Характеристика отдела голосеменные

Характеристика растений отдела Голосеменные

Первые голосеменные появились в конце девонского периода около 350 млн. лет назад; вероятно, они произошли от древних папоротниковидных, вымерших в начале каменноугольного периода. В мезозойскую эру — эпоху горообразования, поднятия материков и иссушения климата — голосеменные достигли расцвета, но уже с середины мелового периода уступили свое господствующее положение покрытосеменным.

Отдел современных голосеменных насчитывает более 700 видов. Несмотря на относительно малую численность видов, голосеменные завоевали почти весь земной шар. В умеренных широтах Северного полушария они на огромных пространствах образуют хвойные леса, называемые тайгой.

Сейчас на Земле произрастают представители 4 классов голосеменных. Из них Гинкговые (единственный вид — Ginkgo biloba) и Саговниковые (120-130 видов 10 тропических родов) — это остатки процветавших в мезозое групп. Возраст и происхождение Гнетовых (71 вид 3 родов) неясны из-за отсутствия палеоботанических данных, и лишь класс Хвойных (Pinopsida) широко представлен ныне на нашей планете, по своему значению превосходя все остальные группы высших растений. В настоящее время насчитывается не менее 560 видов из 55 родов хвойных, распространенных в умеренных областях обоих полушарий. Подавляющее большинство представителей этого класса — вечнозеленые древесные растения, возраст и размеры которых потрясают воображение. Так, известны экземпляры секвойи вечнозеленой высотой более 100 м и диаметром ствола до 11 м. Некоторые экземпляры мамонтова дерева достигают диаметра 12 м, а таксодиума мексиканского — 16 м. Рекорд долгожительства принадлежит североамериканской сосне долговечной — до 4900 лет! Кроме деревьев, широко встречаются кустарниковые и даже кустарничковые хвойные (новозеландская сосна-пигмей).

Древняя группа (отдел) семенных растений, занимающая промежуточное положение между папоротниками и покрытосеменными (цветковыми) растениями. От папоротников отличаются наличием семезачатков (семяпочек), от покрытосеменных — отсутствием плодолистиков. Современные голосеменные представлены преимущественно деревьями, значительно реже — кустарниками и очень редко — лианами; травянистых растений среди них нет. Листья голосеменных значительно отличаются от других групп растений не только по форме и размерам, но и по морфологии и анатомии. У большинства видов они игловидные (хвоя) или чешуевидные; у отдельных представителей они крупные (например, у вельвичии удивительной их длина достигает 2-3 м), перисторассеченные, двулопастные и др. Листья располагаются поодиночке, по два или несколько в пучках.

Все современные виды голосеменных имеют стробилы — укороченные и ограниченные в росте репродуктивные побеги. Большинство голосеменных — деревья или кустарники, нередко достигающие огромных размеров. Некоторые сильно разветвлены и несут много небольших или мелких, часто чешуевидных листьев (кордаитовые, гинкговые и хвойные), другие не ветвятся или ветвятся очень слабо и имеют относительно крупные, большей частью перистые, листья (лигиноптеридовые, беннеттитовые, цикадовые и вельвичия). Листья сильно различаются не только по числу и размерам, но и по анатомическому строению. Водопроводящая система (ксилема) голосеменных состоит преимущественно из трахеид, и лишь у некоторых групп имеются настоящие сосуды.

Подавляющее большинство голосеменных — вечнозеленые, одно — или двудомные растения с хорошо развитыми стеблем и корневой системой, образованной главным и боковым корнями. Расселяются они семенами, которые формируются из семязачатков. Семязачатки голые (отсюда название отдела), расположены на мегаспорофиллах или на семенных чешуях, собранных в женские шишки.

В цикле развития голосеменных наблюдается последовательная смена двух поколений — спорофита и гаметофита с господством спорофита. Гаметофиты сильно редуцированы, причем мужские гаметофиты голо — и покрытосеменных растений не имеют антеридиев, чем резко отличаются от всех разноспоровых бессеменных растений.

Голосеменные включают шесть классов, два из которых полностью исчезли, а остальные представлены ныне живущими растениями. Наиболее сохранившейся и самой многочисленной группой голосеменных является класс Хвойные, насчитывающий не менее 560 видов, образующих леса на обширных пространствах Северной Евразии и Северной Америки. Наибольшее число видов сосны, ели, лиственницы встречается у побережий Тихого океана.

