что относится к голосеменным растениям
Голосеменные
Общие признаки
Все голосеменные представлены древесными формами: деревьями и кустарниками. Травы отсутствуют.
Семяпочки и развивающиеся из них семена лежат «голо», открыто, для них нет закрытых вместилищ, отсутствует завязь. В сравнении с высшими споровыми растениями, размножение семенами ставит голосеменных на более высокий уровень организации.
Голосеменным растениям для размножения не требуется вода, опыление у них происходит с помощью ветра. Этот процесс перестал быть зависимым от капельно-жидкой среды, как было у мхов и у папоротников. Благодаря этому голосеменные получили большое преимущество и смогли расселиться по всей Земле, в том числе в засушливых районах. Они господствовали в юрском периоде, когда климат стал более сухим и жарким.
Обитают голосеменные в местах с холодным климатом и достаточным количеством влаги. Имеются виды, обитающие в жарких странах: растение вельвичия удивительная обитает в пустынях южной Африки.
Строение и жизненный цикл
Мужские шишки (стробилы)
Образование мужского гаметофита
Мужской гаметофит сильно упрощен, антеридии отсутствуют. Формируется он прямо внутри микроспоры, которая в итоге превращается в пыльцевое зерно. Совокупность пыльцевых зерен называется пыльца.
При вскрытии (нарушении целостности) микроспорангия, или пыльцевого мешка, пыльца высыпается во внешнюю среду и достигает женской шишки, где, в результате опыления, внутри семязачатка происходит дальнейшее развитие мужского гаметофита.
Образование женского гаметофита
Женские шишки (стробилы)
Образование женского гаметофита
Как и мужской, женский гаметофит весьма упрощен и заключен внутри мегаспоры. На верхушке женского гаметофита (мегагаметофита) образуется архегоний с яйцеклеткой (n). У гнетовых архегонии отсутствуют.
Жизненный цикл
На спорофите (2n) в микроспорангиях из материнских клеток (2n) путем мейоза образуются микроспоры (n). Из микроспоры формируется пыльцевое зерно. Пыльца (пыльцевые зерна (n)) с помощью ветра попадает в женские шишки, где улавливается густой жидкостью между интегументом и нуцеллусом, выступающей из микропиле. Жидкость засасывает пыльцу внутрь семязачатка на нуцеллус (в пыльцевую камеру). После того, как опыление произошло, микропиле зарастает. Чешуи шишки смыкаются и склеиваются смолой.
Семязачатки в этот момент еще не готовы к оплодотворению, так что от момента опыления до оплодотворения проходит около 13 месяцев. За это время в семязачатке формируется эндосперм, женская шишка увеличивается до 3-4 см и приобретает зеленую окраску.
Строение семени
Семенная кожура, защищающая семя от пересыхания и неблагоприятных факторов внешней среды, образована разросшимся интегументом.
Зародыш (2n) формируется в результате митотического деления образовавшейся зиготы. Состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки.
Запасные питательные вещества накапливаются в эндосперме (n). Особенностью в строении семени голосеменных, по сравнению с семенем покрытосеменных (цветковых) является наличие гаплоидного эндосперма (n). Не забывайте, что эндосперм у голосеменных это производное мегагаметофита (n), исходя из этого становится понятно, почему ткань гаплоидна. У цветковых, в отличие от голосеменных, эндосперм триплоиден (3n).
Фитонциды
Значение голосеменных
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Голосеменные растения
Голосеменные растения – это достаточно старая группа растений (в большинстве – вечнозеленых), появление которых относится к верхнему девону (практически 400 млн. лет назад). Ориентируясь на название, можно понять, что оно указывает на основной отличительный признак это группы: на противовес от покрытосемянных, их семечки (а после – уже и семена) не имеют замкнутого вместилища, привычного для всех растений. Т.е. их семена открыто располагаются на поверхности чешуек.
И именно семена, их наличие, являются огромным преимуществом этой группы перед теми же споровыми, ведь семена обладают запасом полезных веществ, а сам зародыш, располагающийся внутри семечки, отлично защищен от влияний внешней среды.
Описание голосеменных
Отдел голосеменных растений – древние высшие семенные виды. Их расцвет наблюдался около 200 миллионов лет назад – на тот момент они были властелинами наземных растений планеты. Их семена не имеют закрытой оболочки: завязь таких растений имеет вид обычной чешуйки, на которой располагаются семечки (одна или несколько). Эта группа растений довольно обширная – она включает в себя около 1100 самых различных видов растений, почти 90 родов и 14 семейств.
Интересно, что понятие «gymnospermae» был предложен еще двести лет назад (1825 год) шотландцем Броуном (именно он был открывателем известного «броуновского» движения). Он впервые обнаружил и описал значимые различия между двумя отделами растений – голосеменными и покрытосеменными. А термин «голосеменные» был введен, скорее всего, профессором Бекетовым.
Классы голосеменных
Современные голосеменные растения имеют в основном древесную форму, в исключительных случаях – кустарниковую или лиановую. Причем травянистые растения в этой группе отсутствуют.
