Голосеменные

Голосеменные

Характеристика голосеменных

1. Голосеменные – высшие растения, где гаметофит сильно редуцирован (мужской – до трех клеток проросшей пыльцы, женский – до двух клеток зародышевого листа) и полностью питается и развивается на крупном зеленом спорофите. Половое размножение голосеменных не связано с водой, ему предшествует опыление – опыляемые высшие.

Высокий уровень организации проявляется и в разноспоровости (семяпочки – женская спора, пыльца – мужская).

2. Возникли голосеменные в самом конце палеозоя. Это время характеризуется жестокой засухой, нарушившей нормальное размножение папоротников, что освободило землю для заселения примитивными голосеменными – вымерший класс семенных папоротников. Расцвета голосеменные достигли в мезозое, когда они были обычны и в Гренландии, и в Антарктиде. Вытесняясь более прогрессивными покрытосеменными в кайнозое, они резко сократили ареал. В настоящее время хвойные обычны лишь в умеренной зоне.

3. Голосеменные – деревья и кустарники; трав среди них нет. Стебель их обычно моноподиально ветвится, листья разнообразны: вайи саговников, двулопастные листья с дихотомическим жилкованием у гинкго, игловидные, чешуйчатые листья, напоминающие листья покрытосеменных. Необычны два листа вельвичии у хвойниковых. СВП у голосеменных закрытые, ксилема состоит из трахеид, что объясняет высокое качество древесины. Многие голосеменные богаты смолами и фитонцидами, некоторые ядовиты (тис ягодный).

Систематика.

1. Класс семенные папоротники (вымерший).

2. Класс саговники: тропические растения с листьями – вайями. В их слизевых ходах содержится съедобное саго, декоративны.

3. Класс гинкговые. Реликт, Китай.

4. Класс хвойные. В настоящее время насчитывает 7 семейств, 55 родов и около 560 видов растений. Занимает обширные пространства Северной Евразии и Северной Америки. В Южном полушарии они обильны в Новой Зеландии, Австралии и Южной Америке.

1. Семейства араукариевые, или южные хвойные. Распространены в Чили и других странах Южной Америки, образуя леса из деревьев высотой 60-70 м.

У агатисов Новой Зеландии крупные листья. Наиболее известен агатис каури – лесной великан Полинезии. Деревья в 300 лет имеют ствол 1,5 м. Местное население ценит смолу этих деревьев; затвердев, она напоминает янтарь.

2. Семейств сосновые насчитывает около 250 видов. Для нашей сраны это основное семейство, куда входит около 100 видов сосен, 45 видов елей (в СНГ – 10), 40 видов пихт (в СНГ – 9), 20 видов лиственниц (у нас – 7), 4 вида кедра. Сосновые добываются ради ценной древесины, и них изготавливают бумагу и спички. Хвоя идет на получение хвойной муки и хлорофилловой пасты, содержащих много витаминов и обладающих антисептическим свойством. Из смолы – живицы – получают канифоль, а смола пихты канадской (канадский бальзам) – лучший фиксатор постоянных препаратов в гистологии. Масло семян сибирской сосны (кедровое) применяется в микроскопии мелких бактерий и для растворения некоторых витаминов.

3. Семейство таксодиевые. Сюда относятся гигантские реликты Северной Америки – секвойя, или мамонтовое дерево, достигающее высоты 100 метров, живущее 3-4 тысячи лет. Их древесина лишена смоляных ходов, но не гниет, поэтому деревья хищнически истреблялись.

Самые крупные деревья носят собственные имена и тщательно сохраняются (Йосемитский парк в США). Тоннель в одном из деревьев проделан в 1881 году, и автомобили проезжают через него и сейчас.

В Мексике растет таксодиум мексиканский, имеющий диаметр 12 м. Из Южной Кореи и Китая распространялись по ботаническим садам криптомерии.