Класс Хвойные

Все хвойные — вечнозеленые, реже листопадные (например, лиственница) деревья или кустарники с игольчатыми или чешуевидными (например, у кипариса) листьями. Игловидные листья (хвоя) плотные, кожистые и жесткие, покрыты толстым слоем кутикулы. Устьица погружены в углубления, заполненные воском. Все эти особенности строения листьев обеспечивают хорошее приспособление хвойных к произрастанию как в засушливых, так и в холодных местообитаниях.

Сосна обыкновенная — однодомное растение. В мае у основания молодых побегов сосны образуются пучки зеленовато-желтых мужских шишек длиной 4-6 мм и диаметром 3-4 мм. На оси такой шишки расположены многослойные чешуйчатые листочки, или микроспорофиллы. На нижней поверхности микроспорофиллов находятся два микроспорангия — пыльцевых мешка, в которых образуется пыльца. Каждое пыльцевое зерно снабжено двумя воздушными мешками, что облегчает перенос пыльцы ветром. В пыльцевом зерне имеются две клетки, одна из которых впоследствии, при попадании на семязачаток, формирует пыльцевую трубку, другая после деления образует два спермия.

Рис.1. Цикл развития сосны обыкновенной

а — ветка с шишками; б — женская шишка в разрезе; в — семенная чешуя с семязачатками; г — семязачаток в разрезе; д — мужская шишка в разрезе; е — пыльца; ж — семенная чешуя с семенами; 1 — мужская шишка; 2 — молодая женская шишка; 3 — шишка с семенами; 4 — шишка после высыпания семян; 5 — пыльцевход; 6 — покров; 7 — пыльцевая трубка со спермиями; 8 — архегоний с яйцеклеткой; 9 — эндосперм

На других побегах того же растения образуются женские шишки красноватого цвета. На их главной оси располагаются мелкие прозрачные кроющие чешуйки, в пазухах которых сидят крупные толстые, впоследствии одревесневающие чешуи. На верхней стороне этих чешуй расположено по два семязачатка, в каждом из которых развивается женский гаметофит — эндосперм с двумя архегониями с крупной яйцеклеткой в каждом из них. На верхушке семязачатка, снаружи защищенного интегументом, имеется отверстие — пыльцевход, или микропиле.

Поздней весной или в начале лета созревшая пыльца разносится ветром и попадает на семязачаток. Через микропиле пыльца втягивается внутрь семязачатка, где и прорастает в пыльцевую трубку, которая проникает к архегониям. Образовавшиеся к этому времени два спермия по пыльцевой трубке попадают к архегониям. Затем один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой отмирает. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) формируется зародыш семени, а семязачаток превращается в семя. Семена у сосны созревают на второй год, высыпаются из шишек и, подхваченные животными или ветром, переносятся на значительные расстояния.

По своему значению в биосфере и роли в хозяйственной деятельности человека хвойные занимают второе место после покрытосеменных, далеко превосходя все остальные группы высших растений. Они помогают решать огромные водоохранные и ландшафтные задачи, служат важнейшим источником древесины, сырья для получения канифоли, скипидара, спирта, бальзамов, эфирных масел для парфюмерной промышленности, лекарственных и других ценных веществ. Некоторые хвойные культивируются как декоративные (пихты, туи, кипарисы, кедры и др.). Семена ряда сосен (сибирской, корейской, итальянской) употребляются в пищу, из них также получают масло.

Представители других классов голосеменных (саговниковые, гнетовые, гинкговые) встречаются значительно реже и менее известны, чем хвойные. Однако почти все виды саговниковых декоративны и пользуются широкой популярностью у садовников многих стран. Вечнозеленые безлистные невысокие кустарники эфедры (класс гнетовых) служат источником сырья для получения алкалоида эфедрина, который применяется как средство, возбуждающее центральную нервную систему, а также при лечении заболеваний аллергического характера.

Гнетовые

Отдел гнетовых (Gnetophyta) содержит три своеобразных семейства голосеменных растений с неясными эволюционными связями. Растения рода гнетум — тропические лианы. Эфедровые (хвойники) — пустынные кустарники с чешуевидными листьями. Вельвичия — единственный представитель семейства вельвичиевых — имеет погруженный в песок стебель, от которого отходят два огромных лентовидных листа. Гнетовые похожи на, однако отличаются от них более совершенной формой шишки, похожей на цветок.

