Файл: Голосеменные.docx

Голосеменные

Голосеменные - распространенная древняя группа растений, включающая небольшое число видов. Главной особенностью данной группы являются "голо" (то есть открыто) лежащие семяпочки и, в дальнейшем, развивающиеся из них семена. Иными словами, у голосеменных растений отсутствуют замкнутые вместилища для семян.

Общие признаки

Деревья и кустарники

Все голосеменные представлены древесными формами: деревьями и кустарниками. Травы отсутствуют.

Хвоинки

Хвоинки (хвоя) - игольчатые видоизменения листьев. Сохраняются долгие годы, у некоторых сосен до 45 лет. Хвоя лиственниц опадает ежегодно.

Древесина хорошо развита

Древесина голосеменных обладает большим запасом механической прочности. Это связано с ее особенностями: она состоит из трахеид с окаймленными порами, паренхима развита слабо. Либриформ (древесные волокна) и настоящие сосуды отсутствуют (исключение - гнетовые, имеют сосуды). Клетки-спутницы во флоэме также отсутствуют.

В древесине и коре имеются каналы, заполненные смолой. Однако, есть исключения - у гинкго смола не образуется вовсе.

Размножение семенами

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

Жизненный цикл голосеменных состоит из чередования бесполого поколения - спорофита (диплоиден, 2n), и полового поколения - гаметофита (гаплоиден, n). Господствует (доминирует) в цикле спорофит (2n) - это взрослое растение сосны.

Голосеменные относятся к разноспоровым, как и все семенные растения. Они образуют разные споры: крупные женские (мегаспоры) и мелкие мужские (микроспоры). Образуются они в спорангиях, расположенных на спорофиллах, которые собраны в стробилы (шишки) - от лат. strobilus - сосновая шишка.

Строение семени

Семя голосеменных состоит из:

Семенной кожуры

Семенная кожура, защищающая семя от пересыхания и неблагоприятных факторов внешней среды, образована разросшимся интегументом.

Зародыша

Зародыш (2n) формируется в результате митотического деления образовавшейся зиготы. Состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки.

Семядолей

Число семядолей у голосеменных различается - от 2 до 15. Семядоли имеют доступ к запасным питательным вещества (эндосперму).

Запас питательных веществ

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).

Значение голосеменных

Трудно переоценить значение голосеменных для человека, они очень важны. Голосеменные - источники высококачественной древесины, продуктов ее переработки. Являются звеном в цепи питания (продуцентами), основой многих биоценозов. Хвойные растения в больших количествах выделяют фитонциды, имеющие медицинское значение. Из смолы хвойных получают канифоль, скипидар, лаки. Кедровых орехи - это семена нескольких видов растений из рода сосна, которые употребляют в пищу.

Представители голосеменных

Гинкговые

Представлен одним единственным реликтовым видом - двулопастным гинкго, его также называют живым ископаемым. Реликтовый вид - пережиток флоры и фауны прошлых геологических эпох, находящийся в некотором несоответствии с современными условиями существования. Расцвет гинкговых пришелся на юрский период.

Имеют заостренную форму пыльцевых зерен, которые лишены воздушных мешков - это плохо влияет на процесс опыления. Несовершенство этого процесса рассматривается как одна из ключевых причин их вымирания. Как и у саговниковых, сперматозоиды гинкговых имеют большое количество жгутиков.

Саговниковые

Древняя группа голосеменных, их расцвет пришелся на мезозой. По внешнему виду напоминают пальмы, имеют крупные листья - вайи. На данный момент широко распространены в тропических областях Земли. Хорошо развита кора, сердцевина. Представители - саговник (цикас), семейство бовениевые.

Гнетовые

Этот класс имеет множество признаков, сближающих его с покрытосеменными растениями. Имеются сосуды в ксилеме, вокруг стробилов образуется покров (напоминает околоцветник у покрытосеменных). Включает в себя три рода сильно отличающихся друг от друга:

Вельвичия

Растет в пустыни Намиб. Напоминает древесный пень, из верхушки которого растут два лентовидных листа. Возраст растения может достигать 2000 лет. Отличается исключительным количеством устьиц - 22 тысячи на 1 см². Это связано с тем, что основной источник воды для растения - густой туман, который конденсируется на листьях. Такая конденсация равна 50 мм осадков, что помогает вельвичии адаптироваться к засушливым условиям внешней среды.

Эфедра (хвойник)

Единственный представитель семейства Эфедровые. Кустарники, иногда лазающие, реже небольшие деревья. Семена с эндоспермом. Листья маленькие, редуцированы до чешуевидных влагалищ.

Хвойные

В настоящее время хвойные самый распространенный класс голосеменных растений. Примерно 1/3 от всех видов хвойных составляют сосны. Строение сосны обыкновенной мы подробно рассмотрели в предыдущей главе. Сейчас затронем других представителей этого класса:

Ель

Одна из основных лесообразующих пород, обитает в умеренном поясе Северной Америки и Евразии. Обладает прямым стволом и конусовидной кроной. Хвоя четырехгранная, шишки свисают.