4. Семейство кипарисовые. Включает 130 видов. Сюда входят кипарисы, туи и можжевельники. Это вечнозеленые растения, отличающиеся высокой декоративностью. Ценной древесиной, которая долго не гниет; использовалась для изготовления церковной утвари, досок и книг. Листья их чешуйчатые, шишки шарообразные или кувшинообразные (у туй). Шишки можжевельника сладки и питательны, что обеспечивает распространение животными семян, неперевариваемых в кишечнике. Их применяют в медицине как потогонное и противопростудное средство; шишки используют и для приготовления джина и некоторых сортов пива. Древесина можжевельника отлично противостоит сгибания, не гниет. Эфирное масло активно используется в медицине – арчовый бальзам для заживления ран. У некоторых видов оно имеет аромат роз. Из хвои и коры получают лак и дубильные вещества. Ряд видов этого семейства охраняется и внесен в Красную книгу России (можжевельник твердый на Дальнем Востоке).

5. Семейство тисовые. Реликты Северного полушария, тисовые представлены вечнозелеными деревьями и кустарниками. Для них характерна красивая, цвета слоновой кости древесина, имеющая особую прочность, тяжелее воды. Древесина не гниет, поэтому тисы подвергались активному истреблению. Тис ягодный живет до 1500 лет. А иногда до 3000 лет. Молодые побеги, ягоды, кора и листья содержат яд – таксин.

Этот вид тиса сохранился на Кавказе (Хостинская тисово-самшитовая роща) и в юго-западных районах страны и внесен в Красную книгу.

6. Класс хвойниковые. Внешне напоминают покрытосеменные растения, но не имеют двойного оплодотворения. Наиболее известны вельвичия удивительная и кузмичева трава (эфедра), из которой выделяют эфедрин, активно сокращающий просвет мелких артерий, что повышает кровяное давление.

 

Размножение сосны

На весенних побегах, которые имеют длину 4-5 см и отличаются более светлой окраской, развиваются зеленые мужские шишки и красноватые женские. Сосна – однодомное растение, спорообразование начинается на 30-40 году жизни. Мужская шишка (метелка) имеет длину 4-5 см, диаметр 3-4 мм, эллипсоидная. В ней развиваются микроспоры (пыльца) в парных пыльниках с нижней стороны чешуй. Развитие пыльцы сходно с таковым у покрытосеменных. Женские шишки крупнее, на толстых чешуйках развивается по две семяпочки пыльцевходами внутрь.

Развитие семян почки сосны растянуто на несколько вегетативных сезонов. У ели проходит сходно, но за один год.

1. Первый сезон (весна-зима). После опыления весной женские шишки закрываются и заливаются фитонцидной смолой. В пыльцевой камере развивается мужской гаметофит. Наружная оболочка пыльцы разрывается, а внутренняя вытягивается в пыльцевую трубку. По мере развития генеративная клетка митотически делится, образуя два спермия. Лишь у гинкго и саговников в пыльцевой трубке два крупных подвижных сперматозоида (иллюстрация закона Геккеля-Мюллера). К концу сезона пыльцевая трубка проникает через пыльцевход к зародышевому мешку, вегетативная клетка погибает, а спермии проникают внутрь мешка.

2. Второй сезон. В это время идет развитие семени:

а) один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, которая после стадии покоя делится, развиваясь в зародыш семени;

б) другой спермий рассасывается, а оставшаяся женская половая клетка делится, образуя эндосперм.

В отличие от покрытосеменных, мужская наследственность передается только зародышу, что снижает изменчивость, а гаплоидный эндосперм не может обеспечить быстрого развития семени.

3. Конец зимы следующего года (февраль-март).

Женские шишки вскрываются, и семена с плодиком-крылаткой разносятся ветром по насту. Интересно, что в это время, несмотря на мороз, клест вскармливает потомство семенами сосны.

Схема цикл развития сосны

Таблица эволюция размножения высших растений