Саговниковые

Саговниковые — причудливые растения, появившиеся не позднее 285 млн. лет назад, где-то в начале пермского периода. Они были столь многочисленны в мезозое, что это время образно назвали "временем саговников и динозавров". Ныне сохранилось всего 10 родов этого отдела, включающих около 100 видов. Большинство из них — крупные растения; некоторые достигают в высоту более 18м. Их ствол густо покрыт основаниями опавших листьев, а функционирующие листья собраны пучком на верхушке. Этим саговниковые напоминают пальмы (недаром некоторые из них так и называют — саговые пальмы). Однако в отличие от пальм у саговниковых наблюдается настоящий, хотя и медленный, вторичный рост в результате деятельности камбия. Репродуктивные органы саговниковых состоят из более или менее редуцированных листьев с прикрепленными к ним спорангиями, где созревают споры. Спорангии рыхло или кучно скучены в шишкоподобные образования у верхушки растения. Мужские и женские "шишки" находятся на разных особях

Типичный представитель — саговник поникающий (Cycas revolute). Это растение используется садоводами всех стран в качестве декоративного растения. Родом он из Южной Японии, иногда выращивается у нас на Черноморском побережье. Из других саговниковых можно назвать замию карликовую (Zamia pumila), Encephalartos altensbinii. Кора и сердцевина саговниковых богата крахмалом и раньше использовалась для получения крахмалистого пищевого продукта — саго. Семена большинства саговниковых также съедобны и до сих пор употребляются в некоторых странах в пищу



Поиск Лекций

Общая характеристика отдела «голосеменные»

В настоящее время насчитывается около G40 видов растений, принадлежащих к этому отделу. Они широко распространены по поверхности суши и встречаются во всех климатических зонах от тропиков до лесотундры. В Евразии и Северной Америке огромные пространства за­нимают таежные леса, образованные практически исклю­чительно голосеменными (лесообрааующими породами в них являются лиственницы, ели, пихты, сосны, тсуги и псевдотсуги). 13 субтропических и тропических странах

произрастают в основном саговники и гнетовые. Хвой­ные там представлены небольшим числом видов, напри­мер, сосна Монтесумы в Мексике или ливанский кедр на Ближнем Востоке. Голосеменные предпочитают местообитания с отно­сительно прохладным или холодным климатом и доста­точным количеством влаги. Однако есть виды, встреча­ющиеся в засушливых и жарких странах, например, типично пустынное растение вельвичия удивительная из южной Африки. В степях юга России и Украины на су­хих склонах среди степных злаков и разнотравья можно встретить эфедру — небольшой кустарник, являющий­ся ксерофитом (т. е. обитателем сухих мест). Таким образом, голосеменные — довольно распрос­траненная группа растений, представленная небольшим количеством видов. Среди них много реликтовых видов, которые были широко представлены в предыдущие гео­логические эпохи, а теперь встречаются на очень огра­ниченной территории. К таковым можно отнести един­ственный ныне живущий вид гинкговых — гинкго дву­лопастной, произрастающий в Восточном Китае; мамонтово дерево (секвоедендрон), которое можно встретить только в горах штата Калифорния (США); представите­ли родов секвойя, метасеквойя и др. Все без исключения голосеменные — древесные (де­ревья или кустарники), как правило, долгоживущие ра­стения. Среди них встречаются стелющиеся (шпалерные) формы — можжевельник, кедровый стланник; лианы — род гнетум; огромные, до 135 м высотой деревья — мамонтово дерево; но совсем нет трав. Являясь основными лесообразующими породами в северных странах, голосеменные представляют собой важнейшие компоненты экосистем. Голосеменные имеют огромное значение для чело­века. Они являются основным источником высококаче­ственной древесины и продуктов ее переработки. Из смо­лы хвойных получают скипидар, канифоль, лаки. Зеле­ную хвою издавна используют как лекарственное сырье. Семена сибирской сосны («кедровые орехи») — ценный пищевой продукт, из которого получают масло.