И основным отличием этой группы растений является листва, которая выделяется не только по форме и объемам, но и другими морфологическими и анатомическими характеристиками. У большинства видов хвоя игловидная или чешуевидная.
Голосеменные, которые насчитывают более чем тысячу видов, получили распространения по всей земной поверхности и на всех континентах (за исключением Антарктиды). Их важная средообразующая роль играет значительную функцию в экосистеме знаменитых хвойных лесов равнин умеренной зоны, которыми знаменито северное полушарие. И не только здесь – но и в лесном поясе любой из широт.
Современная систематика подвергает жестким сомнениям вопрос единства происхождения растений этого отдела. Сейчас голосеменные – это группа несистематизированных специализированных отделов растений:
Сюда относят и несколько вымерших групп:
Гинкговые
В основной своей части гинкговые – это остатки растений, которые господствовали на планете в период мезозойской эры. На удивление, они пережили динозавров, и сохранились в отдаленных местах планеты.
Единственный из дошедших до нас представителей этого класса – гингко двухлопастный, имеющий распространение лишь в отдельных районах Китая. Его оригинальная листва получила популярность в садах субтропиков и парках. Нужно подчеркнуть, что все остальные представители указанного вида вымерли еще во время Ледникового периода.
Гнетовые
Гнетовидные, образующие отдел, входящий в надотдел голосеменных, имеют в своем составе один лишь класс – оболочкосеменные или гнетовые. Сюда входит несколько семейств этого вида:
Этот отдел приближен к саговникам, если опираться на его жизненный цикл, однако характеризуется более сложной системой репродуктивных органов. Именно благодаря ей этот отдел можно смело приблизить к цветковым группам.
Единственных род в семействе гнетовых – это гнетум, и он состоит из более четырех десятков видов деревьев. Известнейших из них, гнетум гнемон, выращивается на территории Юго-Восточной Азии, благодаря его съедобным плодам и отличается наличием сосудистой системы.
Саговниковые (цикадные)
Саговники еще 60 миллионов лет назад образовывали огромные территории лесов, а сейчас распространены лишь в тропиках. Обычно саговниковые напоминают пальмы – главным образом, по своей высоте (до 15 м.).
Они отличаются толстым стволом, который окружен панцирем из оснований уже отмершей листвы. Их листва обладает двумя особенностями:
Растения являются двудомными, но женские особи не образуют компактных стробилов. И для саговниковых, и для гингковых характерным признаком является наличием подвижными сперматозоидами – и это признается примитивной характеристикой.
Хвойные
Хвойные – это самые распространенные среди голосеменных; их можно встретить и в умеренной, и в субтропической климатической зоне. Как правило, у них отсутствует сосудистая система, однако имеются трахеиды, ведь эти растения характеризуются обильным выделением смолы и формированием смоляных ходов.
Листья этой группы растений превратились в хвоинки, обладающие уменьшенной листовой пластинкой с загнутыми краями и желобком с малочисленными устьицами. Такая хвоинка помогает сократить испарение воды – и это помогло хвойным ассимилироваться и в субтропиках, и в северных районах.
Именно к этому виду относят и самые высокие деревья на планете – секвойи. Их высота порой достигает сотни метров, а ширина – до 12 метров. Удивляет и их возраст – более нескольких тысяч лет. По некоторым данным, их срок жизни может превышать и 6 тысяч лет – но эти сведения не подтверждены научно.
Признаки голосеменных
Из современных видов голосеменных растений наиболее широкую известность получили хвойные, которые распространены на территории многих стран, в т.ч. и нашей: сосна, кипарис, пихта, можжевельник, ель.
Главный признак таких растений – это хвоя: узкие, игольчатые листья, характерные для большинства хвойных. Такие листья обладают плотной кожицей, которая покрыта особым восковидным веществом. Именно поэтому такие растения отличаются плохой испаряемостью воды, и, с другой стороны, отличной приспособленностью к самым различным неблагоприятным условиям.
К основным признакам растений группы голосеменных можно отнести:
Именно наличие семян послужило значительным эволюционным рывком, который позволил голосеменным растениям использовать свои существенные преимущества. Среди таких растений сохранилось достаточное количество древних видов: к примеру, наиболее важные и значимые из них – это хвойные.
Развитие голосеменных растений
Половое развитие голосеменных знаменуется образованием семян, которые обычно состоят из нескольких составляющих:
Немаловажным фактом является то, что вегетативный способ размножения у растений этого отдела встречается крайне редко.
Особенности голосеменных
Взрослые растения голосеменных можно назвать спорофитом, т.е. имеет место развитие спор, которые созревают в спорангиях, расположенных в женских шишках. Весной мужские споры высыпаются и опыляют женские шишки – они включают воздухоносные клетки и очень легко переносятся ветром.
Женские шишки характеризуются более интенсивной окраской красного цвета, и их споры не вылетают, а прорастают в шишке, внутри спорангиев. Таким образом проросшая спора женского пола формирует заросток, снабженный двумя архегониями – так называемый гаметофит. Мужской гаметофит представляет собой пыльцу (как в случае с сосной) – из ее клетки и обазуются спермии, или мужские гаметы.
