Биология

Сведения о размножении

В размножении голосеменных принимают участие шишки. Они бывают мужские и женские, могут различаться цветовыми оттенками и размерами. В мужских шишках созревает пыльца, а в женских — семязачатки. Созревшая пыльца высыпается, подхватывается ветром, который приносит её к семязачатку. Так происходит опыление. Опылившаяся шишка закрывается, её чешуйки надёжно прилегают друг к другу и образуют подобие капсулы. Внутри такой капсулы происходит оплодотворение и развивается семя. При наступлении благоприятных условий шишка раскроет свои чешуйки, ветер разнесёт созревшие семена, они окажутся в почве и прорастут в новое деревце.

Строение

В зависимости от типа растения и его структуры выделяют различные виды строения семени растений.

Голосеменные

Голосеменными принято называть многолетние растения, семена которых не защищены внешней оболочкой, помимо семенной чешуи (отсюда и название вида). У таких представителей флоры отсутствуют цветки и плоды, а опыление осуществляется при помощи ветра. Эти растения принято относить к разряду высших из-за их сложного строения (наличия корней, стебля, листьев и других структур).

Семя формируется на поверхности специальной чешуи, оно имеет сложную многоклеточную структуру.

Само семя состоит из эндосперма, зародыша и чешуи, защищающей их от воздействия окружающей среды (как правило она яркого цвета).

До того как растение будет оплодотворено, место эндосперма занимает нуцеллус – часть зачатка растения, которая после оплодотворения практически полностью разрушается, заменяясь эндоспермом.

Гаплоидный эндосперм у таких растений формируется из тканей женской половой клетки.

Чешуя имеет сложное строение, включает в себя несколько слоев:

  • мягкий саркотест – наружный слой;
  • более плотный и твердый склеротест – средний слой;
  • внутренний слой эндотест, который к моменту созревания семени истончается, превращаясь в пленку.

Покрытосеменные

Покрытосеменные (цветковые) растения появились на планете сравнительно недавно (позже, чем голосеменные), при этом они представляют собой наиболее совершенную и многочисленную форму развития. Это различные многолетние и однолетние растения, деревья, кустарники, цветущие травы (данная форма характерна преимущественно для цветковых растений).

Эти виды отличаются наличием плодов, которые бывают сочными (например, яблоневый плод, груша, смородина) или сухими (например, стручок). Также плоды могут быть многосемянными или односемянными (например, костянка).

Несмотря на все многообразие видов, все эти растения имеют приблизительно одинаковое строение семян.

Отличительной их особенностью является то, что все они находятся внутри плода покрытосеменных (у голосеменных растений семена расположены на поверхности) и защищены его тканями. Внутри семена состоят из эндосперма, зародыша, а снаружи они покрыты кожурой.

Классификация

Иллюстрация из статьи «Голосеменные» в «Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона»

Ранее голосеменные растения выделялись в специальный класс Gymnospermae, вначале в рамках семенных растений (в составе отдела Spermatophyta, 1882—1952), позже — в составе сосудистых растений (в составе отдела Tracheophyta, 1950—1981). Этот класс включал хвойные и подобные им растения, в том числе несколько групп вымерших растений, известных только по ископаемым останкам.

Несмотря на то, что голосеменные растения явным образом отличны от других групп высших растений (папоротникообразных и цветковых), ископаемые останки длительное время служили доказательством того, что покрытосеменные произошли от голосеменных предков, что делало таксон голосеменных парафилетичным (современная кладистика пытается определять лишь такие таксоны, которые являлись бы монофилетическими — с прослеживающейся привязкой к общему предку и включающие всех потомков этого общего предка). Вместе с тем, некоторые исследования ДНК показывают, что голосеменные, возможно, являются монофилетической группой.