Морфология голосеменных

Строение вегетативного тела голосеменных, представ­ленного спорофитом, очень разнообразно. Как уже отме­чалось выше, голосеменные — древесные растения. В большинстве случаев стебель хороню развит и одревесневает. Ксилема состоит в основном из трахеид, и толь­ко у гнетовых имеются сосуды, что отличает их от всех других голосеменных. Для представителей отдела харак­терным является наличие в древесине и коре каналов, заполненных смолой, хотя у некоторых (например, гинкго) смола не образуется вовсе. Стебель (или ствол) вет­вится моноподиально, т. е. верхушечный побег сохра­няется, при этом растение имеет правильную, часто ко­нусовидную форму (ель, пихта). Однако у саговников сте­бель не ветвится вовсе и имеет колоновидную форму, а на верхушке несет розетку листьев. В этом отношении саговники напоминают пальмы, относящиеся к покры­тосеменным растениям. Листья голосеменных представлены мегафиллами и могут иметь самую разнообразную форму: у саговников они перистые, напоминают ваий пальм; у представите­лей рода гнетум — цельные с развитой пластинкой и черешком, сложной системой жилкования, наподобие листьев двудольных покрытосеменных; у вельвичии в течение всей жизни сохраняются лишь два лентовидных листа, достигающих в длину нескольких метров; у эфед­ры листья чешуевидные; у гинкго — веерообразные, дву­лопастные, дифференцированные на пластинку и чере­шок; а у хвойных листья чаще всего игольчатые (хвоя), сохраняющиеся в течение нескольких лет (у некоторых сосен до 45 лет), у лиственниц же хвоя ежегодно опада­ет. У хвойных и гинкго па длинных ветвях, растущих на протяжении всего своего существования (ауксибластах), располагаются быстро подсыхающие нефотосинтезирующие чешуевидные листья, в пазухах которых зак­ладываются укороченные побеги (брахибласты). А уже на брахибластах образуются фотосинтезирующие листья (листья гинкго и иглы хвойных) . В отличие от всех предшествующих групп высших растений, у голосеменных развивается главный корень, имеющий удлиненную или веретеновидную форму и спо­собный сохраняться в течение всей жизни. От него отхо­дят боковые корни. Напомним, что главный корень раз­вивается из корешка зародыша. Многие голосеменные могут вступать в симбиотические взаимоотношения с грибами и азотфиксирующими бактериями, поселяющи­мися на корнях или в самой их ткани. Голосеменные, как и все семенные растения, разно-споровые. Поэтому для них характерно образование двух типов спор в спорангиях, расположенных на спорофил­лах, которые у голосеменных, как правило, собраны в стробилы.

Последние представляют собой укороченные побеги, на которых спирально располагаются спорофил­лы. В противоположность папоротникообразным, споро­филлы и трофофиллы (обычные фотосинтезирующие листья) в данном случае совершенно разные образова­ния. Микроспорофиллы, собранные в мужские стробилы или мужские шишки), несут но два микроспорангия. Мегаспорангии, в свою очередь, развиваются на мегаспорофиллах, собранных в женские стробилы (или женс­кие шишки) (рис. 13.27). Чешуи мужских шишек пред­ставляют собой микроспорофиллы. А в женских шиш­ках каждая чешуя гомологична целому мужскому стро­билу, а не отдельным микроспорофиллам и является видоизмененным побегом, включающим, кроме семен­ной чешуи с двумя семязачатками, кроющую стериль­ную чешую.

Семязачатки, или семяпочки располагаются на поверхности семенной чешуи открыто (отсюда и название — голосеменные), в отличие от по­крытосеменных растений, у которых семяпочки распо­ложены в полости завязи. Каждый семязачаток состоит из нуцеллуса, покрова (интегумента) и семяножки (фуникулуса), посредством которой он прикрепляется к поверхности мегаспорофилла. В интегументе имеется небольшое отверстие, через которое пыльцевая трубка при прорастании пыльцевого зерна внедряется внутрь семязачатка. Это отверстие на­зывается микропиле. Нуцеллус представляет собой мегаспорангий, интегумент и фуникулус — стерильные об­разования, происхождение которых до сих пор не выяс­нено. Предполагают, что семязачаток развился из сорусоподобной группировки спорангиев у какой-то пред-ковой группы папоротниковидных. В результате сраста­ния и стерилизации спорангиев, располагающихся на периферии, возникли интегументы, центральные же спо­рангии сохранили способность к произведению спор и дали начало нуцеллусу. Мужской гаметофит сильно упрощен и формирует­ся внутри споры, которая в процессе образования мужс­ких половых клеток (гамет) превращается в пыльцевое зерно. Следует иметь в виду, что образования антеридигу не происходит. Зрелые пыльцевые зерна, содержащие мужской гаметофит, переносятся из микроспорангия на семязачаток. Этот процесс называется опылением. Женский гаметофит также значительно упрощен. Он никогда не покидает пределов семязачатка и заклю­чен в мегаспору, как и у большинства разноспоровых растений. На верхушке мегагаметофита (женского гаме-тофита) развиваются архегонии с яйцеклетками. У гнетовых архегониев нет и их женский гаметофит напоми­нает по строению гаметофит цветковых растений. Семя голосеменных имеет ряд характерных для дан­ной группы черт строения.

