Fræplöntur

Fræplöntur skiptast í tvo meginhópa: berfrævinga og dulfrævinga (blómplöntur). Þær eru algengustu plönturnar á jörðinni í dag. Fræin innihalda fósturvísi gróliðsins ásamt næringu innan verndandi fræhjúps. Fræhjúpurinn og næringin gera fræjum kleift að lifa af erfiðar aðstæður og vera í dvala þar til aðstæður verða hagstæðar fyrir spírun. Sum fræ geta verið í dvala í hundruð ára. Þegar fræ spírar nýtir ungplantan næringuna sem geymd er í fræinu. Hæfni fræja til að vernda og næra fósturvísinn er ein helsta ástæða þess að fræplöntur eru ríkjandi í náttúrunni í dag.

Fræplöntur eru misgróa, sem þýðir að þær mynda tvær gerðir gróa og bæði karl- og kvenkyns kynliði á lífsferli sínum. Frjókorn mynda karlkyns kynlið og eru vel aðlöguð að lífi á landi þar sem þau þola þurrk. Frævun á sér stað þegar frjókorn berast að kvenkyns kynlið með vindi eða með hjálp frjóbera, eins og skordýra. Eftir að frjókornið spírar vex frjópípa sem flytur sáðfrumur að kvenkyns kynliðnum, þannig að vatn er ekki nauðsynlegt fyrir frjóvgun. Kvenkyns kynliðurinn myndast inni í frævu og verður að lokum að fræi sem dreifir nýjum einstaklingi.

Berfrævingar

Flestar af um það bil 900 tegundum berfrævinga eru köngulberandi plöntur. Á yfirborði kvenköngla eru frævur sem síðar verða að fræjum. Frævurnar eru sagðar vera naktar vegna þess að þær eru ekki lokaðar inni í vef eins og hjá blómplöntum. Enska heiti berfrævinga er dregið úr grísku þar sem gymnos- þýðir nakinn og -sperma þýðir fræ. Berfrævingar skiptast í fjóra meginhópa: barrtré, köngulpálma, musteristré og gnetuviðir.

Brumhlífar á sitkagreni. Ljósm. Hörður Kristinsson. Ljósmynd tekin af vef Náttúrufræðistofnunar Íslands.

Barrtré

Þekktustu berfrævingarnir eru sígræn barrtré. Til þeirra teljast m.a. furur, greni, köngulpálmar, þinur, sedrustré, þöll, rauðviður og sýprus. Sum barrtré eru meðal elstu og stærstu lífvera jarðar. T.d.geta ákveðnar furutegundir orðið meira en 4.900 ára gamlar og rauðviðir geta orðið yfir 100 metra háir.

Barrtré eru vel aðlöguð köldu og þurru loftslagi og mynda víða stór barrskógasvæði. Nálarnar hjálpa til við að draga úr vatnstapi þar sem þær hafa þykka yfirhúð og loftaugu sem liggja djúpt í laufinu.

Í lífsferli furutrés myndar gróliðurinn tvær tegundir köngla. Frjókönglar framleiða frjókorn sem berast með vindi, en frækönglar mynda fræ sem einnig dreifast með vindi. Þessar aðlaganir gera barrtrjám kleift að fjölga sér án þess að vera háð vatni.

Barrtré hafa mikið hagnýtt gildi fyrir manninn. Þau eru mikilvæg uppspretta timburs og pappírsframleiðslu ásamt því að framleiða þau plastefni sem verja trén gegn sveppum og skordýrum og eru notuð meðal annars í lökk, málningu og vatnsheld efni.

Köngulpálmar

Köngulpálmar hafa stór, fíngerð lauf sem vaxa í þyrpingum efst á stönglinum. Þeir geta líkst bæði pálmatrjám og burknum. Könglar þeirra geta orðið mjög stórir og þungir. Þeir voru mjög algengir á tímum risaeðlanna en eru nú í útrýmingarhættu þar sem þeir vaxa mjög hægt.

Musteristré

Musteristré (Gingkó) eru nú aðeins til í einni lifandi tegund, Ginkgo biloba. Lauf þeirra minna á blöð ákveðinna burkna. Kventré mynda holdmikil fræ sem gefa frá sér sterka og óþægilega lykt þegar þau þroskast. Því eru karltré oftast valin til gróðursetningar í borgum. Musteristré þola loftmengun vel og eru algeng í almenningsgörðum og meðfram götum.

Gingko biloba. Ljósmynd: iStock/Getty Images. Mynd tekin af vefsíðu WebMD.

Gnetuviðir

Til eru þrjár lifandi ættkvíslir gnetuviðs. Gnetum finnst í hitabeltinu og samanstendur af trjám eða klifurplöntum með stór og leðurkennd lauf sem sitja í pörum. Ephedra, sem finnst aðeins í suðvesturhluta Norður-Ameríku og Suðaustur-Asíu, er runni með smá og hreisturkennd lauf. Welwitschia, sem vex í eyðimörkum suðvestur Afríku, hefur aðeins tvö risastór og borðalík lauf sem rifna langsum þegar plantan eldist.

Dulfrævingar

Dulfrævingar, eða blómplöntur, eru stærsti og fjölbreyttasti hópur plantna á jörðinni með um 370.000 þekktar tegundir. Þær finnast í fjölbreyttum búsvæðum, allt frá ferskvatni og eyðimörkum til kaldra norðurslóða og hitabeltis. Stærð þeirra er einnig mjög breytileg, allt frá örsmáum plöntum upp í risavaxin tré.