Современные семенные растения обычно разделяют на пять таксонов одного ранга (в современных публикациях чаще в качестве такого ранга используют класс), при этом по отношению к совокупности четырёх групп нецветковых растений для отделения их от группы цветковых (покрытосеменных) растений применяют термин «голосеменные», не рассматривая при этом его в качестве таксона:

  • Класс Гинкговые (Ginkgoopsida)
  • Класс Гнетовые (Gnetopsida)
  • Класс Саговниковые, или Цикадовые (Cycadopsida)
  • Класс Хвойные (Pinopsida)
  • Класс Цветковые (Покрытосеменные) (Magnoliopsida)

Последняя классификации голосеменных, представленных в современной флоре Земли, приводится в работе Christenhusz et al. (2011). В работе представлены 12 семейств, сгруппированные в 83 рода с общей численностью группы в 1080 видов (Christenhusz & Byng 2016 ).

Подкласс Cycadidae

  • Порядок Cycadales
    • Семейство Саговниковые: Cycas
    • Семейство Замиевые: Dioon, Bowenia, Macrozamia, Lepidozamia, Encephalartos, Stangeria, Ceratozamia, Microcycas, Zamia.

Подкласс Ginkgoidae

  • Порядок Гинкговые

    Семейство Ginkgoaceae: Ginkgo

Подкласс Gnetidae

  • Порядок Вельвичиевые

    Семейство Вельвичиевые: Welwitschia

  • Порядок Gnetales

    Семейство Gnetaceae: Gnetum

  • Порядок Ephedrales

    Семейство Ephedraceae: Ephedra

Подкласс Pinidae

  • Порядок Сосновые

    Семейство Сосновые: Cedrus, Pinus, Cathaya, Picea, Pseudotsuga, Larix, Pseudolarix, Tsuga, Nothotsuga, Keteleeria, Abies

  • Порядок Araucariales
    • Семейство Араукариевые: Araucaria, Wollemia, Agathis
    • Семейство Подокарповые или Ногоплодниковые: Phyllocladus, Lepidothamnus, Prumnopitys, Sundacarpus, Halocarpus, Parasitaxus, Lagarostrobos, Manoao, Saxegothaea, Microcachrys, Pherosphaera, Acmopyle, Dacrycarpus, Dacrydium, Falcatifolium, Retrophyllum, Nageia, Afrocarpus, Podocarpus
  • Порядок Cupressales
    • Семейство Сциадопитисовые: Sciadopitys
    • Семейство Кипарисовые: Cunninghamia, Taiwania, Athrotaxis, Metasequoia, Sequoia, Sequoiadendron, Cryptomeria, Glyptostrobus, Taxodium, Papuacedrus, Austrocedrus, Libocedrus, Pilgerodendron, Widdringtonia, Diselma, Fitzroya, Callitris (включая Actinostrobus и Neocallitropsis), Thujopsis, Thuja, Fokienia, Chamaecyparis, Callitropsis, Cupressus, Juniperus, Xanthocyparis, Calocedrus, Tetraclinis, Platycladus, Microbiota
    • Семейство Тисовые: Austrotaxus, Pseudotaxus, Taxus, Cephalotaxus, Amentotaxus, Torreya

К голосеменным относят также несколько групп вымерших растений, в том числе:

  • Беннетитовые, или Беннеттитопсиды (Bennettitopsida). Эту группу либо рассматривают как таксон в ранге класса, либо включают в состав Саговниковых в ранге порядка (Bennettitales)
  • Семенные папоротники, или Птеридоспермы. Эту группу рассматривают как таксон либо в ранге отдела (Pteridospermatophyta), либо в ранге класса (Pteridospermae, или Lyginopteridopsida — Лигиноптеридопсиды)

Устаревшие или упрощенные классификации

Иногда современные семенные растения рассматриваются как группа, состоящая из двух таксонов в ранге отдела:

  • Отдел Голосеменные (Pinophyta, или Gymnospermae), состоящий из четырёх указанных выше классов
  • Отдел Цветковые (Покрытосеменные) (Magnoliophyta)

Иногда голосеменные рассматриваются как группа, состоящая из четырёх таксонов в ранге отдела:[источник не указан 228 дней]

  • Отдел Гинкговые (Ginkgophyta)
  • Отдел Гнетовые (Gnetophyta)
  • Отдел Саговниковые (Cycadophyta)
  • Отдел Хвойные (Pinophyta)

Особенности

Несмотря на то, что внутренняя структура семян одинакова, каждый вид имеет свои особенности, касающиеся формы и размеров.