Общая характеристика отдела Голосеменные растения

Оно состоит из семенной кожуры, зародыша и питательной ткани, которая, в отли­чие от цветковых растений, гаплоидна. Питательная ткань голосеменных и цветковых растений имеет раз­личное происхождение в процессе онтогенеза.

Особенности размножения и жизненный цикл голосеменных

Голосеменные были первыми истинно сухопутными растениями, способными проникать во внутренние райо­ны континентов и заселять относительно засушливые области с выраженным континентальным климатом. Это объясняется особенностями их биологии и, прежде все­го, тем, что отсутствие воды в среде вовсе не является для них лимитирующим фактором, препятствующим нормальному протеканию процессов оплодотворения. Для всех же предыдущих групп высших растений присут­ствие воды во время полового размножения совершенно необходимое условие, поскольку именно в ней подвиж­ные сперматозоиды перемещаются по направлению к архегонию.

Жизненный цикл голосеменных рассмотрим на при­мере наиболее известной и распространенной группы — класса Хвойные. На одном и том же дереве развиваются как мужс­кие, так и женские стробилы (шишки). Для голосемен­ных практически не известны обоеполые стробилы. В микроспорангиях на начальных этапах спорогенеза (об­разования. спор) находится большое количество мате­ринских клеток микроспор (2п). Мейотическое деление материнской клетки приводит к образованию 4 гапло-идных клеток микроспор, каждая из которых в даль­нейшем покрывается споровой оболочкой. В результате формируются пыльцевые зерна с воздушными мешка­ми, содержащие мужской гаметофит, состоящий из че­тырех клеток: двух проталлиальных, генеративной и клетки трубки. После разрыва стенки микроспорангия происходит рассеивание огромного количества пыльце­вых зерен и перенос их с помощью ветра к женским шишкам. Мегаспорангий у семенных растений несколько ви­доизменен и называется нуцеллусом, сверху он покрыт интегументом. В нуцеллусе имеется всего лишь одна материнская клетка мегаспоры. В результате ее редук­ционного (мейотического) деления образуются четыре гаплоидных клетки мегаспор, три из которых редуциру­ются. Оставшаяся мегаспора никогда не покидает пре­делов мегаспорангия (нуцеллуса) и дает начало значи­тельно упрощенному мегагаметофиту, на котором разви­ваются архегонии (чаще всего два), содержащие яйце­клетки. Таким образом, хвойные, как и большинство го­лосеменных (исключение составляют роды гнетум, вельвнчия, эфедра) — архегониальные растения, в отличие от цветковых. Попав на семязачаток, пыльцевое зерно приклеива­ется к капельке смолистой жидкости, выделяемой семязачатком в области микропиле. По мере испарения мик-ропилярной жидкости объем капли уменьшается и зер­но втягивается внутрь семязачатка, попадая на нуцеллус. Соприкосновение поверхности пыльцевого зерна и нуцеллуса стимулирует развитие еще несформированно­го женского гаметофита. Поскольку процесс прораста­ния мегаспоры и мегагаметогенез занимает много време­ни, между опылением и собственно оплодотворением проходит несколько месяцев, а иногда и лет. Вскоре пос­ле соприкосновения с нуцеллусом пыльцевое зерно про­растает. Из клетки трубки образуется пыльцевая труб­ка, проникающая внутрь нуцеллуса. Генеративная клет­ка, делясь, образует два спермия, лишенных жгутиков, которые по пыльцевой трубке проникают в нуцеллус, двигаясь к архегониям. После попадания в брюшко по­следних спермии оплодотворяют находящиеся там яй­цеклетки, формируя зиготы. Несмотря на то, что опло­дотворение происходит сразу в нескольких архегониях в пределах одного и того же мегагаметофита, функциональ­ным остается только один, с одной-единственной зиго­той. Из нее и развивается зародыш семени. Семя представляет собой результат перестройки всего семязачатка после оплодотворения и имеет сложную орга­низацию. Оно состоит из семенной кожуры, зародыша и запаса питательных веществ, необходимых для его раз­вития и прорастания. Зародыш (2п) формируется в ре­зультате деления образовавшейся зиготы. Интегумент, разрастаясь, дает начало диплоидной семенной кожуре, выполняющей главным образом защитные функции. Питательная ткань формируется из тела мегагаме­тофита и поэтому гаплоидна (в отличие от триплоидного эндосперма покрытосеменных). Попав в благоприятные условия, зрелое семя прорастает, образуя вначале проро­сток, а потом молодое растение. Через какой-то (иногда очень длительный) промежуток времени растение всту­пает в генеративную фазу, на нем образуются мужские и женские стробилы, и цикл замыкается. Жизненные цик­лы гнетовых, гинкговых, саговниковых и некоторых вымерших групп, хотя и имеют некоторые особенности, а общих чертях напоминают вышеизложенный.