Enska heiti dulfrævinga er dregið af grísku orðunum angio-, sem merkir „ílát“ eða „hylki“, og -sperma, sem merkir „fræ“. Fræið myndast úr frævu inni í egglegi sem síðar verður að aldininu. Þess vegna mynda dulfrævingar hulin fræ, ólíkt berfrævingum þar sem fræin liggja berskjölduð. 

Elstu steingervingar dulfrævinga eru um 135 milljón ára gamlir, en talið er að hópurinn sé í raun mun eldri. Sameindafræðilegar rannsóknir benda til þess að forfeður dulfrævinga hafi hugsanlega þróast fyrir allt að 200 milljónum ára.

Vísindamenn telja að dulfrævingar og skordýr sem starfa sem frjóberar hafi þróast saman. Eftir því sem blómplöntur urðu fjölbreyttari ókst fjölbreytileiki og sérhæfing fljúgandi skordýra einnig, bæði í líkamsbyggingu og vistfræði.

Einkímblöðungar og tvíkímblöðungar

Flestar blómplöntur tilheyra öðrum tveggja meginhópa. Um 60.000 þekktar tegundir tilheyra einkímblöðungum en allar aðrar blómplöntur tilheyra tvíkímblöðungum.

Einkímblöðungar draga nafn sitt af því að þeir hafa aðeins eitt kímblað í fræinu, en tvíkímblöðungar hafa tvö kímblöð. Kímblöðin eru fyrstu blöð fræsins og innihalda næringu sem nýtist fósturvísinum a meðan hann þroskast.

Blómið

Blóm dulfrævinga hafa sameiginleg byggingareinkenni. Blómstilkurinn breikkar lítillega í endann og myndar blómbotn sem heldur uppi öðrum hlutum blómsins. Þeir hlutar kallast bikarblöð, krónublöð, fræflar og frævur, sem er raðað í hringi á blómbotninum.

Bikarblöðin, sem saman kallast bikar, vernda blómknappinn áður en hann opnast. Þau eru yfirleitt græn en geta stundum verið litskrúðug eins og krónublöðin. Krónublöðin, sem saman kallast króna, eru mjög fjölbreytt að stærð, lögun og lit og gegna mikilvægu hlutverki við að laða að frjóbera.

Hver frævill samanstendur af frjóhnappi, þar sem frjókorn myndast, og frjóþræði sem heldur frjóhnappinum uppi. Frjóhnappurinn er yfirleitt staðsettur þannig að vindur eða frjóberar geti auðveldlega dreift frjókornunum.

Í miðju blómsins eru ein eða fleiri frævur. Frævan skiptist í þrjá meginhluta: frævu, stíl og fræni.

Frævan inniheldur frævur sem síðar verða að fræjum. Stíllinn heldur fræninu uppi og frænið tekur við frjókornum. Kirtlar neðarlega í blóminu framleiða hunangslögur/blómasafa sem frjóberar safna þegar þeir fara á milli blóma. Blómið gegnir því lykilhlutverki í velgengni dulfrævinga.

Frævun og frjóberar

Kynæxlun blómplantna er háð blóminu sem framleiðir bæði frjókorn og fræ. Berfrævingar, eins og furutré, treysta nær eingöngu á vind til að dreifa frjókornum og fræjum. Hjá dulfrævingum sjá ýmsir frjóberar hins vegar um dreifingu frjókorna. Frjóberar geta t.d. verið býflugur, geitungar, flugur, fiðrildi, mölur, bjöllur og jafnvel leðurblökur.

Blómið laðar frjóbera að sér með hunangslögur/blómasafa, sykurlausn sem býflugur nýta meðal annars til hunangsgerðar. Margar býflugur hafa sérstakar „frjókörfur“ á afturfótunum þar sem þær safna frjókornum. Þegar býfluga heimsækir annað blóm flyst hluti frjókornanna yfir á það og þannig á sér stað frævun.

Margar blómplöntur eru sérstaklega aðlagaðar ákveðnum frjóberum. Blóm sem frævast af býflugum eru oft gul eða blá og hafa sérstök mynstur sem leiða býfluguna að blómasafanum. Blóm sem opnast á nóttunni eru oft hvít eða ljós á litinn og hafa sterkan ilm sem laðar að frjóbera sem eru virkir á næturnar, eins og leðurblökur.

Blóm sem reiða sig á vind til frævunar eru yfirleitt ekki áberandi, en skordýra- og fuglafrævuð blóm eru oft litskrúðug.

Aldin og dreifing fræja

Aldin eru lokastig þróunar blómsins og hjálpa til við dreifingu fræja. Þetta er einn helsti kostur dulfrævinga fram yfir berfrævinga.

Þurr aldin, eins og belgir, hjálpa til við dreifingu fræja með vindi. Sumir belgir springa þegar þeir þroskast og kasta fræjunum frá sér. Aðrir opnast einfaldlega og dreifa fræjunum.Dæmi um þetta er Túnfífill, en hann myndar aldin með fíngerðum hárum (Biðukolla) sem virka eins og fallhlíf og hjálpa fræinu að berast með vindi.

Aldin geta einnig dreift fræjum með öðrum hætti: t.d. Geta kókoshnetur flotið langar leiðir með sjó, dýr geta étið safarík aldin og fræin borist síðan út með saur út aftur út í náttúruna, og sum aldin hafa króka sem festast í feld dýra og berast þannig á ný svæði.