Кіріспе

Гнетофиттер (Gnetophyta) – өсімдіктердің бөлінуі (кейде Gnetidae немесе Gnetales реті деп қарастырылады), гимноспермдерге (оларға қылқан жапырақтылар, цикадтар және гинкголар да кіреді) топтастырылған, үш реликтік туыстағы шамамен 70 түрден тұрады: Gnetum (Gnetaceae отбасы), Welwitschia (Welwitschiaceae отбасы) және Ephedra (Ephedraceae отбасы). Топтың ең ерте нақты жазбалары Юра кезеңіне жатады, ал олардың ең жоғары түрлер әртүрлілігі ерте бор кезеңінде байқалды. Гнетофиттер мен басқа гимноспермдердің басты айырмашылығы – гүлді өсімдіктердегідей, өсімдік ішінде суды тасымалдайтын кішкентай түтіктер жүйесінің (ксилема) болуы. Осы себепті, гнетофиттер бұрын гүлді өсімдіктерге ең жақын гимносперм туыстары деп есептелген, бірақ соңғы молекулалық зерттеулер бұл гипотезаны күмәндандырды, көптеген жаңа филогениялық талдаулар оларды қылқан жапырақтылардың ішінде орналастырды. Олардың барлығы байланысты екені белгілі болса да, гнетофиттердің эволюциялық өзара қарым-қатынасы әлі анық емес. Кейбір жіктемелерде барлық үш туыс бір ретке (Gnetales) жатқызылады, ал басқалары оларды әрқайсысы бір отбасы мен туыстан тұратын үш жеке ретке бөлуді ұсынады. Көптеген морфологиялық және молекулалық зерттеулер Gnetum және Welwitschia туыстарының Ephedra-дан гөрі бір-бірінен жақындарақ дамығанын растайды.

Экология және морфология

Көптеген биологиялық топтамалардан айырмашылығы, гнетофиттердің барлық мүшелері арасында көптеген ортақ белгілерді табу қиын. Ең көп қолданылатын екі ортақ белгі – жұмыртқашалар мен микроспорангиялардың айналасындағы қаптаушы жапырақшалардың болуы, сондай-ақ жұмыртқаның сыртқы қабығының микропилярлық өскіні, ол тозаңдану тамшысын шығарады. Бұл, көптеген басқа өсімдік бөлімдері арасындағы ұқсастықтармен салыстырғанда, өте ерекше. Л.М. Боу гнетофиттер туыстарын "ерекше және жұмбақ" үштік деп атайды, себебі гнетофиттердің өзінің сәйкес ортасына бейімделуі соншалық толық, олар бір-біріне мүлдем ұқсамайды. Гнетум түрлері көбінесе тропикалық ормандардағы лианалар, бірақ осы топтың ең танымал өкілі – Гнетум гнемон, ол Батыс Малайзияға тән ағаш. Уэлвицкияның жалғыз қалған түрі – Уэлвицкия мирабилис, тек Намибия мен Анголаның құрғақ шөлдерінде өседі. Бұл жерге жататын, тек екі үлкен жолақты жапырағы бар, өсімдіктің өмірі бойы тамырынан үнемі өсетін жапырақша. Эфедра түрлері, АҚШ-та "jointfirs" деп аталатын, ұзын, жіңішке бұтақтары бар, олардың түйіндерінде кішкентай қабықша тәрізді жапырақтар орналасқан. Бұл өсімдіктерден жасалған тұндырмалар дәстүрлі түрде сергіткіш ретінде қолданылған, бірақ эфедрин көптеген елдерде зиянды немесе тіпті өлімге әкелетін дозаны арттыру қаупі болғандықтан бақылауға алынған зат болып табылады.

Жіктеу

Тұқымдық өсімдіктердің бүкіл бөлімінде анықталған үш ғана туыс бар, олардың арасындағы байланысты нақты орнату қиындық тудырады; бұрынғы кезде бұл мәселе одан да күрделі болды, ал Пирсон 20 ғасырдың басында рет емес, Gnetales класы туралы сөз қозғады. Г.Х.М. Лоуренс оларды рет деп атады, бірақ үш отбасы жеке реттер ретінде танылуға лайық екенін айтты. Фостер мен Гиффорд осы қағиданы қабылдап, үш ретті ыңғайлы болу үшін бір ортақ кластың құрамына біріктірді, оны Гнетопсида деп атады. Жалпы алғанда, тұқымдық өсімдіктердің эволюциялық байланыстары әлі де толыққанды шешілмеген, ал гнетофиттер филогенетикалық гипотезалардың қалыптасуында маңызды рөл атқарады. Қазіргі гимноспермдердің молекулалық филогенеялары морфологиялық белгілермен қақтығысады, гимноспермдердің (гнетофиттерді қоса алғанда) тұтастай алғанда монофилетикалық топты құрай ма, әлде гүлді өсімдіктерді тудырған парафилетикалық топ па деген мәселеде. Мәселе гнетофиттер гүлді өсімдіктердің туыс тобы болып табылады ма, әлде басқа қазіргі гимноспермдерге туыс па, немесе олардың ішінде орналасқан ба дегенде. Бұрын көптеген қазба гимносперм кластары болған, олар морфологиялық жағынан кем дегенде төрт тірі гимносперм тобындай ерекшеленеді, мысалы, Беннетталес, Кайтония және глоссоптеридтер. Бұл гимноспермдердің қазба қалдықтары ескерілгенде, гнетофиттердің басқа тұқымдық өсімдіктермен байланысы туралы мәселе одан да күрделі болады. Тұқымдық өсімдіктердің эволюциясын түсіндіру үшін бірнеше гипотезалар ұсынылған, олар төменде көрсетілген. Кейбір морфологиялық зерттеулер Gnetophyta, Bennettitales және Erdtmanithecales арасындағы тығыз байланысты қолдайды. Ли, Сибриан Джарамилло және авторлар тобының (2011) соңғы зерттеулері гнетофиттердің гүлді өсімдіктердің туыс тобы екендігін жоққа шығарады, олардың орнына гнетофиттердің қалған гимноспермдерге туыс екенін көрсетеді.

Гнетифер гипотезасы

Гнетифер гипотезасында гнетофиттер қылқан жапырақтылармен туыс, ал гимноспермдер – ангиоспермдерге туыс монофилетикалық топ. Гнетифер гипотезасы алғаш рет 20 ғасырдың ортасында ресми түрде айтылды, онда гнетофиттердегі ыдыс элементтері қылқан жапырақтылардағыдай шеңберлі жиекті шұңқырлары бар трахеидтерден пайда болған деп түсіндірілді. Ең айқын морфологиялық дәлелдер көбінесе антофит гипотезасын қолдаса да, гнетофиттер мен қылқан жапырақтылар арасындағы кейбір сирек кездесетін морфологиялық ортақтықтар гнетифер гипотезасын қуаттайды. Осы ортақ белгілерге мыналар жатады: торлы шұңқырлары бар трахеидтер, сақина тәрізді қалыңдауы бар торлар, біріншілік ксилемада торлы шұңқырлардың болмауы, Ephedra және Welwitschia-ның қабықша тәрізді және жолақты жапырақтары; және спорофиллдердің қысқаруы.