Систематика голосеменных

Отдел голосеменные разделяется на четыре класса: саговниковые, гнетовые, гинкговые и хвойные.

Класс Саговниковые — одна из наиболее древних групп голосеменных, распространенная в настоящее вре­мя, довольно широко в тропических областях Земли. Это розеткообразующие деревья, имеющие пальмовидный облик, с весьма крупными листьями — вайями, колонновидным стволом, имеющим развитую сердцевину и кору. Мужские и женские стробилы крупные, развива­ются в центре листовой розетки. Сперматозоиды у сагов­ников подвижны, благодаря наличию множества жгути­ков. Представители — роды бовения, цикас (саговник) и др.

Класс Гнетовые — совершенно особая группа голо­семенных, имеющая много черт, сближающих ее с по­крытосеменными растениями. Это отсутствие архегониев, более редуцированный женский гаметофит, форми­рование покрова вокруг стробилов (подобно околоцвет­нику покрытосеменных), наличие сосудов в ксилеме и ряд др. К гнетовым относятся р.р. гнетум, эфедра, вельвичия.

Класс Гинкговые представлен единственным ныне живущим реликтовым видом — гинкго двулопастной. Это высокие деревья с хорошо развитой древесиной. Гин­кго — двудомные растения. Сперматозоиды у них, как и у саговниковых, имеют большое количество жгутиков.

Класс Хвойные — самая распространенная в насто­ящее время группа голосеменных растений. Этот класс включает в себя такие порядки, как сосновые, тиссовые, кипарисовые и др. Из наиболее известных видов можно назвать сосну обыкновенную, лиственницу сибирскую, ель колючую, пихту кавказскую, кедр ливанский и др.

©2015-2018 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Голосеменные растения

Голосеменные растения — древняя группа семенных растений, появившаяся примерно 370 млн лет назад.

Отличительная черта

Семяпочки, а затем и развивающиеся из них семена не имеют, в отличие от покрытосеменных, замкнутого вместилища. Завязь обычно имеет вид простой чешуи, на которой сидит одна или несколько семяпочек; иногда же и эта чешуя не развивается.

Голосеменные включают более 1100 современных видов.

Все голосеменные – деревья либо кустарники, нередко достигающие огромных размеров. Одни голосеменные сильно ветвятся и несут множество мелких (нередко чешуевидных) листьев. Другие разветвлены слабо и имеют крупные перистые листья.

Классификация голосеменных

Современная классификация голосеменных:

1. Класс Гинкговые (Ginkgoopsida)
2. Класс Гнетовые (Gnetopsida)
3. Класс Саговниковые, или Цикадовые (Cycadopsida)
4. Класс Хвойные (Pinopsida)
5. Класс Цветковые (Покрытосеменные) (Magnoliopsida)

Размножение голосеменных

Голосеменные — разноспоровые растения (мужские — микроспоры, женские-мегаспоры).

Характеристика растений отдела Голосеменные

Процесс оплодотворения у голосеменных в отличие от бессемянных высших растений не зависит от воды.

