Kegels en zaden worden geproduceerd door Gymnospermen, dat zijn bloemloze planten. Zaden van Gymnospermen zitten niet in een eierstok, vandaar dat de term “naakte zaden” erop slaat. Zij zijn veeleer zichtbaar aan de oppervlakte van schutbladeren, die bladachtige structuren zijn. Coniferen, cycaden, ginkgo’s en gnetofyten zijn voorbeelden van gymnospermen, vasculaire planten die tot het subdom Embyophyta behoren. Dennen, sparren, dennen en ginkgo’s zijn enkele van de bekendste voorbeelden van deze houtachtige struiken en bomen. Gymnospermen komen overwegend voor in gematigde en boreale bosgebieden, met soorten die zowel in een natte als in een droge omgeving kunnen gedijen.
Gymnospermen produceren, in tegenstelling tot angiospermen, geen bloesems of vruchten. Aangenomen wordt dat zij de eerste vaatplanten zijn die op het land verschenen, circa 245-208 miljoen jaar geleden, tijdens de Triasperiode. De kolonisatie van het land door Gymnospermen was mogelijk door de ontwikkeling van een vaatstelsel dat in staat is water door de hele plant te transporteren. Gymnospermen worden in vier groepen onderverdeeld: Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta, en Gnetophyta. Er zijn tegenwoordig meer dan duizend soorten gymnospermen.
Coniferophyta
Coniferen behoren tot de Coniferophyta-afdeling, die de grootste soortenrijkdom onder de gymnospermen kent. Coniferen zijn groenblijvend (hun bladeren blijven het hele jaar door behouden) en behoren tot de grootste, hoogste en oudste bomen ter wereld. Dennen, sequoia’s, sparren, hemlocks en sparren zijn voorbeelden van naaldbomen. Coniferen zijn een belangrijke economische leverancier van timmerhout en andere houtproducten, zoals papier. In tegenstelling tot het hardhout van sommige angiospermen, wordt het hout van Gymnospermen zachthout genoemd.
Het woord “naaldboom” komt van de uitdrukking “kegeldrager”, een eigenschap die alle naaldbomen gemeen hebben. De mannelijke en vrouwelijke voortplantingssystemen van naaldbomen zijn ondergebracht in kegels. De meeste naaldbomen zijn eenhuizig, wat betekent dat ze zowel mannelijke als vrouwelijke kegels aan dezelfde boom hebben.
De naaldachtige bladeren van naaldbomen zijn een ander onderscheidend kenmerk. Het soort bladeren dat aanwezig is, onderscheidt verschillende naaldboomfamilies, zoals Pinaceae (dennen) en Cupressaceae (cipressen). Langs de stam van dennen staan solitaire naaldachtige bladeren of naaldbladige kluten. De stammen van cipressen dragen platte, schubvormige bladeren. Andere Agathis-coniferen hebben dikke, elliptische bladeren, terwijl coniferen van het geslacht Nageia brede, platte bladeren hebben.
Coniferen zijn prominente leden van het taiga-bioom, en ze zijn geëvolueerd om te overleven in de frigide omgeving van boreale bossen. Door de hoge, driehoekige vorm van de bomen kan de sneeuw gemakkelijker van de takken vallen en wordt voorkomen dat ze afbreken onder het gewicht van het ijs. In het droge klimaat hebben naaldbladconiferen een wasachtige bedekking op het bladoppervlak om waterverlies te helpen voorkomen
Cycadophyta
Cycaden behoren tot de gymnospermenfamilie Cycadophyta. Cycaden komen voor in tropische en subtropische bosgebieden. De enorme bladeren van deze altijdgroene planten worden over de dikke, houtachtige stam verspreid door lange stengels met een veerachtige bladstructuur. Cycaden lijken op het eerste gezicht op palmbomen, maar ze zijn niet verwant. Deze planten hebben een lange levensduur en een matige groeisnelheid. De King Sago palm kan er bijvoorbeeld tot 50 jaar over doen om een hoogte van 2 meter te bereiken.
