Голосемянные растения

Что такое голосемянные растения

 

 

Каждому таксону растений свойственны определенные особенности, отличающие его от остальных. Что мешает, например, увидеть цветы сосны или того более – попробовать ее плоды? Почему голосеменные названы именно так, а не иначе? Дабы узнать ответы на эти вопросы, следует детально ознакомиться с этим семейством растений
Достаточно старую группу растений (как правило, это вечнозеленые) с наличием семяпочек, но с отсутствием плодолистиков называют голосемянными растениями. Появились они несколько сотен миллионов лет назад в верхнем девоне. На сегодня уже насчитывается более тысячи видов.

 

 

Впервые термин «gymnospérmae» был предложен шотландским ботаником. Роберт Броун впервые подчеркнул различия между покрытосемянными растениями и голосемянными. Ученым было доказано, что в семенах, происшедших из семяпочек отсутствует замкнутое вместилище. Завязь в таких растениях напоминает простую чешую, на которой могут быть размещены от одной до нескольких семяпочек. Иногда бывает, что и эта чешуя не будет развиваться.

 

Предполагают, что в русской терминологии этот термин был введен профессором А.Н. Бекетовым.

 

 

Общая характеристика голосемянных растений

 

  Голосеменные относятся к древней группе семенных растений.

Сегодня можно говорить о саговниковых, гнетовых, гинкговых и хвойных, которые включают четыре современных класса отдела голосеменных. Видоизмененные листья-хвоинки этих растений обладают плотной кожицей с незначительным количеством устьиц. Поверхность покрыта слоем воска. Подобные особенности строения позволяют максимально приспособится к неблагоприятным условиям, существенно снизить испарение воды. Большинство хвойных имеют узкие хвоинки, но существуют и растения с листьями похожими на чешуйки (кипарис).

 

 

Особенности голосемянных растений

 

   Голосемянные растения обладают органами: стеблем, корневой системой и листьями. Размножаясь, они производят семена, а не споры и это дает им огромное превосходство, потому как все необходимые для развития зародыша питательные вещества содержаться в семенах. При этом самому зародышу не страшны внешние воздействия, потому как он расположен внутри семени.

 

Развиваются семена голосемянных растений из семязачатков, внутри которого и происходит оплодотворение. Сам зародыш развивается там же. Если говорить о тканях (фотосинтезирующей, покровной, проводящей, механической, запасающей и образовательной), то у представителей этой группы растений они развиты все.

 

 

В списке голосемянных отсутствуют травы. Как правило, это деревья, кустарники или даже лианы. В числе голосемянных большой группой выделяются хвойные растения, которые длительное время на нашей планете имели существенные преимущества в растительном покрове. Листья у них в виде иголок или чешуек. Хвойные растения, образовавшие лес, берут активное участие в почвообразовании. Используются практически все компоненты растения. Начиная от древесины и заканчивая семенами.

 

 

Основные признаки голосемянных растений

 

Характерные отличия голосемянных:

• Семязачатки и семена находятся в открытом состоянии на поверхности спорофиллов («голые»), в завязи они не спрятаны. В семенах находится исключительно эндосперм (остаток мегагаметофита).
• Как правило, они образуют шишки, представляющих собрание на оси спорофиллов. В дальнейшем здесь будут развиваться спорангии и споры. Процедуру опыления осуществит ветер.
• У большей части голосеменных стробилы однополые (состоят из микроспорофиллов или же мегаспорофиллов).
• Антеридии редуцированы и мужским гаметам свойственно образовываться непосредственно на гаметофите.
• Представителями исключительно являются деревья, кустар­ники и даже лианами в которых моноподиальный тип ветвления.
• Анатомическое строение стебля обладает развитой древесиной (трахеид составляет более 90%, в незначительном количестве или вовсе отсутствуют паренхимы). В ксилеме содер­жатся только трахеиды (исключением являются гнетовые– трахеи у них имеются). Во флоэме отсутствуют клетки-спутницы (их место занимают альбуминовые клетки, которые отличаются проис­хождением).
• Наличие смоляных ходов как в коре, так и в древесине многих современных хвойных.
• Корневая система хорошо развита, с грибами образуют микори­зу.
• Листья голосеменных растений имеют значительные отличия не только в количестве и размерах, но и по морфологическому и анатомическому строениях. Игловидные преимущественно с наличием одной центральной жилки; некоторые крупные, с рассечениями, напоминающие вайи папоротников.

 

 

Строение голосемянных растений

 

   Деревья и кустарники, относящиеся к голосемянным нередко отличаются огромными размерами. Одни сильно ветвятся, неся множество мелких (чешуевидных) листьев. А другим присуще слабое разветвление и крупные листья. Строение стебля отличается тонкой корой с четко выраженной в центре ствола сердцевиной (исключением являются старые деревья). Кора, как правило, у представителей хвойных покрыта пузырьками со смоляными каналами, в которых находится эфирное масло.

 

В ксилеме большинства голосеменных не наблюдаются сосуды, так же, как и во флоэме – клетки-спутницы. Посмотрев с другой стороны, можно отметить более сложное строение тканей голосеменных, по сравнении с тканями папоротникообразных. Все голосеменные называют разноспоровыми растениями; микроспорофиллам и макроспорофиллам свойственно сильно различаться по строению, форме, размерам.

 

 

У семенных папоротников (наиболее примитивных) они свободно размещаются на обычных побегах, а вот на остальных голосеменных их можно наблюдать на укороченных побегах, как правило, раздельнополых.

 

 

Ареал распространения голосемянных растений

 

На планете в мезозойскую эру они уверенно господствовали и, как утверждают многие ученые, их происхождение тесно связано с разноспоровыми древнейшими папоротниковидными растениями.

 

Большая часть голосемянных растений сегодня занимает холодную зону северного полушария, образуя хвойные леса. Если говорить об умеренной или субтропической зоне, то они тоже являются местом их обитания. Речь идет преимущественно о крупных деревьях: ели, сосне, кипарисе, секвойе.

 

 

Голосеменные на территории России

 

Голосеменные растения, среди которых как деревья, так и кустарники, широко распространенные в России. В списке упоминается о следующих представителях этой группы (все они занесены в Красную Книгу России):

Кипарисовые

• Можжевельнике прибрежном(Juniperus conferta)
• Можжевельнике высоком(Juniperus excelsa)
• Можжевельнике вонючем(Juniperus foetidissima)
• Можжевельнике твёрдым(Juniperus rigida)
• Можжевельнике Сарженте(Juniperus sargentii)
• Микробиоте перекрёстнопарной(Microbiota decussata)

 

 

Сосновые

 

• Лиственнице ольгинской(Larix olgensis)
• Ели Глена(Picea glehnii)
• Сосне пицундской(Pinus pityusa) [Pinus brutia]
• Сосне густоцветной(Pinus densiflora)
• Сосне Палласа(Pinus pallasiana)
• Сосне меловой(Pinus sylvestris)

 

Тиссовые

 

• Тисе ягодном(Taxus baccata)
• Тисе остроконечном(Taxus cuspidata)

 

 

Размножение голосемянных растений

 

 

С помощью семян происходит размножение у всех голосеменных.

В пыльцевом мешке развиваются микроспоры растений. Называют их пыльцевыми зёрнами (пылинками). На женский гаметофит их переносит, как правило, ветер, после чего, попав на мегаспорангий, они прорастают внутрь после. Мегаспорангий, называемый семязачатком, способствует развитию мегаспоры. Семязачаток превращается в семя после процесса оплодотворения мужской гаметой.

 

Женский гаметофит во многом зависит непосредственно от родительского растения, но и более устойчив к обезвоживанию, чем гаметофит папоротника. При прорастании, окружающий семя питательный запас, используется зиготой. Семена могут длительное время находиться в состоянии покоя, вплоть до наступления благоприятных условий. Может лишь наблюдаться развитие различных приспособлений, облегчающих их распространение.