В зависимости от формы принято выделять следующие виды:

  1. Шарообразные (горох, просо, некоторые сорта кукурузы и крестоцветных.
  2. Чечевицеобразная форма, при которой ширина и длина примерно равны, а толщина значительно уступает по размерам. Такая форма характерна для семян чечевицы.
  3. Эллиптическая форма (большинство сортов бобовых). Толщина в этом случае равна ширине, а длина превышает эти показатели.
  4. Удлиненная форма (большинство видов злаковых, яблоко). Все размерные показатели отличаются друг от друга, длина семени значительно превосходит другие параметры.
  5. Треугольная форма (гречиха, сорные растения). Все грани семени расположены в треугольной плоскости.

Какие бывают размеры

В зависимости от сорта растения и уровня влажности среды, в которой оно развивалось (чем выше влажность, тем более крупными будут семена), размеры семян могут быть различными.

Примерные размеры представлены в следующей таблице.

Название

Длина (мм)

Ширина (мм)

Толщина (мм)

Пшеница

4–7

1.5–4.7

1.5–3.5

Рожь

4–10

1.4–3.6

1.1–3.4

Овес

8–18

1.4–4

1–3.6

Кукуруза

6–17

5–11

3–8

Горох

4–10

3.5–10

4–10

Подсолнечник

5–15

3.5–8.5

2–6

Лен

3–6

1.7–3.2

0.5–1.5

Некоторые семена очень мелкие, однако в природе встречаются и более крупные размеры. Например, самым крупным считается семя сейшельской пальмы. Вес его может достигать 20 кг.

Размеры семени имеют большое значение в сельском хозяйстве. Так, считается, что более крупные экземпляры отличаются повышенной жизнеспособностью, плодородием.

Условия прорастания семян

Чтобы из семени развилось полноценное растение, его необходимо поместить в наиболее благоприятные окружающие условия, только в этом случае образуется росток, который и будет развиваться.

Что необходимо для того, чтобы появился такой росток:

  1. Питательные вещества. Они содержатся в эндосперме, но попадают туда из почвы. Поэтому чем более богата и плодородна почва, тем быстрее появится росток, тем крепче и жизнеспособнее будет новое растение.
  2. Оптимальная температура окружающей среды. Вне зависимости от вида и сорта растения, все они могут прорастать только при положительных температурах. Например, для выращивания лука, моркови, листового салата и других видов достаточно низкой плюсовой температуры (около +5 градусов и выше). Другие растения требуют более теплых условий (например, томат, тыква). Чтобы вырастить их, необходимо прогреть почву до +12 градусов минимум.
  3. Наличие влаги. Семена активно впитывают влагу и вещества, содержащиеся в ней. Эта вода поступает непосредственно к зародышу, способствуя его прорастанию. Кроме того, при воздействии влаги плотная кожура набухает, становится более мягкой, через нее уже способен пробиться росток.
  4. Свежий воздух также является важным условием для прорастания. Ведь любое растение, даже находясь в зачаточном состоянии, должно дышать. Это обеспечивает нормализацию обменных процессов, происходящих в нем.

Интересные факты о голосеменных растениях

Голосеменные произошли от папоротников и являются одной из древнейших групп растений. Спустя сотни миллионов лет от группы отсоединились более распространенные покрытосеменные или цветковые.

Большинство голосеменных – деревья, среди которых встречаются настоящие гиганты и долгожители.

Секвойя

К примеру, секвойя является самым высоким видом деревьев, ее высота превышает сотню метров, а срок жизни – несколько тысяч лет.

Шишки хвойных очень чувствительны к изменению уровня влажности. Если влаги много — они сжимаются, если мало — раскрываются.

