Строение голосеменных
Голосеменные являются высшими семенными растениями. Число их видов около 800. Они представлены деревьями, реже кустарниками, в основном вечнозелеными. Наиболее часто встречаются различные виды хвойных (северное полушарие, зона умеренного климата). Леса из голосеменных составляют примерно 1/3 лесов планеты. Размножаются голосеменные семенами, но не имеют цветков и не образуют плодов. Семена развиваются из семяпочек, которые лежат открыто на чешуйках шишек.
Типичным представителем хвойных является сосна обыкновенная. Это светолюбивое древесное растение (до 50 м в высоту) произрастает на любых почвах — на болотах, на песках, на скалах. Корневая система имеет главный корень и хорошо развитые боковые корни. Корни часто образуют микоризу. Рост у сосны неограниченный (за счет верхушечной почки). Стебель имеет кору, древесину и слабо выраженную сердцевину. В коре множество смоляных ходов, в которых образуется смола, или живица. Ее функция — повышение устойчивости древесины к гниению. Проводящая ткань представлена трахеидами. Ствол у сосны прямой. Ветви располагаются высоко, образуя зонтиковидную крону. Сосны, растущие на болотах, имеют тонкий короткий ствол.
Листья сосны — хвоя — чешуйчатые или игловидные. Они располагаются попарно и покрыты слоем толстой восковидной кутикулы. Устьица погружены в ткань листа. Хвоя держится на дереве 2 — 3 года.
Размножение голосеменных
Сосна — однодомное растение. Весной на спорофите (листостебельное растение) образуются шишки двух видов. Шишка — это видоизмененный побег, ось, несущая множество чешуек. Мужские шишки зеленовато-желтого цвета, в виде колосовидных «соцветий», размером до 0,5 см. Они образуются у основания молодых побегов сосны под верхушечной почкой. На нижней стороне чешуек шишки находятся по два микроспорангия (пыльцевые мешки), в которых созревают гаплоидные микроспоры, или пыльца. Генеративная клетка пыльцы является мужским гаметофитом, который формирует спермии. Женские шишки — коричневые или красновато-коричневые имеют размер 0,5-6 см и развиваются поодиночке на концах побегов текущего года (рис. 14). У основания каждой их чешуйки формируются по две семяпочки (макроспорангии). Женский гаметофит образуется в результате ряда клеточных делений макроспоры. В нем формируются женская гамета и эндосперм.
Опыление у сосны происходит в конце весны — начале лета. Зрелая пыльца переносится ветром на чешуйки женских шишек, после чего они склеиваются смолой до созревания семян. Оплодотворение происходит через 12-14 месяцев после опыления (за это время созревает яйцеклетка). Пыльца прорастает пыльцевой трубкой, по которой один из спермиев (второй погибает) проходит к яйцеклетке. Из зиготы развивается зародыш, имеющий корешок, стебелек, семядоли и почечки. Покровы семязачатка образуют кожуру семени. Зимой одревесневшие чешуйки шишки расходятся, и семена с крыловидными придатками разносятся ветром. Семя, прорастая‚ дает начало новому спорофиту. Так происходит размножение и чередование поколений у сосны. Спорофит сосны листостебельное растение -живет до 400 лет.
Голосеменные и их многообразие в мире
Кроме сосны к хвойным относятся ель, лиственница, пихта, кедр, кипарис, можжевельник, секвойя. Сосна и ель в северном полушарии образуют крупные лесные массивы.
Ель повсеместно встречается в зоне умеренного климата. Характерный для нее ареал — южная часть Сибири. Дерево высокое с прямым стволом. Сильно развиты боковые горизонтальные корни. Растение теневыносливое. Хвоя Одиночная. Зрелые шишки до 15 см в длину, созревают в год цветения.
Пихта обитатель северного полушария. Крупные деревья с прямым стволом. Иглы одиночные, плоские. Хвоя мягкая. Зрелые шишки прямостоячие, рассыпающиеся.
Лиственница произрастает в северном полушарии. Это крупное прямоствольное, однодомное растение. Светолюбивая и быстрорастущая. Хвоя мягкая, расположена пучками, однолетняя, к зиме опадает. Шишки созревают в год цветения.
Кедр встречается в Крыму и в Закавказье, в Средиземноморье, на о. Кипр и в Гималаях. Крупные прямоствольные деревья. На укороченных побегах хвоя расположена пучками, на длинных — поодиночке.
Секвойя, или мамонтово дерево, — наиболее крупный представитель растительного мира: до 150 м в высоту, 10 м в диаметре, возраст -до 4000 лет и более. Встречается в Калифорнии.
Кипарис встречается на Черноморском побережье Крыма и Кавказа, в Иране, на островах Средиземного моря. Крона может быть раскидистой с горизонтальным расположением ветвей или веретенообразной, направленной ввысь с вертикальным расположением прижатых к стволу ветвей.
Можжевельник представлен вечнозелеными деревьями и кустарниками. Листья чешуйчатые или игловидные, многолетние. Их расположение супротивное или мутовчатое. Зрелая шишка можжевельника — шишкоягода. Она мясистая, сочная, созревает на втором году. Произрастает можжевельник в северном полушарии.
Значение голосеменных в природе и народном хозяйстве
Значение хвойных:
- участвуют в круговороте веществ в природе; Выделяя фитонциды (особые летучие вещества), очищают воздух от бактерий; сохраняют структуру почвы и защищают ее от разрушения (сосна); регулируют водный баланс почвы, задерживая таяние снега и сохраняя в почве влагу;
- являются основным источником строительных материалов («корабельные» сосны, «красное дерево» — древесина секвойи); наиболее ценной является древесина лиственницы, тисса, кипариса. Древесина ели используется для изготовления мебели и музыкальных инструментов;
- дают сырье для получения бумаги, спирта, пластмасс, скипидара, канифоли, кедрового масла, искусственного шелка. Хвоя сосны, ели, пихты используется для приготовления зубных паст, мыла, одеколонов;
- семенами хвойных питаются многие жители леса ( млекопитающие и птицы); из ветвей хвойных приготавливают витаминную муку для сельскохозяйственных животных;
- культивируют в качестве декоративных растений (тисс‚ лиственница, кипарис);
- в лечебных целях применяют хвою (богата витамином С) и шишкоягоды можжевельника.