Единственная мегаспора семенных растений постоянно заключена внутри мегаспорангия, где происходят развитие женского гаметофита и процесс оплодотворения. Мегаспорангий окружен особым защитным покровом — интегументом. Мегаспорангий с окружающим его интегументом называется семязачатком или семяпочкой. После оплодотворения из семяпочки развивается семя. Микроспорангии развиваются на микроспорофиллах, а семязачатки — на мегаспорофиллах. Микро- и мегаспорофиллы у большинства хвойных собраны в более или менее компактные стробилы. Строение их у голосеменных разнообразно. Они бывают женские, мужские, реже обоеполые. Микростробил ("мужской колосок") состоит из укороченной оси, на которой расположены сильно редуцированные микроспорофиллы. Мегастробил (шишка) состоит из центральной оси, с расположенными на ней кроющими чешуями, в пазухах которых находится так называемая семенная чешуя, на верхней стороне которой находятся семязачатки. Хвойные — растения ветроопыляемые.

Строение семян

Микроспоры (мужские споры 1n) у семенных растений развиваются в пыльцевом мешке и называются пыльцевыми зёрнами или пылинками. Они переносятся на женский гаметофит, как правило, при помощи ветра, прорастая внутрь после попадания на мегаспорангий. Внутри мегаспорангия, называемого семязачатком, развивается мегаспора (женская спора 1n); после оплодотворения мужской гаметой семязачаток превращается в семя (2n). Женский гаметофит, конечно, в очень большой степени зависит от родительского растения, однако в значительно большей степени, чем гаметофит папоротника, устойчив к обезвоживанию. Питательный запас, окружающий семя, используется зиготой при прорастании; семена могут оставаться в состоянии покоя до тех пор, пока не наступят благоприятные условия. Плоды не образуются, но у семени могут развиваться различные приспособления, облегчающие их распространение.

Семя развивается на поверхности семенной чешуи. Оно представляет собой многоклеточную структуру, объединяющую запасающую ткань — эндосперм, зародыш и специальный защитный покров (семенную кожуру). До оплодотворения в центральной части семезачатка имеется нуцеллус, который постепенно вытесняется эндоспермом. Эндосперм гаплоидный и образуется из тканей женского гаметофита.

У саговников и гинкго наружный слой семенной кожуры (саркотеста) мягкий и мясистый, средний слой (склеротеста) твердый, а внутренний слой (эндотеста) к моменту созревания семени пленчатый. Семена распространяются различными животными, которые поедают саркотесту, не повреждая склеротесты.

У тисса и подокарпуса семена окружены мясистым ариллусом — сильно видоизмененной чешуей женской шишки. Сочный и ярко окрашенный ариллус привлекает птиц, которые распространяют семена этих хвойных. Ариллусы многих видов подокарпуса съедобны и для человека.

Значение голосеменных

Значение голосеменных в природе велико. Они, как и все растения, выделяют кислород и поглощают углекислый газ, а также образуют органическое вещество. Образуя леса, часто в холодных регионах (тайга), они создают места обитания и пищу для многих животных. Голосеменные образуют как чисто хвойные леса, так и смешанные (совместно с покрытосеменными растениями-деревьями).

Хвойные на склонах рек и оврагах предохраняют почву от размывания. Сосна выделяет так называемые фитонциды, которые убивают вредные микроорганизмы. Весной хвойные леса задерживают таяние снега. В результате почва получает много влаги. Также хвойные леса ослабляют силу ветров, поглощают шумы, закрепляют песчаные почвы.

Человек широко использует древесину хвойных растений для строительства, изготовления мебели, как топливо. Хвойные являются сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности. Древесина лиственницы устойчива к гниению, она отличается долговечностью и прочностью. Лиственница растет на больших территориях в тайге. Красотой отличается древесина тисса и кипариса. Самой ценной древесиной является секвойя (красное дерево).

Из древесины ели изготавливают бумагу. Кедровая древесина используется для изготовления музыкальных инструментов. Хвойные используются в химической промышленности. Из них получают скипидар, канифоль, спирт, лаки, пластмассы, искусственный шелк и др.

Сердцевина некоторых представителей класса саговниковых используется в пищу. Такие растения называют «хлебными деревьями». Их сердцевина содержит много крахмала. Семена некоторых голосеменных употребляются в пищу. Из семян сибирской кедровой сосны получают пищевое масло. Шишки можжевельника (которые больше похожи на ягоды) используют как лекарственное средство. Из хвойных получают некоторые витамины. Из древесины ели получают активированный уголь, который используется при отравлениях. Смола хвойных может быть использована для лечения ран. Из смолы пихты получают камфору, которая используется при лечении заболеваний сердца.

