Ivotní cyklus vývoje kapradin: hlavní fáze a etapy

Kapradiny patří mezi nejstarší výtrusné rostliny. Žijí v nejrůznějších podmínkách prostředí: v mokřadech a nádržích, lesích tropického a mírného podnebí. Nejznámějšími zástupci jsou samec štít, kapradí, pštros. V životním cyklu kapradin, přesliček, kyjových mechů dominuje sporofyt.

Rozkvět kapradin nastal asi před 358 miliony let a trval asi 65 milionů let, na počest kapradin je pojmenováno období prvohor – karbon, neboli karbonské období, které trvalo stanovenou dobu. Právě kapradiny hrají aktivní roli při tvorbě uhlí: v karbonu byly lesy osídleny stromovitými kapradinami, dosahujícími 40 a více metrů na výšku.

Stromové formy kapradin přežily dodnes, ale většina zástupců jsou bylinné rostliny, které postrádají kambium, tedy žádné druhotné dřevo.

Kapradiny patří do skupiny cévnatých rostlin, neboť mají žilnatost – cévnato vláknité svazky, na rozdíl od mechů, které nemají žilky a nejsou cévnatými rostlinami. Mechanická pevnost je zajištěna ukládáním sklerenchymu kolem cévních svazků (žil).

Na rozdíl od mechů mají kapradiny ve svých stoncích a kořenech vodivou tkáň sestávající z xylému a floému. Všimněte si, že jsem napsal „kořen“ – mechy také neměly kořeny, místo nich byly rhizoidy, které plní funkci podobnou kořenům. Kořeny kapradin, přesliček a kyjových mechů jsou vždy adventivní a vyrůstají z upraveného výhonu – oddenků.

Struktura

Zvažte strukturu kapradin na příkladu typického zástupce – mužské štítné žlázy. Je to široce rozšířená kapradina, typická pro mírné podnebí. Je to vytrvalá bylinná oddenková rostlina.

Je tvořen trsem silně členitých listů vybíhajících z oddenku. Listy rostou se špičkou a vytvářejí kudrlinky – „šneky“.

Všimněte si, že list kapradiny se nazývá list (z řeckého baion, palmová ratolest). Na rozdíl od pravých listů má list neurčitý vrcholový růst. Listy mají na stonku připojený řapík, který může pokračovat v rachis – hlavní osu složitého listu, odpovídající centrální žilce.

Životní cyklus kapradin

Listová kapradina na obrázku výše je sporofyt (2n). Sporofyt dominuje v životním cyklu kapradin, na rozdíl od mechového cyklu, kde je sporofyt v podstatě přílohou gametofytu (redukovaný). Na spodní straně listů jsou výtrusnice, které se shromažďují do sori – skupin těsně rozmístěných výtrusnic. Na sporofytu (2n) se ve sporangiu po meióze tvoří spory (n).

V roce 2012 skupina vědců vedená Xavierem Noblem z univerzity v Nice zjistila, že sporangium má speciální mechanismus „katapultu“, z něhož spory vylétají rychlostí asi 10 m/s.

Haploidní spory (n) vyklíčí do výrůstku (n), malé destičky (několik mm) ve tvaru srdce. Růst je zelený, schopný fotosyntézy a je přichycen k půdě rhizoidy. Na něm se tvoří mužské a ženské pohlavní orgány – antheridia a archegonia. Spermie (n), vytvořená v antheridiu, se díky vodě (při dešti) dostává do archegonia, kde splyne s vajíčkem (n) a vznikne zygota (2n).

Ze zygoty se vyvine embryo, které pomocí speciálního přístroje – haustoria (z lat. haustor – nabírání, pití) proniká do tkání archegonia. Gaustoria je stonek, který proniká do pletiv porostu a přijímá z něj živiny. Začíná rychlý růst embrya, vytvoří se výhonek a poté dospělá rostlina – sporofyt (2n). Cyklus se uzavírá.

Význam kapradí

Kapradiny jsou hlavní složkou mnoha lesních společenstev, článkem potravního řetězce – producenti (výrobci organických látek). Osoba používá kapradinu pro dekorativní účely. Mladé výhonky některých kapradin jsou jedlé a jedí: výhonky kapradí, listy pštrosa obecného.

Mužský shchitovník má lékařský význam: z jeho oddenků se vyrábí anthelmintikum.

© Bellevich Yury Sergeevich 2018-2023

Tento článek napsal Jurij Sergejevič Bellevič a je jeho duševním vlastnictvím. Kopírování, šíření (včetně kopírování na jiné stránky a zdroje na internetu) nebo jakékoli jiné použití informací a předmětů bez předchozího souhlasu držitele autorských práv je trestné ze zákona. Chcete-li získat materiály článku a povolení k jejich použití, kontaktujte Bellevič Jurij.

Dnes budeme zvažovat strukturu kapradiny, cyklus jejího vývoje a mluvit o rozmanitosti oddělení kapradiny. Abychom podrobně porozuměli životnímu cyklu kapradiny, je nutné si připomenout strukturu jejích hlavních orgánů.