In tegenstelling tot veel coniferen produceren cycades uitsluitend mannelijke kegels (stuifmeel) of vrouwelijke kegels (geen stuifmeel) (produceren eicellen). Als er een mannelijke cycade aanwezig is, zullen de vrouwelijke kegelvormige cycaden alleen zaden voortbrengen. Cycaden worden vooral bestoven door insecten, en dieren dragen bij tot de verspreiding van hun grote, kleurrijke zaden.
De fotosynthetische bacteriën cyanobacteriën koloniseren de wortels van cycaden. Deze micro-organismen produceren vergiften en neurotoxinen, die zich ophopen in de zaden van de planten. Men denkt dat bacteriën en schimmelparasieten door het gif worden beschermd. De zaden van cycades kunnen bij inslikken schadelijk zijn voor huisdieren en mensen.
Ginkgophyta
In de herfst zijn de takken en bladeren van een ginkgoboom van bovenaf te zien. Getty Images/Benjamin Torode/Moment
Ginkgo biloba is de enige nog levende gymnosperm uit de Ginkgophyta divisie. Ginkgo-planten die op natuurlijke wijze groeien, komen nu alleen nog in China voor. Ginkgo’s hebben waaiervormige, bladverliezende bladeren die in de herfst geel verkleuren en kunnen duizenden jaren oud worden. Ginkgo biloba bomen kunnen vrij groot worden, de hoogste bereiken een hoogte van 160 voet. De stammen en wortels van oudere bomen zijn dikker.
Ginkgo’s groeien in gebieden met veel licht, veel water en een goede bodemdrainage. Ginkgo-planten maken, net als cycaden, mannelijke of vrouwelijke kegels en hebben zaadcellen die zich met behulp van flagellen naar de eicel in de vrouwelijke eileider bewegen. Deze winterharde bomen zijn vuurbestendig, bestand tegen plagen en ziekten, en zij produceren verbindingen met therapeutische eigenschappen, zoals antioxidanten, ontstekingsremmende en antibacteriële flavinoïden en terpenen.
Gnetophyta
Deze foto toont het gymnosperm Welwitschia mirabilis, dat alleen in de Afrikaanse woestijn van Namibië kan worden gevonden. Getty Images/Artush/iStock Plus
Er zijn slechts 65 soorten in de gymnospermische afdeling Gnetophyta, die in drie geslachten is onderverdeeld: Ephedra, Gnetum en Welwitschia. Veel van de Ephedra-soorten zijn struiken die voorkomen in de woestijnen van Amerika of in de hoge, koele gebieden van de Indiase Himalaya-hooglanden. Ephedra-soorten hebben therapeutische voordelen en het decongestivum efedrine is ervan afgeleid. Ephedra-soorten hebben schubvormige bladeren en slanke stengels.
Sommige Gnetum-soorten hebben struiken en bomen, maar de meerderheid zijn houtachtige wijnstokken die zich rond andere planten wikkelen. Hun grote, platte bladeren lijken op die van bloeiende planten en ze leven in tropische regenwouden. Mannelijke en vrouwelijke voortplantingskegels worden op afzonderlijke bomen gevonden en lijken op bloemen, maar het zijn geen bloemen. Deze planten hebben een circulatieweefselstructuur die vergelijkbaar is met die van bloeiende planten.
W. mirabilis is de enige soort Welwitschia. Deze planten komen alleen voor in de Afrikaanse woestijn van Namibië. Ze hebben een grote stengel die dicht bij de grond blijft, twee grote overhangende bladeren die zich tijdens de groei in andere bladeren splitsen, en een grote, diepe penwortel, wat ze vrij uniek maakt. Deze plant is bestand tegen de woestijnhitte, die kan oplopen tot 50°C (122°F), en tegen een gebrek aan water (1-10 cm per jaar). Zowel de mannelijke als de vrouwelijke kegels van W. mirabilis bevatten nectar om insecten aan te trekken, en de mannelijke kegels zijn schitterend gekleurd.