Характеристики голосеменных
К общей характеристике растений этого отдела можно отнести:
Размножение голосеменных растений
Главный признак, который отличает голосеменные растений от других – это система размножения, конкретно – наличия семян. В отличие от привычным всем цветковых растений, голосеменные не формируют плод.
Весной на растениях созревают два вида шишек – женских, располагающихся на вершине, и мужских, собранные у оснований побегов. Шишка состоит из оси и чешуи: на женских шишках формируются два семязачатка с гаметами, или яйцеклетками.
Мужские шишки снабжены несколькими пыльцевыми мешочками – и из них пыльца разносится ветром и оплодотворяет женские шишки. После процесса опыления чешуи смыкаются и склеиваются.
Строение голосеменных
Все растения отдела голосеменных обладают древесной или кустарниковой формой. Некоторые из них сильно ветвятся и образуют большое количество мелких листьев в основном чешуевидной формы. А другие не отличаются большой ветвистостью и формируют крупные листовые формы.
Большинство голосеменных не формируют сосудистую систему в ксилеме и клетки-спутницы – во флоэме. Зато все они характеризуются сложной тканевой структурой, в отличии от папоротникообразных.
Споры
Голосеменые – это растения с разными спорами, причем микроспорофиллы существенно отличаются по форме и строению от макроспорофилла. Как правило, у этих растений они находятся на стробилах – коротких побегах.
Микроспоры получили название пылинки – и формируются в пыльцевом мешке; ветер переносит их на женский гаметофит, где они прорастают в мегаспорангии, или семязачатке. Там развивается мегаспора – и после оплодотворения семязачаток формирует семя. Питательный запас в семени усваивается зиготой при прорастании – и, самое интересное, что семена могут быть в состоянии покоя до момента наступления необходимых условий.
У голосеменных растений не образуются плоды, но зато их семена формируют самые разные приспособления для облегчения процесса их распространения.
Стебель
Голосеменные растения (в т.ч. и хвойные) обладают формой деревьев либо кустарников – и стебли этих растений характеризуются анатомически сплошным строением (не пучковым).
Отличительной особенностью стеблей растений этого отдела – это наличие смолоотделительной системы: обычно она формируется большим количеством разветвленных смоляных ходов в самых разных зонах стебля (как правило – сердцевина и сердцевинные лучи).
Именно эта черта и является специалитетом голосеменных – смола помогает устойчивости растений против инфекций.
Листья
У большинства растение отдела голосеменных листву формируют иголки, каждая из которых существует несколько лет. Благодаря этому уменьшена площадь листа, доступная к фотосинтезу, но одновременно с этим (и основываясь на таком строении) процесс фотосинтеза может продолжаться круглый год. За счет такого строения листвы уменьшается процесс испарения и увеличивается приспособленность растения.
Цветки
Основной признак, который причисляет растение к отряду голосеменных – это полное отсутствие плодов как таковых. Открыто не только располагаются семена – семязачатки тоже в открытом доступе, обычно – на внутренней стороне иголки или в шишке; у таких растений завязь просто отсутствует.
Предками растений этого отдела были папоротниковые, а вот если принимать во внимание новейшие генетические исследования, то возможен вариант, что у них был совсем другой предок.
Ткани
Главными тканями любых растений можно смело называть несколько типов:
Отдел голосеменных отличается развитием всех типов ткани. В дополнение они обладают фотосинтезирующей и запасающей тканью.
Значение голосеменных растений
Голосеменные растение играют важную роль во всем природном цикле, окружающей среде и жизни человека в целом. Такая основополагающая роль связана с их повсеместным распространением, высокими качествами их древесины и даже питательной ценностью их семян.
Именно растения этого отдела формируют лесные массивы, в условиях которых проходит жизнь многочисленных видов фауны и появляются новые виды флоры.
Именно в таких лесах имеется питательная среда и условия существования многих видов животных. И это, не принимая во внимания способность лесов обогащать окружающую среду и атмосферу кислородов, выполнять очищающие функции через поглощение углекислого газа.
Голосеменные – видео
К отделу голосеменных относятся растения
Какие растения относятся к голосеменным
Отряд голосеменных растений характеризуется наличием семязачатков.
В последующем происходит развитие семени, без образования при этом плодов и цветков. Это основные признаки голосеменных растений.
Отдел голосеменных растений
Цикл развития голосеменных
6 — Семенная чешуя с семяпочками,
8 — Прорастание микроспоры
Голосеменные— это растения, которые не имеют цветков, размножаются семенами, но не образуют плодов.
Семена их располагаются открыто на внутренней стороне чешуевидных листьев, которые образуют шишку. Расцвет голосеменных растений относится к палеозойской и мезозойской эрам.
В настоящее время голосеменных растений насчитывают около 720 видов. Наиболее обширную группу составляют хвойные, к которым относятся сосна, кедр, ель, можжевельник, лиственница, кипарис и др.
Голосеменные представлены деревьями или кустарниками.
В северном полушарии они образуют крупные лесные массивы. Сосна и ель наиболее часто встречаются в умеренной зоне.
Листья хвойных мелкие, чешуйчатые или игловидные, называются хвоей.