Лиственница

Произрастает в Сибири, где образует светлохвойные лиственничные леса. Часто лиственницу можно встретить в городах. Ее хвоя мягкая, собрана в пучки, сменяется ежегодно.

Секвойя вечнозеленая

Рекордсмен среди голосеменных. Продолжительность ее жизни почти 3-4 тысячи лет. Дерево достигает 120 метров в высоту, диаметр ствола 10-12 метров.

Покрытосеменные

Отдел покрытосеменные (цветковые) самый многочисленный, он включает 235-250 тысяч видов. Его представители обитают по всему миру: от холодной тундры до жарких тропиков, отдельные виды освоили пресные и морские водоемы.

В настоящее время цветковые господствуют на Земле. Такое доминирующее положение им позволили занять прогрессивные особенности:

Возникновение цветка

Цветок - генеративный орган покрытосеменных (цветковых), высшая ступень полового размножения. Цветок характерен только для покрытосеменных растений, ни один из других отделов подобным генеративным органом не обладает. По своему строению цветок это видоизмененный обоеполый стробил, гомологичный стробилам голосеменных.

Защищенный семязачаток

В отличие от голосеменных, у которых семязачатки лежат открыто на семенных чешуях, у цветковых семязачаток находится в замкнутом вместилище - завязи, сформированной из плодолистика (-ов).

Двойное оплодотворение

Двойное оплодотворение, открытое Навашиным Сергеем Гавриловичем, уникальное явление, характерное только для цветковых. Оно связано с тем, что в зародышевый мешок попадают два спермия, один из которых (n) сливается с центральной клеткой (2n), с образованием запасного питательного вещества - эндосперма (3n). Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) с образованием зиготы (2n), из которой развивается зародыш.

Возникновение плода

У цветковых появляется плод - генеративный орган, служащий для защиты и распространения семян.

Хорошо развита проводящая ткань

Ксилема - проводящая ткань, обеспечивающая восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных солей, представлена не трахеидами, а сосудами. Во флоэме ситовидные элементы окружены клетками-спутницами.

Редукция гаметофита

У покрытосеменных мы не найдем антеридиев и архегониев: гаметофиты максимально редуцированы.

Опыление

В процессе опыления покрытосеменных участвуют насекомые, летучие мыши, птицы. Также опыление может происходить с помощью воды или ветра.

Классы покрытосеменных

Отдел покрытосеменные состоит из двух классов: однодольные и двудольные. К классу двудольных относятся семейства: крестоцветные, сложноцветные, розоцветные, бобовые (мотыльковые), пасленовые. Класс однодольные включает в себя семейства: злаковые, лилейные. Для каждого класса имеются характерные признаки.

Двудольные - семейства: крестоцветные, сложноцветные, бобовые, розоцветные, пасленовые
1. В составе зародыша обычно имеется две семядоли

В семядолях содержится запас питательных веществ. При надземном прорастании семядоли (зародышевые листья) могут выполнять функцию фотосинтеза.

Листья

Листья двудольных простые и сложные, для двудольных характерно перистое и пальчатое жилкование.

Камбий

За счет камбия растения растут в толщину, возможен вторичный рост осевых органов (стебля и корня).

Корневая система

Корневая система чаще всего стержневого типа, с хорошо выраженным главным корнем, от которого отходят боковые корни. Главный корень развивается из зародышевого корешка.

Цветок

Цветки пятичленные, реже встречаются четырехчленные. Хорошо обособлены чашечка и венчик.

Однодольные - семейства: лилейные, злаки
1. Зародыш содержит только одну семядолю
2. Листья только простые, жилкование параллельное и дуговое
3. Камбий отсутствует - из-за этого нет вторичного роста
4. Корневая система мочковатая, главный корень и боковые рано отмирают, развиваются придаточные корни

Цветок
Жизненные формы - травы (древесные формы очень редки)

Цветок с простым околоцветником. Цветки чаще трехчленные, четырехчленные. Никогда не бывают пятичленными.

Эндосперм семени

Эндосперм (от греч. endon - внутри + греч. sperma - семя) - запасное питательное вещество, у покрытосеменных триплоидный (3n).

Эндосперм в семени есть у подавляющего большинства однодольных (лука, ландыша, пшеницы) и двудольных (тмина, хурмы, фиалки). Отсутствует эндосперм в семенах тыквенных, крестоцветных (капусты), сложноцветных (подсолнечника), бобовых (гороха, фасоли), также у - березы, липы, дуба, клена, так как на ранней стадии развития растущий зародыш поглощает эндосперм.

Значение покрытосеменных

Покрытосеменным в жизни человека отведено важное место. Только подумайте - почти все культурные растения принадлежат к этому отделу! Цветковые имеют медицинское значение, из многих растений изготавливаются лекарства. Их древесина используется для изготовления бумаги, мебели, применяются в промышленности.