Некоторые хвойные играют роль декоративных растений.

Теория для подготовки к блоку №3 ОГЭ по биологии: система, многообразие и эволюция живой природы.

Теория для подготовки к блоку №4 ЕГЭ по биологии: система и многообразие органического мира.

Лucm голосеменного растения рассмотрим на примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris). Игловидный лист снаружи окру-жен одним слоем клеток эпидермы, на поверхности которой на-ходится кутикула (рис. 7.9). Эти клетки имеют утолщенные одре-весневшие оболочки. Эпидерма защищает лист от механических повреждений, излишнего испарения воды, пропускает свет к ме-зофиллу, через нее осуществляется активный газообмен между листом и атмосферой при помощи устьиц.

Устьица состоят из околоустьичных клеток, расположенных на уровне эпидермы, и замыкающих клеток, находящихся глубже, на уровне гиподермы — второго слоя клеток листа. Устьица ори-ентированы рядами, параллельными продольной оси хвои.

Гиподерма, расположенная под эпидермой, состоит из одно-го, а на ребрах хвоинки — из двух-трех слоев узких длинных кле-ток с утолщенными одревесневшими оболочками. Она придает игловидному листу механическую прочность.

Под гиподермой находится складчатый мезофилл, где проис-ходит фотосинтез органических веществ. Складки возникают вследствие углубления оболочки в полость клеток, что усилива-ст обмен вешеств между оболочкой и протопластом. Мезофилл сложен плоскими слоями клеток, ориентированных поперек продольной оси листа. Между ними имеются воздушные полос-ти — межклетники, которые сообщаются через устьица с атмо-сферой.

Во внешней части мезофилла находятся каналы смоляных вме-стилищ, вытянутых продольно листу. Каждый канал окружен сло-ем клеток эпителия с тонкими оболочками, которые вырабатыва-ют живицу и секретируют ее в полость канала. Вокруг эпителия расположен слой клеток механической ткани — склеренхимы.

Внутренняя сторона мезофилла ограничена одним слоем кле-ток эндодермы. Ихпротопласты через тангенциальные стенки ак-тивно обмениваются веществами между мезофиллом и проводя-щим цилиндром, при этом из проводящего цилиндра в мезофилл транспортируются вода и минеральные вещества, а из мезофилла в проводящий цилиндр — продукты фотосинтеза. Радиальные стен-ки клеток эндодермы пропитаны суберином и лигнином и обра-зуют пояски Каспари, непроницаемые для воды и растворенных в ней веществ.

Под эндодермой расположен проводящий цилиндр хвоинки. Его объем в основном заполнен трансфузионной тканью, состоящей из пустотелых одревесневших трахеид с окаймленными порами и живых паренхимных тонкостенных клеток. Эта ткань осуществля-ет запасание веществ и их ближнюю транспортировку.

Рис. 7.9. Лист (хвоя) сосны обыкновенной (Piinus sylvestris) на попереч-ном разрезе:А — клеточное строение; Б — схема; 1 — эпидерма; 2 — устьичный аппарат; 3— гиподерма; 4 — складчатая ассимиляционная паренхима; 5 — смоляной ход; 6— эндодерма; 7 — ксилема; 8 — флоэма; (7, 8 — коллатеральный проводящий пучок); 9 — склеренхима; 10 — трансфузионная ткань.

В проводящем цилиндре есть два коллатеральных проводящих пучка, содержащих ксилему и флоэму.

Общая характеристика отдела голосеменные

Ксилема состоит из трахе-ид, поставляющих в лист воду и минеральные вещества. Парен-химные живые клетки ксилемы выполняют запасающую функ-цию. Ксилема в пучках обращена к плоской (вентральной) сторо-не хвоинки.

Флоэма в проводящих пучках обращена к выпуклой (дорсаль-ной) стороне хвоинки. Ее ситовидные клетки активно переносят ассимиляты из листа в осевые органы. Паренхимные клетки фло-эмы выполняют запасающую функцию.

Между пучками со стороны флоэмы расположена прослойка механической ткани — склеренхимы.

Дата добавления: 2015-04-24; Просмотров: 2432; Нарушение авторских прав?;

Читайте также: