Развитие голосеменных. Группы голосеменных

Значительную долю растительного мира составляет группа голосеменных, т.е. растений, семена которых не заключены в плод. Этот отдел объединяет 66 родов с 600 видами деревянистых растений. У большинства семена образуются на внутренних сторонах чешуй, обычно расположенных по спиралям на оси шишки.

Развитие голосеменных. В мезозое голосеменные составляли весьма разнообразную группу, которая на протяжении 220 млн. лет доминировала в растительном покрове Земли. Теперь они представлены лишь относительно небольшим числом уцелевших от тех времен видов, но все еще составляют заметную долю в мировой флоре, объединяя столь хорошо известные растения, как ель, сосна, тисс.

Циклы развития семенных растений отличаются от циклов папоротникообразных еще большей приспособленностью к условиям наземного существования. Если у папоротникообразных и примитивных голосеменных (саговников и гинкго) соединение мужских и женских половых клеток зависит от наличия на растении водяной пленки, то у хвойных и цветковых растений «плавучая» стадия исчезла, избавив их тем самым от нужды в водной среде для осуществления процесса оплодотворения.

Оплодотворение у хвойных происходит сложным образом и требует длительного времени. У сосны (Pinus sp.) созревание семян длится три года. Каждое пыльцевое зерно несет два пузыревидных мешка, облегчающих ветроопыление; одно взрослое дерево ежегодно образует около 1 кг пыльцы. Ветер уносит ее на сотни километров. Попав на семе - зачаток, пыльцевое зерно прорастает (иногда больше года), - образуя мужскую гамету, которая соединится с яйцеклеткой. Однако понадобится еще почти два года, пока наконец шишка созреет и развившиеся в ней семена будут готовы к распространению.

Группы голосеменных. Выделяют пять основных групп голосеменных. Тропические растения саговники (Cycadales) внешне напоминают пальмы или древовидные папоротники [12]. Их шишки могут быть огромной величины: у одного вида (Encephalartos coffer) они весят 42 кг (вероятно, это самые крупные шишки современных растений), у другого (австралийской Macrozamia peroffskyana) – достигают длины 60 см.

Саговники внешне напоминают пальмы или папоротники. Их история началась еще в триасе. Сейчас встречаются только в тропиках. Cycas revoluta из Японии широко культивируется в теплых странах, в умеренном поясе выращивается преимущественно в оранжереях

К гинкговым (Ginkgoales) относится всего один ныне живущий род и вид - гинкго двулопастный (Ginkgo biloba) [10]. Считалось, что это растение как дикорастущий вид вымерло. Но недавно китайские ботаники нашли несколько дикорастущих экземпляров, подтвердив тем самым, что гинкго еще встречается в естественных условиях. На улицах американских городов - это обычное декоративное растение. К группе тиссовых (Taxales) относятся тисс и ногоплодник, для которых характерны мясистые «плоды». Это единственные голосеменные, не образующие шишек. Четвертая небольшая группа своеобразных голосеменных - хвойниковые (Gnetales), к ним относится Welwitschia [11].

Гинкго двулопастный (Ginkgo biloba) [1] имеет характерные двулопастные листья [2] с дихотомическим жилкованием. Растения двудомны: женские деревья несут семяпочки [3], мужские [4]-дают пыльцу. У созревающей семяпочки [5] развиваются особые структуры [6], рассчитанные на удержание пыльцы. Попав в пыльцевую камеру семяпочки [7], пыльцевое зерно образует два сперматозоида [8], происходит оплодотворение, и развивается семя [9]

Welwitschia - единственный представитель особого семейства - растение, приспособившееся к жизни в пустыне. Встречается только в ряде мест на юго-западе Африки

Наиболее важной группой голосеменных являются хвойные, или шишконосные (Coniferales). Сюда относится 48 из 66 родов голосеменных. В основном это вечнозеленые деревья умеренного пояса с игловидными или чешуевидными листьями. Нередко они преобладают в растительном покрове зон, расположенных севернее и южнее экватора. С хозяйственной точки зрения они особенно важны как поставщики древесины. У большинства из них древесина мягкая, пропитанная смолой, заполняющей тонкие каналы, которые тянутся вдоль всего ствола. Именно смола придает характерный запах свежераспиленной древесине хвойных, она служит важным сырьем для изготовления скипидара, дегтя и масел.

