals
• bobolike
• bukvolike
• malpighiales
• Oxalidal
• Rosales
• voćnjaci
• brassicales
• sljezolike
• sapindolike
• Asterids
• Cornales
• vrjesolike
• Garryales
• sirištarolike
• medićolike
• gorkosladolike
• celerolike
• aquifoliales
• zvjezdanolike
• češljugovinolike

Životni ciklus i reprodukcija

Životni ciklus spermatofita poznat je pod nazivom „sporic“, gdje sporofiti prednjače i stvaraju se sjemenke, a gametofit se, za razliku od drugih skupina biljaka, smanjuje unutar ovule ili peludnog zrna.

Izmjena generacija

Iz ovoga se podrazumijeva da sve biljke sa sjemenkama imaju izmjeničnu generaciju, jedna gametofitska i druga sporofitična, no gametofit se razvija tek kad biljke dostignu starosnu ili reproduktivnu fazu.

Sporofiti su oni koji nose specijalizirane strukture u kojima se proizvode ženski i muški gametofiti. Mikrosporangije stvaraju zrno peludi (muški), a megasporangije proizvode megaspore ili ovule (ženke).

U nekim se slučajevima i megasporangium i microsporangium nalaze u različitim pojedincima ili strukturama (Gymnosperms), ali općenito su kod većine biljaka obje strukture u istoj strukturi poznate kao cvijet (Angiosperms).

Cvijeće

Cvijet je specijalizirana struktura za razmnožavanje i proizlazi iz stabljike kao "produžetak" tijela biljke.

Megasporangium sadržan u cvjetovima ima "spremnik" (jajnik) koji funkcionira u prijemu peludnih zrnaca, koje proizvodi mikrosporangij (iz istog cvijeta ili iz različitih cvjetova).

Ovavole unutar jajnika imaju sve potrebne hranjive tvari za potporu razvoju embrija, sjemena i ploda, procesa koji se događa nakon oprašivanja i oplodnje ovule peludnim zrnom.

Tako proizvedeno sjeme može se raspršiti na različite načine i nakon što klija, formira novi sporofit koji može ponoviti životni ciklus.

Primjeri vrsta spermatofita

Spermatofiti su izrazito raznolike biljke, s vrlo različitim životnim ciklusima, oblicima, veličinama i načinima života.

U ovu skupinu spadaju sve cvjetnice koje poznajemo, praktički sva biljka koja konzumiramo za hranu i velika i veličanstvena stabla koja čine šume i džungle koje podržavaju život životinja.

- Jabuka, tipična za jesensku sezonu u mnogim sezonskim zemljama, spada u vrstu Malus domestica, dio je odjeljenja Magnoliophyta i reda Rosales.

- Pinus mugo je vrsta grmljevog bora koji raste u Alpama i iz kojeg se izdvajaju neki spojevi s svojstvima ekspektoransa, antiasthmatika i dezinfekcije.

- Kruh koji čovjek svakodnevno konzumira pravi se od brašna proizvedene iz sjemenki pšenice, vrste angiosperma koja pripada rodu Triticum i koja se naziva Triticum aestivum.

Evolucija spermatofita

Evolucija sjemenskih biljaka usko je povezana s razvojem dviju struktura: sjemena i peludnih zrnaca.

- Evolucija sjemena

Evolucija sjemena je proces koji se odvijao u nekoliko koraka, ali točan slijed njih nije poznat, a moglo se dogoditi da se dvije ili više dogadaju istovremeno. Zatim su predstavljeni "koraci" evolucije sjemena kao što neki autori predlažu:

1-Heterosporia

Izraz se odnosi na stvaranje dvije vrste haploidnih spora (s polovinom kromosomskog opterećenja biljke koja im je dala izvor) unutar dva različita sporangija

- Megaspore: velike i male u broju, proizvedene mejozom u strukturi poznatoj kao megasporangium. Svaka megaspora razvija se unutar ženskog gametofita, u kojem se nalazi arhegonija.

- Mikrospore: mejotički proizvodi mikrosporangija. Mikrospore potječu od muškog gametofita, u kojem su pronađene antheridije.

Smatra se jednim od bitnih „koraka“ tijekom evolucije spermatofita, jer se stanje predaka sastojalo od homosporijuma, odnosno proizvodnje samo jedne vrste spora (jednakih spora).

2-Endosporia

Pored stvaranja dvije različite vrste spora, spermatofiti su razvili još jedno stanje poznato kao endosporia, koje se sastoji od cjelovitog razvoja ženskog gametofita unutar originalnog zida spora.