Обычно они держатся на дереве 2- 3 года. Хвоя покрыта кутикулой. Устьица глубоко погружены в ткань листа, что уменьшает испарение воды. Стебель включает кору, древесину и слабо выраженную сердцевину. Проводящая ткань представлена трахеидами. В коре и древесине хвойных имеются смоляные ходы — межклеточные пространства, заполненные эфирными маслами и смолой, которые выделяются клетками, выстилающими канал. Смола защищает растение от проникновения микроорганизмов и насекомых.
Корневая система обычно стержневая. Короткие боковые корни часто содержат микоризу.
Голосеменные приспособлены к жизни на суше во многих отношениях лучше, чем споровые растения. Их размножение не связано с наличием влаги, так как пыльца переносится ветром с мужского спорофита на женский.
Оплодотворение совершается при помощи пыльцевой трубки. Благодаря развитию камбия и вторичной древесины многие голосеменные растения достигают больших размеров.
Сосна — светолюбивое растение, нетребовательное к почве. Она растет на песках, на скалах, на болотах.
Сосна — однодомное растение. Весной на некоторых ее побегах образуются двоякого рода шишки — мужские и женские. Шишка представляет собой видоизмененный побег.
Мужские шишки сосны зеленовато-желтого цвета собраны в густые колосовидные «соцветия» у основания удлиненных молодых побегов.
Каждое «соцветие» состоит из отдельных плотно сидящих друг около друга шишек. На нижней стороне их чешуек располагаются по 2 пыльцевых мешка, в которых созревает гаплоидная пыльца. Пыльцевое зерно имеет овальную форму. Его оболочка образует 2 воздушных пузырька, что облегчает перенос пыльцы ветром на большие расстояния.
Красноватые женские шишки, более крупные, чем мужские, располагаются поодиночке на верхушках молодых побегов.
На их чешуйках (по 2 на каждой) развиваются семяпочки (семязачатки).
Опыление у сосны происходит в конце мая — начале июня. Созревшая пыльца разносится ветром и попадает на семенные чешуйки, после чего они смыкаются и склеиваются смолой.
Чешуйки одревесневают по мере разрастания шишки.
От опыления до оплодотворения у сосны проходит 12 месяцев.
Пыльцевое зерно — микроспора — прорастает и дает начало мужскому гаметофиту.
Его вегетативная клетка образует пыльцевую трубку, а генеративная — 2 спермия. Макроспора развивается из семяпочки (макроспорангий) и посредством ряда клеточных делений образует женский гаметофит, в котором формируются яйцеклетка и эндосперм. Образовавшаяся после слияния половых клеток зигота дает начало зародышу, а семязачаток — семени. Шишки вначале имеют зеленый цвет, позже становятся коричневыми.
Развивающийся зародыш содержит корешок, стебелек, несколько семядолей и почечки. Семена у сосны созревают к осени следующего года. Обычно зимой одревесневшие семенные чешуйки расходятся, и семена, имеющие крыловидные придатки, разносятся ветром. Попав в благоприятные условия, семена прорастают, давая начало спорофиту — крупному листостебельному растению.
Хвоя сосны плотная, сверху темно-зеленая, снизу сизоватая от устьичных полосок, по краям зазубренная.
Хвоинки держатся на дереве три года (в городских условиях, при загрязнении воздуха этот период значительно сокращается), затем желтеют и опадают. Сосна хорошо приспособлена к перенесению суровых зим. В хвое к наступлению холодного времени возрастает содержание смолы и эфирных масел.
«Зацветает» сосна в конце мая — начале июня.
Вмужских шишках (2)образуется большое количество легкой желтой пыльцы, которая может перелетать на много километров благодаря наличию воздушных мешков.
Мужские шишки опадают вскоре после опыления.
Красноватые женские шишкипоявляются по 1-2 на концах молодых побегов (3); они сидят на заметных ножках.
Ось шишек покрыта кожистыми кроющими чешуями (4), в пазухах которых расположены деревянистые семенные. На каждой семенной чешуе сверху расположены две семяпочки, которые после опыления и оплодотворения превратятся в семена. Сами семенные чешуи после опыления разрастаются и смыкаются. Шишки обычно остаются на ветках в течении всей зимы. Весной второго года завершается рост пыльцевой трубки и происходит оплодотворение — слияние женской и мужской гамет.
После этого шишки продолжают свой рост и к осени достигают 2,5-7 см в длину. К осени шишки созревают, но остаются на деревьях и не раскрываются до наступления весны. Только в апреле-июне уже третьего после «цветения» года крылатые семена высыпаются. У зрелых шишек чешуи раздвинуты, и на их концах хорошо видны серые утолщения — щитки, почти ромбические, с 4-6 гранями, сходящимися к загнутому вниз бугру (5).
Размножается сосна семенами, корневую и пневую поросль не образует.
Распространена сосна обыкновенная очень широко, от субарктики до лесостепной зоны, где образует чистые сосновые леса преимущественно на песчаных почвах равнин, и смешанные леса (с елью, березой, липой, дубом) на суглинистых почвах.