Хвойные деревья можно различить по форме кроны, хвое и шишкам. Так, у обыкновенной сосны (Pinus sylvestris) [А] крона сплюснута, а шишки конические. Лиственница (Larix decidua) [Б] - одно из немногих хвойных деревьев с опадающей хвоей. У обыкновенной ели (Picea abies) [В] шишки длинные, висячие. У дугласии (Pseudotsuga taxifolia) [Г] шишки с заостренными чешуями, а хвоя мягкая и длинная

Как различать хвойные. К хвойным относится довольно обширная группа деревьев, большинство из которых легко различаются по форме шишек, а также по числу и характеру расположения листьев-хвоинок. Например, у сосен хвоинки растут по две, три или пять вместе. У кедров (Cedrus sp.) жесткие вечнозеленые хвоинки располагаются пучками. У лиственниц (Larix sp.) [9] хвоя тоже собрана в пучки, но она мягкая и осенью опадает.

Род лиственница включает около десятка видов, приуроченных к прохладным районам северного полушария. Некоторые из них широко культивируются. Лиственница г стройное, высокое дерево, а ее твердая и тяжелая древесина устойчива к гниению и потому широко используется для изготовления корабельных мачт, телеграфных столбов и обшивки колодцев. Нередко лиственницу выращивают и в чисто декоративных целях. В лесах [А], где деревья растут быстро, можно выбрать устойчивые к заболеваниям расы.

На открытых местах [Б] у лиственницы развивается пышная, правильной формы крона. Хвоя у лиственницы опадает, и поэтому весной ее шишки сидят на голых ветвях. Мужские шишки [В] мелкие, серебристые, малозаметные. Женские- хорошо известные «лиственничные розы»- становятся затем зелеными

Когда молодые побеги остаются зелеными все лето, то это может быть тисс (Taxus sp.), если хвоя длинная и сидит на коротких стебельках, или японская криптомерия (Cryptomeria sp.), если расположенные спирально листья представляют собой небольшие чешуйки, или гигантское мамонтово дерево (Sequoiadendron). Когда хвоинки расположены в два ряда на коротких концевых побегах и притом мягки на ощупь и опадают осенью, то это может быть болотный кипарис (Taxodium sp.), если побеги будут расположены в один ряд, или метасеквойя (Metasequoia sp.), если они будут располагаться супротивными парами. Хорошим отличительным признаком является присутствие заметных «стебельков» у хвои. Если при этом крона дерева раскидистая, то это гемлок, или тсуга (Tsuga sp.). У дугласии (Pseudotsuga taxifolia) почки с заостренным концами, а хвоя пахнет лимоном. Для ветвей пихты серебристой (Abies sp.) характерны округлые рубцы, в которых и располагаются хвоинки, а у ели (Picea sp.) хвоя сидит на небольших выступах стебля.

Самым древним голосеменным растением считается метасеквойя. Как и гинкго, она - «живое ископаемое». Лишь в 1941 г. китайские ботаники нашли несколько экземпляров этого нового для науки растения. Последующие экспедиции разыскали еще 25 деревьев метасеквойи.

Цикл развития ели. Пыльцевые зерна [2] из-под чешуек [3] мужских шишек [1J переносятся ветром на семезачатки [5], лежащие на чешуях Гб] женских шишек [4]. Там они образуют пыльцевые трубки [7], по которым мужские гаметы достигают яйцеклеток [8].

После этого на чешуях [9] образуются крылатые семена. Семена разносятся ветром, и зародыш [10] прорастает [11, 12]

Древесину хвойных деревьев называют мягкой, так как она легко обрабатывается. Для древесины голосеменных характерно отсутствие сосудов, она состоит лишь из трахеид [1]. Крупнопросветные трахеиды, формирующиеся весной, чередуются с более узкими летними трахеидами, что и создает систему годичных колец [2]. Трахеиды, стенки которых имеют поры [3], проводят воду с минеральными веществами. От центра ствола тянутся радиальные ряды клеток [4], также служащие для перемещения воды и растворенных в ней веществ.