Древесина хвойных растений – ценный материал, обладающий полезными свойствами. Благодаря прочности, долговечности и устойчивости к гниению, она широко применяется в различных областях промышленности.

Пихта корейская

Смола и масло некоторых видов гимноспермов обладают лечебными свойствами. Они активно используются при производстве косметики и лекарственных средств. Хвойные выделяют в кислород вещества, разрушающие микроорганизмы, и тем самым очищают воздух.

Оплодотворение

В первый год оплодотворения не происходит, так как ни женские, ни мужские гаметы ещё не созрели. После опыления женские шишки закрываются и в течение года в них продолжается развитие гамет, как женских, так и мужских.

На следующий год, в закрытых женских шишках, которые уже одревеснели и позеленели, происходит оплодотворение: спермий соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу.

Рис. 3. Схема цикла развития сосны.

То, что гаметофит развивается не во внешней среде (как, например, у папоротников), а внутри спорофита, является особенностью голосеменных. Их яйцеклетка остаётся неподвижной клеткой, и от зарождения до оплодотворения находится внутри спорангия (семязачатка).

Сосна, в отличие от папоротников и мхов, не зависит от наличия воды для соединения гамет. Поэтому голосеменные более способны к заселению сухих мест.

Жизненный цикл голосеменных

Особенности жизненного цикла голосеменных на примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris). Сосна — крупное дерево, размножающееся семенами.

Как известно, семена сосны и других хвойных образуются в шишках. Эти шишки и есть женские стробилы. Менее известны так называемые мужские шишки (стробилы), в которых созревает пыльца. Они появляются ранним летом и существуют весьма непродолжительное время.

Строение мужского стробила. Микроспорогенез и микрогаметогенез.

На продольном срезе через мужскую шишку хорошо выделяется ось, к которой крепятся микроспорофиллы. В основании каждого из них размещаются гнезда двух крупных спорангиев (пыльцевых мешков).

Гнезда микроспорангиев заполнены археспориальной тканью. Процесс микроспорогенеза состоит в том, что клетки археспориальной ткани делятся путем мейоза, в результате образуются тетрады гаплоидных микроспор.

Каждая микроспора (пыльцевое зерно) имеет две оболочки: внутреннюю тонкую — интину и наружную, грубую и прочную — экзину. Характерной особенностью микроспор хвойных являются так называемые воздушные мешки, повышающие аэродинамические качества пыльцы, которая распространяется ветром.

Гаплоидное ядро микроспоры начинает делиться обычным митотическим путем.

В результате двух, следующих друг за другом митотических делений, образуется четыре клетки: две проталлиальные, антеридиальная и сифоногенная.

Проталлиальные (греч. проталлиум — заросток) клетки являются рудиментом вегетативного тела заростка. Эти клетки существуют очень непродолжительное время и вскоре разрушаются. Из сифоногенной (греч.

сифон — трубка) клетки развивается пыльцевая трубка. Все дальнейшие изменения происходят с антеридиальной клеткой. Она делится еще один раз и, в результате этого деления, появляются клетка-ножка и спермагенная клетка. Назначение клетки ножки не вполне понятно, а вот при делении спермагенной клетки образуется две мужские гаметы — спермии. На этом процесс микрогаметогенеза заканчивается.

Строение женского стробила. Мегаспорогенез и мегагаметогенез.

Более знакомая вам женская шишка (стробил) также имеет ось, к которой крепятся чешуи двух типов: пленчатые кроющие чешуи, в пазухах которых развиваются крупные плодущие или семенные чешуи. В основании семенных чешуй размещается по два семязачатка. Оба процесса: мегаспорогенез и мегагаметогенез происходят в семязачатке.

Процесс мегаспорогенеза организован очень просто: внутри нуцеллуса обособляется клетка археспория, которая и становится материнской клеткой мегаспор.

В результате редукционного деления этой клетки образуется тетрада мегаспор, три из которых быстро погибают и идут на питание единственной оставшейся мегаспоре. Из гаплоидной мегаспоры вырастает женский гаметофит, который со временем занимает практически весь объем семени. По своей функциональной роли женский гаметофит является питательной тканью семени — эндоспермом.