Обыкновенная сосна хорошо переносит суровый климат севера и жаркий степей; она не боится заморозков. Эта очень светолюбивая порода, плохо растущая в условиях затенения. К почве и почвенной влаге малотребовательна. Растет как на сухих песчаных почвах, так и на верховых сфагновых болотах.
Хозяйственное значение. Сосна даёт прекрасный строительный и поделочный материал, используется для производства древесной массы и целлюлозы; из живицы добывают канифоль и скипидар, из коры — дубильные вещества.
Отвар из коры имеет целебные свойства. Почки применяются в медицине. Сосна с успехом применяется в степном и полезащитном лесоразведении, является главной породой при создании ландшафтных парков и лесных культур на песках.
У сибирской сосны, называемой кедровой, семена не имеют крылышек. Они известны под названием «кедровые орешки», но таковыми не являются. Настоящие кедры растут в горах Северной Африки, на восточном побережье Средиземного моря и в Гималаях.
Их семена несъедобны.
Ель в отличие от сосны теневыносливое растение. Ель развивает густую пирамидальную крону. Нижние ее ветви обычно не отмирают, а сохраняются, поэтому еловые леса темные. Ель более требовательна к природным условиям и растет на более плодородных и достаточно увлажненных почвах. Ее корневая система менее развита, чем у сосны, и расположена более поверхностно, поэтому сильные ветры могут «вырвать» дерево с корнями.
Листья ели — хвоя — игольчатые, расположены поодиночке на побегах и сохраняются на дереве 7-9 лет. Если шишки сосны имеют длину 4 — 5 см, то у ели они 10 — 15 см длиной и развиваются в течение одного года. Размножение у ели происходит так же, как у сосны. Срок ее жизни 300 — 500 лет.
В средней полосе наиболее распространены два вида ели — ель обыкновенная (европейская) и ель сибирская.
К хвойным относится также лиственница.
Она выдерживает суровые морозы в Сибири и Якутии. Ее хвоя на зиму опадает.
Исключительной долговечностью отличается секвойя, или Мамонтово дерево. Длительность ее жизни — 3 — 4 тыс. лет.
В сосновых и смешанных лесах, на сухих холмах встречается можжевельник обыкновенный — вечнозеленый кустарник с игольчатыми листьями.
Его своеобразные шишки имеют нераскрывающиеся чешуи и напоминают мясистые синеватые ягоды.
Классы голосеменных растений
Голосеменные, древняя группа (отдел) семенных растений, у которых имеются семяпочки (в отличие от папоротников), но отсутствуют плодолистики (в отличие от цветковых). Произошли в девоне от примитивных папоротниковидных. Около 600 видов, деревья и кустарники, распространены широко.
К голосеменным относятся классы саговниковых, гинкговых, хвойных и гнетовых, а также ископаемые семенные папоротники и беннеттиты.
Голосеменные растения — эволюционные предшественники покрытосеменных и ведут своё начало с каменноугольного периода от одной из боковых разноспоровых ветвей папоротниковидных растений.
Всего известно 6 классов голосеменных, из которых до настоящего времени сохранились 4: саговниковые, гинкговые, гнетовые и хвойные, а 2 класса — семенные папоротники (Pteridospermae) и беннеттитовые (Bennettitopsida) вымерли.
Все это древесные растения, роль которых в образовании древесной растительности далеко неравнозначна. Так, гинкговые и саговниковые — классы реликтовые и, по существу, вымирающие.
Гнетовые также имеют сравнительно ограниченное распространение, а вот хвойные захватили обширные пространства, содержат много родов и видов, в том числе важнейших образователей лесов земного шара. Общее число видов голосеменных около 800, из них на долю хвойных приходится свыше 560.
Голосеменные — преимущественно деревья, в отдельных случаях в высоту превышающие 100 м (секвойя вечнозеленая), реже кустарники (виды эфедры и можжевельника), стланцы (сосна кедровая стланиковая), иногда эпифиты (некоторые виды саговника) или даже древовидные лианы (ряд представителей гнетовых).
Для морфологической организации голосеменных характерна выраженная спиральность. Листья у них чаще игловидные (виды пихты, ели, сосны, кедра и др.), но могут быть очень мелкими чешуевидными (виды кипариса и кипарисовика) или очень крупными — до 6—8 м длиной, как у вельвичии удивительной.
Обычно листья цельные, однако бывают и лопастными или перисто-раздельными, как у саговниковых.
Голосеменные — растения одно-, дву- или многодомные. Их микростробилы (мужские генеративные побеги) могут быть очень мелкими, как у лиственницы (около 5 мм), или достигать 25— 30 см, как у араукарии. Еще более изменчивы по размерам макростробилы (женские генеративные побеги): от 0,5 см у сосны обыкновенной до 1 м у видов саговника.
Семязачатки (семяпочки) голосеменных лежат открыто на семенных чешуйках макростробилов или на концах стеблей; соответственно и семена не заключены в плод, а содержатся в шишках или шишкоягодах. В семени всегда имеется питательная ткань — эндосперм, образующийся до оплодотворения (простое оплодотворение). При прорастании семени подсемядольное колено зародыша вытягивается и выносит на поверхность почвы от 2 до 18 (у представителей разных родов) семядолей, выполняющих фотосинтезирующие функции листьев до их развития из зародышевой почки.