Stanje predaka poznato je kao "egzosporija" i ima veze s klijanjem spora i njegovim rastom kao vanjski gametofit.

3-Smanjenje broja megaspora

Sjemenske biljke karakteriziraju stvaranje jednog megaspora, što je svojstvo za koje se smatra da se razvijalo na dva načina.

U početku su morale steći sposobnost smanjenja broja mejoznih stanica unutar megasporangija na samo jednu; Važno je napomenuti da je svaka od ovih stanica poznata kao matična stanica megasporocita ili megaspora.

Nakon mejoze, jedan diploidni megasporocit stvara 4 haploidne megaspore. Tri ove megaspore "pobacaju", ostavljajući jedan funkcionalni megaspore, koji se povećava, što je povezano s povećanjem veličine i prehrambenih resursa u megasporangiju.

4-Zadržavanje megaspora

Jedan od uvjeta predaka ili karakteristika spermatofita je da se megaspore oslobađaju iz megasporangija, što se u ovoj skupini promijenilo, budući da se u tim biljkama megaspore, jednom proizvedene, zadržavaju unutar megasporangija.

Ovo novo evolucijsko "sticanje" popraćeno je, zauzvrat, smanjenjem debljine stanične stijenke megaspora.

5 -Evolucija integriteta

Mnogi autori smatraju da je to jedan od posljednjih događaja koji su se dogodili tijekom evolucije sjemenskih biljaka. To je "prekrivanje" megasporangija posebnim tkivom zvanim integritet, koje ga okružuje gotovo u potpunosti, s izrazom udaljenog kraja.

Integritet raste iz osnove megasporangija, što se u mnogim tekstovima može nazvati nucela.

Zapisi o fosilima pokazuju da se prvi dio evoluirao kao dva odvojena režnja, međutim, sve sjemenske biljke koje danas postoje imaju integritet koji se sastoji od neprekidnog pokrivača koji okružuje nukleu, osim mikropilela, koji je ekstremni distalni.

Mikropil je mjesto ulaska za zrno peludi ili peludnu cijev tijekom oplodnje megaspora, tako da aktivno sudjeluje u tom procesu.

- Evolucija peludnih zrnaca

Razvoj sjemena bio je izravno popraćen razvojem peludnih zrnaca, ali što je peludno zrno?

Plodno zrno je nezreli muški endosporni gametofit. Endosporij u tim strukturama razvio se na sličan način kao što se dogodilo u sjemenu, budući da je uključivao razvoj muškog gametofita unutar zidova spora.

Oni su nezreli jer kad su pušteni još se ne razlikuju u potpunosti.

Za razliku od drugih vrsta biljaka, i kao što je gore rečeno, zrno peludi se vrlo razlikuje od megaspora. To su izuzetno mali muški gametofiti koji se sastoje od nekoliko stanica.

Kad se oslobode iz mikrosporangija, peludna zrna moraju se transportirati u mikropile ovule da bi došlo do oplodnje. Karakteristika oprašivanja bila je anemofilna (oprašivanje vjetrom).

Jednom u kontaktu s jajolikom, muški gametofit dovršava svoj razvoj dijeljenjem mitozom i diferencijacijom. Iz toga izvire egzosporna peludna cijev (izvan spora) koja djeluje kao organ za apsorpciju hranjivih tvari oko sporofitičkog tkiva.

Peludna cijev

Sve sjemenske biljke koje danas postoje imaju muške gametofite sposobne formirati peludnu cjevčicu ubrzo nakon kontakta s tkivom megaspore (nucela). Tvorba polena cevi poznata je kao sifonogamija.

Osim što djeluje kao organ za apsorpciju hrane, cvjetna pelud funkcionira i u isporuci spermatozoida do jajašca jajovoda.

Reference

1. Merriam-Webster. (ND). Sjemenja. U Merriam-Webster.com rječniku. Preuzeto 7. travnja 2020. s merriam-webster.com
2. Nabors, MW (2004). Uvod u botaniku (br. 580 N117i). Pearson.
3. Simpson, MG (2019). Sistematika biljaka. Akademska štampa.
4. Raven, PH, Evert, RF i Eichhorn, SE (2005). Biologija biljaka. Macmillan.
5. Westoby, M., i Rice, B. (1982). Evolucija sjemenskih biljaka i uključivanje fitnessa biljnih tkiva. Evolucija, 36 (4), 713-724.