 

 

Плоды голосемянных растений

 

   Существует ошибочное мнение о том, что шишки являются плодами голосеменных растений. На самом же деле плоды формируются исключительно после развития цветка. У растений же, являющихся представителями данного отдела, полное отсутствие таких генеративных органов. Существуют женские и мужские шишке с половыми клетками — гаметами.

 

Мужские шишки, размещающиеся тесными группками, отличаются зеленоватым или желтоватым цветом и собраны они у побегов. Чешуйки у них мягкие на ощупь, не одревесневают. На короткой оси у мужских колосков располагаются редуцированные микроспорофиллы – кверху загнутые чешуйки. На нижней их части имеются два мешочка, являющимися местом для формирования пыльцы (со спермиями). Пыльца обволакивается оболочкой, содержащей специальные воздушные пузырьки, облегчающие перелет. Все это помогает ветру на дальние расстояния уносить пылинки.

 

Женские шишки имеют красноватый цвет. Располагаются они в одиночестве на этом дереве. Вот только отдают предпочтение самой вершине веток. Узнать их можно по более крупным размерам или по плотным кроющимся чешуйкам, между которыми развиваются семязачатки. К женскому гаметофиту относят немного удлиненное образование, имеющее два вдавления, где расположены яйцеклетки. Остальная часть служит вместилищем для питательных веществ (эндосперм).

 

 

Происхождение голосеменных растений

 

Прежде чем на земле появились голосеменные растения произошли важные эволюционные события (девонский период). Область репродуктивной сферы знаменовалась возникновением разносноровости, а вот вегетативная сфера – возникновением камбия и появлением древесных форм.

 

Хорошо сохранившись, вторичная ксилема свидетельствует о камбиальной активности. Следовательно, можно предположить о возникновении камбиальной активности менее 400 млн. лет тому назад. Чуть позже начинают появляться первые известные древовидные формы. Аневрофит германский был одним из первых, которому удалось достигнуть более 10 м высоты. По завершению среднего девона начинают появляться другие древесные растения (например, знаменитый археоптерис).

 

Именно таким образом стали появляться предпосылки, необходимые для возникновения голосеменных. Такое важное событие в растительном мире произошло в девонском периоде. Доказательством стала находка Дж. Петтита и Ч. Бека (1968г.). Они предоставили миру археосперв, найден в верхнедевонских отложениях, что в Северной Америке. Это древнейшее хорошо сохранившееся семя принадлежало растению, существовавшему боолее300 млн лет тому назад.

 

Значение голосеменных растении

 

 

Голосеменные растения – важное звено в природном цикле и окружающей среде, играющее большую роль и жизни человека.

• Древесина широко используется в строительстве, а также в качестве поделочного материала.
• Изготовление бумаги (древесина ели).
• Промышленное сырье (изготовление спирта, пластмассы, лаков).
• Ткань искусственного производства (речь идет о шелке из древесины сосны).
• Производство витаминов (например, витамин С, каротин).
• Семена кедровой сосны используют для получения пищевого масла и использования в пищу.
• Изготовление мебельных изделий, музыкальных инструментов.
• Получение смолы и дальнейшее использование ее производных (скипидар, канифоль).
• Использование почвы с целью ее закрепления, прекращения эрозийных процессов (сосна).
• Озеленение улиц.
• Декоративное предназначение.
• Именно благодаря растениям этого вида формируются огромные лесные массивы, которые становятся домом для многочисленных видов фауны, способствуют появлению новых видов флоры.

В чем секрет голосемянных растений

 

 

В детстве только ленивый не рассказывает загадку о елочке, которая круглый год одним цветом. Действительно, не расстаются со своей листвой на зиму большинство голосеменных. Возникает вопрос: почему?

 

 

Голосеменные названы так из-за типа строения генеративных органов. Благодаря своей форме, листья позволяют избежать растению избыточной транспирации.

 

Устьица запечатывается на зиму смолой, что практически прекращает испарение в этот период. Покрытие хвоинок кутикулой является дополнительной защитой. Но это еще не говорит о полном отсутствие листвы у голосеменных. Хвоинки живут около семи лет, после чего происходит процесс отмирания, а затем появление уже новых. Единственным растением, которому свойственно менять наряд каждый сезон, является лиственница.