Класс Саговниковые Cycadopsida
Класс Саговниковые содержит 1 семейство — Саговниковые (Cycadaceae Rich), включающее в себя до 130 видов.
Это тропические вечнозеленые невысокие деревья розеточного типа, иногда кустообразные, или эпифиты. Обычно они внешне напоминают древовидные папоротники или пальмы. Листья у них крупные, перисто-раздельные, жесткие.
Стробилы на концах ветвей (стволов), семена красные или оранжевые, с сочным покровом, съедобные. У некоторых родов класса (саговник, макрозамия и др.) каждому периоду роста в толщину предшествует заложение нового камбиального слоя, иногда незамкнутого, который внутрь откладывает слои ксилемы, а наружу — флоэму. Из сердцевины, которая может занимать до трети объема ствола, коры и эндосперма добывают крахмал — саго.
Поэтому саговники часто называют «саговой пальмой».
Саговники декоративны и ценятся в озеленении. Некоторые из них (саговник поникающий — Cycas revoluta Thunb.) культивируют на Черноморском побережье Кавказа.
Класс Гинкговые Ginkgoopsida
Класс Гинкговые представлен всего 1 видом — гинкго двулопастный (Ginkgo triloba L.) семейства Гинкговые (Ginkgoaceae Engl.). Листопадное двудомное дерево первой величины, в
естественных условиях растущее в Китае.
Ствол прямой, кора темно-коричневая, листья очередные, веерообразные, с выемкой на конце и дихотомическим жилкованием. Стробилы на укороченных побегах, макростробилы несут 2 семяпочки на ножке. Оплодотворение, как и у саговниковых, осуществляют снабженные жгутиками сперматозоиды. Опыление происходит одновременно с облиствением, а оплодотворение через несколько месяцев, часто в уже опавших семезачатках. Семена созревают через три месяца после оплодотворения и сразу прорастают или во влажном холодном субстрате до года могут сохранить всхожесть.
Внешне семена напоминают желтую сливу, имеют внешнюю оболочку с неприятным запахом.
Семена гинкго дают масло, ядра семян едят в жареном виде. В древесине гинкго отсутствуют смолоносные ткани, она жёлтоватая, мягкая, лёгкая, годится для разных поделок.
Вид характеризуется высокой дымо- и пылеустойчивостью, не поражается вредителями и болезнями, требователен к влажности почвы и воздуха.
В дендрарии ГБС растёт медленно и в возрасте 20 лет достиг высоты 2 м, на территории ВВЦ 40-летние деревца имеют высоту 4—5 метров.
В России встречается довольно редко, в частности, в ботанических садах Москвы, Санкт-Петербурга, Калининграда, Ростова, Омска, Владивостока.
Но как оригинальное декоративное дымо- и газоустойчивое дерево заслуживает более широкого применения в озеленении южных и юго-западных районов страны. Ценится в медицине (препараты на его основе укрепляют сосудистую систему).
Размножают гинкго семенами, побеговыми и корневыми черенками.
Класс Гнетовые Gnetopsida
Включает в себя 3 семейства, насчитывающие свыше 70 видов. Наряду с реликтовыми, проявляют ряд прогрессивных свойств, в частности, у стробилов (особенно у вельвичии) имеются остаточные признаки обоеполости, а в древесине, наряду с трахеидами, присутствуют сосуды. Как известно, в смежных стенках трахеид имеются так называемые «поры», представляющие собой углубления, перекрытые клеточной мембраной.
Семейство Гнетовыв Gnetaceae Blume
Крупные деревья, мощные древовидные лианы, реже кустарники, обитающие во влажных тропиках. Листья простые, эллиптически-яйцевидные до 10 см длиной, супротивные, по краям иногда образуют выводковые почки.
Стебли членистые, в древесине наряду с трахеидами имеются сосуды. Колосовидные стробилы в пазушных пучках. Растения двудомные, семена ярко-розовые.
Из прочного волокна гнетума изготавливают рыболовные снасти, веревки, бумагу. Молодые листья и стробилы идут в пищу.
Семейство Вельвичиевые Welwitschiaceae Markgraf
Семейство представлено 1 видом — вельвичией удивительной (Welwitschia mirabilis Hook.).
Это совершенно уникальное дерево-карлик высотой не более 0.5 м, но с диаметром ствола (больше похожего на пень) свыше 1 м.
Вельвичия образует в течение жизни всего 2 листа, которые за счет интеркалярной меристемы (расположенной в основании листьев) могут достигать 1,8 м в ширину и более 8 м в длину. Известны экземпляры вида 2000-летнего возраста. Для радиального утолщения каждый раз, как у некоторых саговниковых, образуется камбиальное кольцо.
В древесине есть сосуды. Растения двудомные, стробилы образуют в основаниях листьев ветвистые ‘собрания. Растёт в каменистых пустынях юго-западной тропической Африки с годовым количеством осадков около 25 мм. Но вельвичия приспособилась поглощать воду из атмосферы за счет конденсации тумана (около 50 мм жидкости в год) на поверхности своих огромных листьев.