Необходимо подчеркнуть, что эндосперм голосеменных растений является гаплоидной тканью, в отличие от триплоидного эндосперма цветковых растений.

На верхнем микропилярном полюсе гаметофита образуются два типичных архегония. В брюшке каждого из них находится крупная яйцеклетка. После формирования яйцеклетки женский гаметофит готов к оплодотворению.

Оплодотворение совершается внутри семязачатка, при этом спермии по пыльцевой трубке проникают к архегониям и один из них сливается с яйцеклеткой. Вторая пара гамет обычно не дает зиготы.

Такой тип оплодотворения называют сифоногамией. Из зиготы со временем развивается зародыш семени. Развитие зародыша — весьма сложный процесс, на деталях которого мы остановимся весьма поверхностно, поскольку это предмет особой дисциплины — биологии развития, которую вы будете изучать позже.

При делении зиготы образуется две клетки: терминальная и базальная. Из терминальной клетки развивается так называемый подвесок, а из базальной — зародыш.

Цикл размножения голосеменных:

1 – женская шишка; 2 – семенная чешуя с двумя семязачатками; 3 – микропиле; 4 – мегаспоры; 5 – нуцеллус семязачатка; 6 – интегумент, один листочек; 7 – нуцеллус, образующий перисперм; 8 – архегоний; 9 – первичный эндосперм; 10 – мужская шишка; 11 – микроспорофилл с двумя микроспорангиями; 12 – антеридиальная клетка; 13 – сифоногенная клетка, клетка трубки; 14 – ядро спермагенной клетки; 15 – ядро клетки-ножки; 16 – клетка трубки; 17 – зародыш семени; 18 – первичный эндосперм; 19 – семенная кожура; 20 – шишка, возраст которой один год; 21 – шишка, возраст которой – два года.

Класс «Хвойные»

Это, пожалуй, самый известные класс отдела голосеменных растений. Он также является и самым многочисленным.

Данный класс состоит из одного порядка — «Сосновые». Раньше на Земле существовало еще три порядка класса хвойных, однако их представители вымерли.

Упомянутый выше порядок состоит из семи семейств:

  1. Головчатотисовые.
  2. Тисовые.
  3. Сциадопитисовые.
  4. Подокарповые.
  5. Араукариевые.
  6. Сосновые.
  7. Кипарисовые.

В семейство головчатотисовых входят 20 представителей. Это вечнозеленые кустарники и деревья. Хвоя расположена по спирали. От тисовых головчатотисовые отличаются тем, что их шишки намного дольше созревают, а также они обладают большими по размеру семенами.

Семейство тисовых включает в себя около 30 видов кустарников и деревьев. Все растения данного семейства двудомные. Примерами представителей этого семейства можно считать тихоокеанский тис, флоридский, канадский, европейский тисы и др.

В семейство сциадопитисовые входят вечнозеленые деревья, которые часто используются в качестве декоративных.

Примерами представителей семейства подокарповых можно назвать дакридиум, филлокладус, подокарп и т.д. Они произрастают во влажной местности: в Новой Зеландии и Новой Каледонии.

Семейство араукариевых объединяет около 40 видов. Представители данного семейства существовали на Земле уже во время юрского и мелового периодов. Примерами можно считать южный агатис, агатис даммара, бразильская араукария, чилийская араукария, воллемия благородная и др.

Семейство сосновых включает в себя такие всем известные деревья, как ель, сосна, кедр, лиственница, тсуга, пихта и т.д. Все растения, входящие в данное семейство, растут в Северном полушарии в умеренном климате. Голосеменные растения данного семейства часто используются человеком в медицине и других отраслях промышленности благодаря своим смолам и эфирным маслам.

Теория возникновения семенных растений

Пример голосеменных растений

Давайте рассмотрим каким образом споровые растения превратились в семенные.

Папоротники размножаются спорами. Их бесполые органы называются спорангиями. Спорангии бывают двух видов: микроспорангии (мелкие споры) и мегаспорангии (крупные споры). Группа тесно расположенных спорангий — сорусы. Вайи — это листья папоротника, на них размещаются сорусы со спорами разного размера.

Ученые предполагают, что голосеменные произошли от разноспоровых папоротников, на листьях которых размещались сорусы со спорами разного размера. Созревшие споры высыпаются и разносятся ветром и водой. Попав в благоприятные условия, спора прорастает в заросток. На нижней стороне заростка образуются половые клетки: сперматозоиды и яйцеклетки. Когда под заростком скапливается вода, сперматозоид может подплыть к яйцеклетке и оплодотворить ее. Половая стадия без воды невозможна.

Засушливые условия палеозойской эры заставили споровые растения искать способ приспособления. Из спор, которые не выпадали на землю образовался мужской гаметофит, под его оболочкой формировались половые мужские гаметы (пыльца). Пыльцевые зерна были небольшого размера и легкие, чтоб ветер мог их свободно разносить. Таким образом вода уже не играла важную роль для полового размножения папоротника.

Из макроспор образовался женский гаметофит (семязачаток), из которого сформировалась яйцеклетка. Вайи со спорами стали сгущаться и появилась шишка. В свою очередь и вайи с мегаспорангием тоже образовали шишку. Таким образом у разноспорового папоротника возникло два типа шишек: женская и мужская.

Необычные голосеменные растения. Голосеменные растения общая характеристика и примеры

Растительная природа нашего мира настолько разнообразна, что до сих пор человек открывает новые виды растений. Самые известные и необычные из них – это голосеменные растения.

Их происхождение настолько древнее, что по праву можно назвать растениями динозавров, так как именно этот вид является последователем папоротников.

Краткая характеристика

Голосеменные растения являются вечнозелеными. Однако встречаются особи, которые могут быть листопадными.

Общая характеристика голосеменных растений – они не образуют плодов и цветков в известной форме. Они настолько многообразны, что количество видов скоро перейдет за тысячную отметку.

Основная масса растений этого вида – это деревья. Иногда встречаются кустарниковые формы.

Существует шесть классов этого отдела растений. Два класса, к сожалению, вымерли и только четыре произрастают в разных местах нашего необъятного земного шара.

Голосеменной отдел включает в себя более семисот видов. Основная масса это хвойные деревья.

Особенности строения и признаки

Строение многих голосеменных растений можно узнать по характерным признакам. Они не имеют цветка и впоследствии плода, а имеют шишку, размер и внешний вид которой зависит от размера и принадлежности растения.

Во взрослом состоянии имеют мужскую и женскую шишку.

Мужская шишка похожа на желтую кисточку с пыльцой. А женская шишка имеет другой цвет и похожа просто на почку.

Схему строения данного отряда можно рассмотреть на характерном примере ели:

  1. Ветка с мужскими шишками.
  2. Тычинки.
  3. Женская шишка.
  4. Вызревшая шишка.
  5. Чешуйка женской шишки.
  6. Чешуйка изнутри.
  7. Семена.
  8. Хвоинка.
  9. Молодой росток.
  10. Макушка ростка.

Размножение голосеменных растений

Период размножения отряда этих растений обычно протекает весной, когда созревает мужская шишка. Она в своем пыльцевом мешке концентрирует большое количество пыльцы и с дуновением ветра эти микроскопические частицы взлетают и попадают на женскую шишку того же дерева или соседнего. А некоторые пылинки относятся еще дальше.

От силы порыва ветра зависит и их распространение. Так происходит процесс оплодотворения женской шишки.

Опыленная женская шишка продолжает свой процесс, свой цикл развития. Она созревает вместе с семенами, находящимися в ней. В результате обычно образуется чешуевидный вырост в виде шишки.

Осенью часть семян выпадает на землю. Они так и лежат до осени, дожидаясь весны. Весной семена набухают, образуя зачатки новой жизни.

Семя развивается и в ближайшее время образовывается новый росток, который возможно станет взрослым растением и продолжит свою жизнь.

Примеры голосеменных растений

Представителей данного отряда знают многие. Самые распространенные из них – это ели, сосны и пихты.

Пихта

Основных представителей голосеменного отряда можно разделить на гнетовых, гингковых, саговниковых и хвойных.

Вельвичия удивительная

К гнетовым, например, относится вельвичия, которая произрастает в пустыне.

Дерево гингко

К виду гингко относится единственный представитель с таким же названием это высокое дерево с подобными вееру ветвями.

Семейство саговников включает в себя различные виды.

По внешности напоминает небольшие пальмы с ветвями в виде птичьих перьев.

И самый большой представитель этого отряда – хвойные деревья. К ним можно отнести: тис, сосну, ель, кедр, пихту, кипарис, лиственницу и других.

Древесина

Древесина хвойных деревьев имеет ценные свойства, благодаря которым используется:

  • в строительстве;
  • как поделочный материал;
  • в производстве.

Важнейшим свойством древесины хвойных является устойчивость к гниению, что связано с наличием в ней смолы. Особенно славятся этим секвойя, туя, тисс, сосна и т. д.

Рис. 2. Валка секвойи.

Древесина голосеменных красива и идёт на изготовление мебели и различных предметов интерьера. Вообще, свойства древесины хвойных различны, и каждая порода имеет своё применение. Например, ель и пихта обладают хорошими акустическими свойствами, и используются в производстве музыкальных инструментов. Сосновая живица (смола) является сырьём для получения скипидара, канифоли, камфоры.

Рис. 3. Добыча живицы.

Некоторые древние голосеменные образовали полезные ископаемые, например, европейские бурые угли сложены болотным кипарисом.

Многие виды голосеменных являются декоративными растениями. Они также очищают воздух, т. к. выделяют вещества, поражающие микробов. Некоторые хвойные не переносят дыма и загрязнения городов, поэтому не используются для озеленения:

  • пихта;
  • можжевельник;
  • сосна.

Лиственница, наоборот, благодаря смене листьев, хорошо переносит загрязнение воздуха.

Голосеменные являются давними спутниками человека и многие из них приобрели духовное значение. Они стали символами каких-то качеств, воспеты в песнях и преданиях народов.

Так, гинкго является священным растением в синтоистской религии. У восточных славян всегда почиталась сосна. В их мифологии она выступает как один из символов жизни и космического порядка.

Гнетовые

В отделе голосеменных есть не только хвойные растения, он включает и несколько других классов, например гнетовые. Самое удивительное из гнетовых – это вельвичия удивительная (Рис. 7), растет это голосеменное растение в пустыне Намиб, это западное побережье на юге Африки.

Рис. 7. Вельвичия удивительная (Источник)

Выглядит она как небольшой пенек, от которого отходит два широких листа, которые растут всю жизнь вельвичии. Жить она может около двух тысяч лет, при этом эти листья даже не совсем настоящие, это семядоли, то есть особые органы зародыша. Поскольку это растение голосеменное, цветков мы на нем не увидим, зато увидим шишки. Более крупные шишки в центре этого пенька, а по бокам гроздями свисают мелкие мужские шишки.

Отдел Голосеменные: значение и черты строения

Систематики насчитывают около 800 видов этих растений. Более 500 из них являются представителями класса Хвойные. Они представлены деревьями или кустарниками, большинство из которых являются вечнозелеными. Тонкие листья голосеменных называются хвоинками. Они имеют вид иголок. У туи, лиственницы и кипариса листья напоминают удлиненные плоские чешуйки.

Какие черты строения позволяют голосеменным оставаться «зимой и летом одним цветом»? Прежде всего, это строение листьев. Их площадь небольшая, устьица погружены в соединительную ткань. На зиму они запечатываются воском. Особое значение для голосеменных имеет кора и древесина. В ней находится большое количество смоляных ходов, заполненных вязкой жидкостью. Такие особенности почти полностью предотвращают зимой транспирацию — процесс испарения воды.

Для нашей местности самыми известными представителями голосеменных являются ель и сосна. Другими известными представителями хвойных являются пихта, лиственница, можжевельник, ягодный тис. В тропиках произрастают представители голосеменных, внешне напоминающих пальмы. Это саговники. В Японии и Китае встречается двулопастный гинкго. Это двудомное растение с рассеченной листовой пластинкой на длинных черешках. А самым необычным голосеменным является вельвичия удивительная. Ее ствол полностью находится в песке, а снаружи находятся только два длинных листа.

Эволюционное развитие

Первые голосеменные, возникшие в Палеозойской эре, обладали целым рядом преимуществ, позволявших им в то время занять доминирующую позицию на планете. Эти эволюционно новые признаки носят название ароморфозов и позволяют выйти на новый уровень в освоении новых территорий и экологических ниш. Выделяют несколько таких особенностей, которыми обладают голосеменные:

  1. Размножение осуществляется без участия водной среды. Это позволило заселить большие территории на суше.
  2. Оплодотворение происходит внутри семязачатка и защищено от внешних воздействий — такие особенности размножения голосеменных растений обеспечивают большую сохранность будущего растения.
  3. Появление семени позволило обеспечить будущий зародыш защитными покровами (семенная кожура) и запасом питания (эндосперм), что, в свою очередь, увеличило численность растений этой группы.

Именно эти черты отличали их от предков — папоротникообразных. Следующим, и на сегодняшний день последним, этапом эволюционного развития растительного мира является появление покрытосеменных растений.

Экология голосеменных

Каково значение голосеменных растений, можно представить, узнав, насколько они древние. В палеозойской и мезозойской эрах они доминировали среди представителей флоры. Это были вечнозеленые деревья. Виды, распространенные в тропическом поясе, обладают крупными рассеченными листьями (подобно пальмовым). Зеленые органы растений северных широт небольшие (как иголки или чешуйки). Это связано с низким уровнем влажности воздуха.

Какое биологическое значение имеет то, что голосеменные образуют целые леса? Тайга умеренных широт – родной дом для многих популяций живых организмов. Особенно это относится к птицам и млекопитающим (плотоядным, всеядным и растительноядным). Леса обеспечивают им питание, защиту, убежища, условия для размножения и выращивания детенышей.

Полезные ископаемые Сибири – древние голосеменные растения огромных размеров. Сейчас площади хвойных лесов стремительно сокращаются по разным причинам: вырубки, пожары, расчистки места под дороги, города и заводы. Губительны для тайги мероприятия, связанные с затоплением территорий, осушений болот и добыче полезных ископаемых.

Важнейшее значение голосеменных – обогащение воздуха кислородом и очистка его от углекислого газа. Человек очень небрежно относится к этой их функции, потому что повышенное содержание вредных примесей и копоти в атмосфере приводит к засорению устьиц и накоплению веществ в листовой пластинке. Хвоинки не опадают ежегодно, поэтому срок их жизни снижается из-за этого на несколько лет. Исчезновение лесов входит в число крупнейших проблем планеты.

Особенности строения

Все представители голосеменных имеют ствол, листья и корень.

Особенностью строения таких растений является малоразвитая кора и сердцевина, но хорошо развитая древесина. Основу древесного материала составляют мёртвые веретенообразные клетки с толстой оболочкой — трахеиды. Они придают твердость стволу, проводят питательные вещества и воду от корней к кроне дерева.

Листья растений имеют разнообразную форму. К примеру, у хвойных они превращены в хвоинки, которые размещаются на ветке по спирали, друг напротив друга либо пучками. Другие виды отличаются развитой листовой пластинкой, как у пальм.

Хвоя у пихты мелкая, плоская, в своем составе имеет много полезных веществ, поэтому используется в медицине.
Фото: flickr.com/SteveMiller

Корневая система представлена одним главным корнем с отходящими от него боковыми придатками (сосна), или пучком придаточных корней (ель).

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий