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As gimnospermas, assim com as pteridófitas e as angiospermas, são plantas traqueófitas, possuindo raiz, caule e folhas característicos. As gimnospermas são as primeiras plantas a produzirem sementes, porém não produzem frutos.

As gimnospermas possuem estruturas denominadas estróbilos, ramos modificados, com folhas férteis.

Abundantes em regiões temperadas, as gimnospermas chegam a formar vegetações como as taigas no hemisfério Norte e a mata araucária no Sul do Brasil. A mata de auracária, que ocorria desde o Paraná até o Rio Grande do Sul, está atualmente muito reduzida em função , principalmente, da exploração da madeira do pinheiro-do-paraná, planta predominante nessa mata cuja espécie é Araucaria angustifolia.

Os pinheiros como o pinheiro-do-paraná, são as gimnospermas mais conhecidas. O pinheiro do gênero Pirus, que é nativo da Europa e dos Estados Unidos, foi introduzido com sucesso no Brasil e se adaptou bem na região sul, onde o clima é mais frio que nas regiões Norte e Nordeste.

As gimnospermas podem apresentar plantas de grande porte, como as sequóias que ocorrem na Califórnia (Estados Unidos). Essa plantas chegam a atingir 120 metros de altura e seus troncos podem chegar a ter diâmetro de 12 metros. Estima-se que as sequóias atuais tenham aproximadamente 4000 anos de idade.

As gimnospermas são usualmente distribuídas em quatro classes: conepherophyta, cycadophyta, gnetophyta e ginkgophyta. A mais conhecida é a conipherophyta, coníferas representadas pelos pinheiros, ciprestes e cedros. As cycadophytas lembram pequenas palmeiras. As gnetophyta são representadas pelos gêneros gnetum, ephedra e welwitschia. As ginkgophytas possuem um único repreentante: a ginkgo-biloba.

Exemplo de ciclo de vida em gimnosperma

As estruturas envolvidas na reprodução das gimnospermas são os estróbilos, ramos terminais modificados, que possuem folhas férteis, onde são formados os esporos.

Nas gimnospermas existem dois tipos de esporos: os pequenos, denominados micrósporos, e os grandes, denominados macrósporos. Os micrósporos são produzidos por microsporângios reunidos nos estróbilos masculinos ou microstróbilos e os megásporos pelos megasporângios reunidos nos estróbilos femininos ou megastróbilos.

Os micrósporos, ainda no interior dos microsporângios, iniciam a formação do gametófito masculino. Este permanece dentro da parede do esporo (desenvolvimento endospórico) sendo formado por duas células: a célula do tubo ou vegetativa e a célula geradora. A parede do micrósporo desenvolve duas projeções laterais em forma de asa. O micrósporo assim modificado passa a se chamdo de grão de pólen.

Grão de pólen: estrutura derivada de um micrósporo. Possui externamente duas expansões laterais em forma de asa, desenvolvidas a partir da parede do micrósporo. Em seu interior está o gametófito masculino, imaturo, formado por duas células haplóides: a célula do tubo ou vegetativa e a célula geradora.

Nos megastróbilos, desenvolvem-se os megasporângios, cada um deles revestido por tegumentos. Cada megasporângio revestido por tegumentos recebe o nome de óvulo. Em gimnospermas, por tanto, o óvulo não é o gameta feminino, e sim o megasporângio revestido por tegumentos.

Óvulo de gimnospermas: um megasporângio revestido por tegumentos. Não é o gameta feminino.

No tegumento de cada óvulo existe um orifício denominado micrópila. Em cada megasporângio ocorre meiose em uma célula denominada célula mãe de esporo, que originará quatro células haplóides. Destas, três degeneram e apenas uma passa a ser o megásporo funcional (n).

Em determinadas épocas do ano ocorre a polinização: os grãos de pólen são liberados e, em função de suas projeções laterais, facilmente transportados pelo vento; alguns deles podem pessar através da micrópia do óvulo, atigindo uma pequena cavidade do ápice do megasporângio, denominada câmara polínica, geralmente contendo líquido secretado pelo óvulo.

As gimnospermas são as primeiras plantas terrestres a se tornarem independentes da água para sua reprodução.

Após a polinização, o megásporo funcional sofre várias divisões mitóticas, dando origem a um gametófito feminino, onde se diferenciam dois ou três arquegônios, na região próxima à micrópila. Em cada arquegônio diferencia-se apenas um gameta feminino: a oosfera.

Enquanto isso, o grão do pólen localizado na câmara polínica, inicia sua germinação. A célula do tubo desenvolve-se, dando origem a uma estrutura longa denominada tubo polínico. Essa estrutura perfura os tecidos do megasporângio até atingir o arquegônio. A célula geradora então se divide, originando dois núcleos espermáticos que se dirigem para o tubo polínico. Esses núcleosespermáticos são os gametas masculinos das gimnospermas. Um deles fecunda a oosfera, gerando um zigoto diplóide; o outro sofre degeneração. Comumente as oosferas de todos arquegônios são fecundadas, cada uma delas por núcleos espermáticos de grãos de pólen distintos. Todos os zigotos começam a se transformar em embriões (poliembrionia), mas, em geral apenas um deles se desenvolve.

O embrião (2n) permanece no interior do gametófito feminino (n), que acumula substâncias nutritivas, dando origem a um tecido nutritivo haplóide denominado endosperma. Enquanto isso, os tegumentos endurecem passando a formar uma estrutura deniminada casca ou tegumento. Ao conjunto de casca megasporângio, endosperma e embrião dá-se o nome de semente. Esta permanece presa ao estróbilo até amadurecer, quando então de desprende e cai sobre o solo. Encontrando condições adequadas, inicia a germinação, originando um novo indivíduo diplóide, o esporófito, que reiniciará o ciclo.

Os megastróbilos são em geral globosos, grandes, e comumente denominados pinhas. Estas, após a fecundação formam várias sementes contendo um embrião em seu interior. São as sementes comestíveis conhecidas por pinhão.

Comparando as sementes de gimnospermas com as de angiospermas verifica-se que ambas apresentam:

• casca ou tegumento da semente, originada da diferenciação dos tegumentos do óvulo e que, portoanto é 2 n;
• megasporângio reduzido (2n);
• tecido nutritivo denominado endosperma;
• embrião que corresponde ao esporófito jovem e que, portanto, é 2n.

A diferença que se verifica é que o tecido nutritivo ou endosperma, nas gimnospermas é um tecido haplóide que correspode ao gametófito feminino. Nas angiospermas, o endosperma é um tecido triplóide, que se forma após a fecundação e não corresponde ao gametófito feminino. E um tecido nutritivo especial. O endosperma das gimnospermas é também chamado de endosperma primário (n) e o das angiospermas, de endosperma secundário (3n), pois este se forma após a fecundação.