Семейство Эфедровые Ephedraceae Wettst
Семейство включает в себя 1 род Эфедра, или Хвойник (Ephedra), и более 40 видов, распространенных в крайне ксероморфных условиях (пустыни, полупустыни, горные местообитания).
Эфедры — невысокие, сильноветвистые кустарники, реже древовидного облика, высотой до 6—8 м.
Молодые стебли ребристые, зелёные, выполняют функцию фотосинтезирующих органов. Листья редуцированы, опадают или имеют вид чешуек, расположенных в узлах членистых побегов. Растения чаще всего двудомные, стробилы однополые, образуются по 3—4 в узлах побегов.
Каждый макростробил несет 1 семяпочку, окружённую мешочкообразным покровом, который при созревании семени становится сочным, красным или оранжевым. Поэтому зрелые семена внешне напоминают ягоду, иногда именуемую степной малиной, которую используют для приготовления варенья, а само растение применяют в медицине (кузьмичева трава).
В Российской Федерации и сопредельных государствах насчитывается 19 видов эфедры, распространенных в сухих степях, полупустыне и пустыне, в горах Кавказа, Средней Азии и Западной Сибири (эфедра двуколосковая — Е. distachya, эфедра хвощовая — Е. equisetina, эфедра промежуточная — Е. intermedia и др.).
Классификация голосеменных
Семенные растения (Spermatophyta)
Группа (отдел) Голосеменные (Gymnospermae) включает шесть отделов (классов), из которых два полностью вымершие:
Вымершие:
2.Семенные папоротники (Pteridospermatophyta)
Ныне живущие: более 700 видов:
3. Гинкговидные (Ginkgophyta)
5. Саговниковидные, или Цикадовые (Cycadophyta)
6. Хвойные, или Сосновые (Pinophyta)
У Гинкговых в настоящее время сохранился только один представитель — гинкго двулопастной (Ginkgo biloba) – реликтовое растение (живое ископаемое), эндемик Восточного Китая.
Это листопадное двудомное растение
Листья гинкго имеют своеобразную вееровидную лопастную пластинку, сидящую на тонком черешке.
Разводят гинкго в культуре уже около 150 лет.
Семена его съедобны, но выращивают это дерево благодаря декоративности и устойчивости к загрязнению воздуха, кроме того, этот вид является источником для производства лекарственного средства Танакана.
К классу Гнетовых, или оболочкосеменных (Gnetopsida)относятся три изолированных друг от друга порядка: эфедровые (Ephedrales), вельвичивые (Welwitschiales) и гнетовые (Gnetales).
Они обладают рядом общих признаков:
— Дихазиальное ветвление собраний стробилов
— Похожие на околоцветник покровы вокруг стробилов
— Общие черты в строении оболочки пыльцевых зёрен
— Отсутствие смоляных каналов
Хво́йник, или эфе́дра (лат.Éphedra) — единственный род в порядке Эфедровые (Ephedrales).
Эти растения встречаются в районах с сухим климатом на большей части Северного полушария.
Чаще кустарники высотой от 2-7 см до 1,5-5 м, с чле-нистыми, зелёными побегами.
Листья очень маленькие, редуцированные до чешуевидных влагалищ.
Некоторые виды эфедры, в основном эфедра хвощевая (E. equisetina), служат источником сырья для получения алкалоида эфедрина.
Эфедрин обладает эффектом, возбуждающим центральную нервную систему.
Вельвичия растёт на юге Анголы и в Намибии — в каменистой пустыне Намиб, тянущейся вдоль побережья Атлантического океана. Растение редко встречается далее, чем в ста километрах от берега, — это примерно соответствует тому пределу, которого достигают туманы, являющиеся для вельвичии основным источником влаги.
Скорость роста листьев — 8-15 см в год.
Длина каждого листа составляет 2-4 м (иногда до 8 м) при ширине около метра.
Вельвичия — двудомное растение.
Цвет стробилов — сначала зелёный, затем от рыжего до тёмно-малинового.
Гнетум – единственный род порядка, класса.
Лианы, реже кустарники или деревья, своими вегетативными органами похожие на покрытосеменные растения. Около 40 видов, растущих во влажных тропических лесах Юго-Восточной Азии, Океании, Западной Африки и Южной Америки.
Вид Гнетум гнемон, или Мелинжо распространён в тропических странах Азии (Индия, Камбоджа, Мьянма,
Таиланд, Вьетнам, Индонезия, Малайзия, Папуа Новая Гвинея) и тихоокеанских островах.
Семена в спелом состоянии приобретают цвет от жёлтого до тёмно-красного. Семена, молодые листья и соцветия мелинжо используют в пищу как овощи. Мука из поджаренных семян используется для приготовления тонких сухих лепёшек, которые затем обжаривают в масле, получая что-то вроде чипсов. Кора, как и у некоторых других видов гнетума, применяется для получения прочного волокна, из которого делают нитки и верёвки.
Саговниковидные —древняя группа, шире всего представленная в мезозое.
Это небольшая и очень обособленная группа тропических и субтропических голосе-менных, которая ранее состояла только из одного семейства, в настоящее время разде-лена на семейства:
Сейчас выделяют 305 описанных видов в 10-12 родах и 2-3 семействах.
Это древовидные двудомные растения, напомина-ющие внешним обликом пальмы.
Хвойные — наиболее обширный и представительный отдел (класс) среди голосеменных (55 родов, 560 видов), семена которых развиваются в шишках.
Все современные виды — древесные растения, преобладающее их боль-шинство — деревья, есть и кустарники. Типичные предста-вители — кедр, кипарис, пихта, можжевельник, листвен-ница, ель, сосна, секвойя, тис и каури (агатис).
Хвойные растения произрастают в дикорастущем виде почти во всех частях света.
Часто они преобладают над другими растениями, например, в таких биомах, как тайга. Хвойные растения имеют неоценимое экономическое значение, в основном в качестве лесоматериала и сырья для производства бумаги.
Хвойные включает в себя один ныне существующий
и три вымерших порядка.
Вымершие – Кордаитовые, Войновскиевые, Вольциевые.
Настоящие хвойные — Сосновые (Pinales).
Большинство хвойных — растения вечнозеленые, но встречаются и листопадные (например, лиственница).
Хвойные бывают однодомные и двудомные. Стробилы всех хвойных раздельнополые.
Семейства хвойных: сосновые, араукариевые, подокарповые, кипарисовые, тисовые, сциадопитисовые, головчатотисовые.
Сосновые (Pinaceae)включают 10 родов и около 250 видов.
Распространены представители семейства преимущественно в Северном полушарии.
Единственный вид, пересекающий экватор и заходящий в Южное полушарие — сосна Меркуза (Pinus merkusii).
Самый большой род в порядке — Pinus (сосна) — около 100 видов.
Кроме сосен широко распространены ели (Picea), лиственницы (Larix), пихты (Abies). Род кедр (Cedrus) имеет 4 вида. Три из них встречаются в странах Средиземноморья (кедр ливанский, к. атласский, к. коротко-хвойный), один обитает в Гималаях (кедр гималайский).
Кроме перечисленных родов, к семейству относятся роды кетелеерия (Keteleeria), тсуга (Tsuga), псевдотсуга (Pseudotsuga), катайя (Cathaya) и др.
Псевдотсуги на западе США и Канады образуют обширные величественные леса и имеют там наибольшее значение.
Араукаривые (Araucariales) — вечнозелёные, очень высокие (75 м, до 90 м) деревья.
Для них характерен веткопад — опадение в жаркий период лета или осенью однолетних побегов растений. Семейство состоит из трёх родов — Каури, или Агатис (Agathis), Араукария (Araucaria) и Воллемия (Wollemia), объединяющих 41 вид.
Семена многих араукариевых съедобны, их смолу применяют для изготовления натуральных лаков.
Подокарповые (Podocarpaceae)включают 9 родов
и 140 видов, которые распространены главным образом
в Южном полушарии.
В основном подокарповые представлены кустарни-ками и небольшими деревьями.
Среди подокарповых известен уникальный для голосеменных пример облигатного бесхлорофильного паразита — паразитаксус обожженный (Parasitaxus ustus), произрастающий в Новой Каледонии, который поселяется на корнях и стволах деревьев.
Кипарисовые.По результатам филогенетических исследований семейство Кипарисовые (Cupressaceae) было увеличено за счёт включения в него растений из семейства Таксодиевые (Taxodiaceae), ранее рассма-триваемого как отдельное.
Кипарисовые — кипарис, кипарисовик, туя, можжевель-ник, микробиота.
Таксодиевые — секвойя, секвойядендрон, таксодиум – исполины растительного мира.
Тисовые(Taxaceae) распространены в тропических и теплоумеренных областях Северного полушария.
Это вечнозеленые кустарники и деревья с двурядно расположенными ланцетными и линейными листьями.
Большинство видов вечнозелёные и лишь немногие теряют на зиму листья. Насчитывают 5 родов и 24 вида.
Шишки мелкие, однополые. Микростробилы в виде небольших колосков на концах побегов или по бокам их; мегаспорофилл крайне редуцирован и состоит иногда лишь из одного (или двух) семязачатков. При семени иногда развивается мясистое, яркое образование — ариллус.
Тисс ягодный — самое тепловыносливое дерево из хвойных.
Сциадопитисовые (Sciadopityaceae).
Единственный вид — Сциадопитис мутовчатый (Sciadopitys verticillata). В естественных условиях растёт только в Японии, где он сохранился во влажных горных лесах на высоте от 500 до 1000 метров над уровнем моря в защищенных от ветра местах. В другие геологические эпохи ареал этого рода был огромен: остатки сциадопитиса найдены в меловых отложениях в Гренландии, Норвегии, на Урале, в Якутии.
Представляет собой вечнозелёное дерево с пирами-дальной кроной; в Японии достигает сорока метров в высоту со стволом до четырёх метров в обхвате.
Растёт очень медленно. Растение примечательно своей хвоей, уникальной для представителей отдела Хвойные: уплощённые иголки длиной до 15 см образуют ложные мутовки (по 10-30 в каждой) и раздвинуты в стороны подобно спицам зонтика.