Голосеменные как высшие семенные растения #11
Г Голосеменные относятся к высшим семенным растениям. В основе своей они представлены деревьями, которые составляют примерно треть всех лесов планеты. К этим представителям относят такие виды как сосна, хвоя и др.
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
- 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.
1. Биология для абитуриентов. Авторы: Давыдов В.В. , Бутвиловский В.Э. , Рачковская И. В. , Заяц Р.Г.
Источник
Высшие семенные растения
На Земле насчитывают более 350 тыс. видов растений. Условно весь растительный мир можно разделить на две группы: низшие, и высшие, или листостеблевые растения. Такое разделение предложил английский ботаник Р. Броун в 1827 году. До средины ХХ ст. низшими растениями считались бактерии, водоросли, слизневики, грибы и лишайники. Согласно современной систематике бактерии, грибы и грибоподобные организмы выделены в самостоятельные царства, а к низшим растениям относят водоросли. Их вегетативное тело (слоевище, или таллом) не дифференцировано на органы и не имеет сложного строения тканей. У примитивных форм всё тело состоит из одной клетки. У высших растений тело дифференцировано на вегетативные и генеративные органы и имеет тканевое строение. К ним относятся мохообразные, плаунообразные, хвощеобразные, папоротникообразные, голосеменные и покрытосеменные (цветковые).
К семенным растениям относятся два отдела:
- Голосеменные — размножаются семенами, но плодов не образуют;
- Покрытосеменные, или Цветковые — имеют цветок и семена, закрытые околоплодником (плод).
Семенные растения в ходе эволюции приобрели ряд адаптационных особенностей в развитии, которые позволили им занять господствующее положение в царстве растений:
Появление высших семенных растений — это новый этап в эволюционном развитии растительного мира. Организм расте6ий смог выработать много разнообразных свойств и приспособлений к жизни в разнообразных условиях суши. Покрытосеменные растения достигли наибольшего развития и лучше всего приспособились к наземному образу жизни.
В процессе длительной эволюции у растений сформировались специальные вегетативные органы: корень, изменённые и приспособленные к наземной среде органы размножения. Увеличилась поверхность соприкасания с внешней средой благодаря большему ветвлению надземных и подземных органов. Усложнилось анатомическое строение, формируются ткани. Развивается покровная ткань, защищающая растение от лишнего испарения. В результате необходимости подачи воды и минеральных солей к надземным органам и обратного оттока органических веществ из листьев в другие органы растений сформировалась проводящая ткань. А с увеличением фотосинтезирующих органов (листьев) больше стал объём ассимиляционная ткань. Формируются так же запасающая, механические и другие ткани.
В процессе эволюции половой процесс усложнился, потому образовались многоклеточные половые органы, защищающие яйцеклетку от высыхания.
Семя стало одним из важнейших приобретений в эволюции растений.
Развитие семенных растений в процессе эволюции шло путём всё большей редукции гаметофита.
Отличительные признаки семенных растений
Семенные растения в сравнении со споровыми представляют более высоко организованы, поскольку главным элементом для распространения определённого вида является качественно новое образование — семя.
Главным преимуществом семенных растений перед споровыми, которое возникло в процессе эволюции, — независимость оплодотворения от наличия воды. Благодаря этому семенные растения получили возможность распространяться по земной поверхности и стали господствующей прогрессивной группой растений.
Большим прогрессом стало то, что споры одноклеточные, а семена — многоклеточные и содержат уже сформированный зародыш и запас питательных веществ для его развития.
У семенных растений происходит дальнейшее развитие и ещё большее доминирование в цикле развития спорофита и редукция гаметофита, полностью зависящего от спорофита.
Внешний вид, строение и биологические особенности высших семенных растений очень разнообразны.
Для высших семенных растений характерным есть чёткое чередование в жизненном цикле двух поколений: полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). Замечание Спорофит у высших растений постепенно занял доминирующее состояние над гаметофитом.
Подвижные, со жгутиками сперматозооны у более совершенных семенных растений превратились на спермии без жгутиков и потерли способность к самостоятельному движению. И если у более древних наземных споровых растений процесс оплодотворения зависит от воды, то у более высокоорганизованных голо- и покрытосеменных половое размножение уже полностью независимо от её наличия.
Все семенные относятся к разноспоровым растениям, а их крайне редуцированный гаметофит размещён внутри мегаспоры.
Источник