Podzemní část kapradiny je zastoupena oddenkem. Kořeny vycházejí z oddenku. Nadzemní části jsou zastoupeny speciálními listy. Musím říci, že tato rostlina má listy, které nám nejsou tak docela známé. Od obvyklých listů všech rostlin, které můžeme vidět za oknem, těch rostlin, které kvetou, se listy kapradin liší v některých významných detailech:

1. List kapradiny roste donekonečna.
2. Na spodní straně listů jsou výtrusy ve sporangiových váčcích.

Na nám známých listech, např. na topolu, javoru, na některých bylinách, jako je jitrocel, na všech kvetoucích rostlinách nikdy neuvidíme výtrusnice s výtrusy na spodní části listů. Proto před námi jak se správně věřilo vědci, ne tak docela listy. Před námi jsou zvláštní útvary, které jsou něčím mezi větví a listem. Kapradiny jsou prastaré rostliny. V nich tyto partie ještě nejsou tak dokonalé jako u kvetoucích rostlin, na které jsme zvyklí.

Listům kapradiny se říká vějířovité listy, a proto dostaly svůj zvláštní název, protože se nejedná o úplně stejné listy jako u kvetoucích rostlin. Ze spodní části vějířku a jsou lokalizovány sporangia s výtrusy. Tyto sporangie vypadají jako jakýsi malý lustr. Výtrusné koule na tenkých stopkách skutečně vypadají jako stropní svítidlo.

Navíc jako ochrana slouží speciální výrůstek, který pro každý případ jako deštník uzavře tento svazek sporangií. Svazek sporangií se nazývá sorus a výrůstek ve tvaru deštníku, který chrání sorus – svazek sporangií – se nazývá indusie. Vidíme-li sporangia, pak ve střídání generací máme před sebou generaci nepohlavní – sporofyt. U gametofytů (pohlavní generace) bychom žádné sporangie neviděli.

Je čas přejít k vývojovému cyklu kapradí

Hlavní fáze vývoje kapradiny

Ze sporangií, když v nich dozrávají výtrusy, začnou vylétávat. Samotné sporangie jsou k tomu pozoruhodně přizpůsobeny. Když jsou výtrusy v nich již zralé, sporangia prasknout zvláštním způsobema často se dokonce otočí ven. Spory z toho mají dostatek spánku a létají ve větru. Výtrusy jsou velmi lehké a vzduchem mohou jako prach odletět do značné vzdálenosti od kapradiny, od listí, kde se vytvořily.

Ze spór, když padnou na vlhkou půdu, se začne tvořit další generace. Připomeňme, že střídáním by měla ze spór vyrůst sexuální generace. Vůbec to nevypadá jako asexuální. Pamatujete na kompliment, který stařena Shapoklyak dala Geně krokodýla? Řekla: “To je dobře, že jsi zelený a plochý.” Tak lze charakterizovat pohlavní pokolení kapradiny – malinký zelený plát o velikosti měsíčku, trochu jako srdce.

To hlavní, co toto malé, ploché, zelené srdce má, není na vrchní straně, ale na spodní. Ze spodní strany gametofytu – tohoto zeleného plochého srdce – se táhnou tenké nitky. To nejsou kořeny – to jsou rhizoidy, stejné rhizoidy, o kterých lze slyšet u řas nebo mechorostů. V gametofytu (pohlavní generace kapradin), neexistují žádné skutečné kořeny. K půdě je přichycen rhizoidy – stejnými připojovacími orgány, jaké měly staré rostliny – jejími předky.

Uvidíme zde i důležitější části, například malé váčky, ve kterých by měla vajíčka dozrát, protože před sebou máme pohlavní pokolení. Musíme najít, kde se zde tvoří zárodečné buňky. Tak, vejce dozrávají nedaleko od zářezu, díky kterému naše deska vypadá jako srdce. Nedaleko, ale blíže k okraji, jsou další tašky. V těchto váčcích, které jdou podél okraje, dozrávají spermie. A zde je jasné, proč má gametofyt takovou strukturu a proč je tak plochý.

Po dešti voda teče pod tenkou desku a nějakou dobu tam zůstává. Vzniká vlhké prostředí, ve kterém spermie z jejich váčků plavou k vajíčkům. Takže máme gametofyt. Tento gametofyt – bisexuál, tedy je hermafroditní a vytváří se pod ním vlhké prostředí, ve kterém spermie plave přes tento vodní film k vajíčku. To znamená, že dochází k oplození a tam, kde právě byla vajíčka, se již tvoří zygoty, tedy oplozená vajíčka, první buňky nového budoucího organismu.

Závěr

• Ze zygoty při střídání generací vždy vyroste sporofyt – nová nepohlavní generace. Životní cyklus kapradiny je tedy uzavřen. Po oplodnění ze zygoty můžeme opět přejít k velké kapradině – k nepohlavní generaci, se kterou jsme začínali.
• Všimněte si, že u mechorostů je dlouhověká a relativně velká pohlavní generace gametofyt, zatímco sporofyt mechorostů je malý a parazituje na gametofytu. U kapradin je tomu naopak: asexuální generace je velká a dlouhověká. A sexuální generace kapradin je malinká, malá a poměrně rychle odumírá.
• Dá se říci, že kapradiny ve vývoji generací na rozdíl od mechů spoléhaly na asexuální generaci. Právě ona, jak říkají vědci, je dominantní, dominantní, tedy dlouhověká a dlouho neumírá. A sexuální generace žije velmi krátce a dalo by se dokonce říci, že je zapotřebí pouze k oplodnění.