Отдел голосеменные растения

Цикл развития голосеменных:

1 — Зигота,

2 — Зародыш семени,

3 — Спорофит (2n),

4 — Женская шишка,

5 — Мужская шишка,

6 — Семенная чешуя с семяпочками,

7 — Микроспора (n),

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. В зависимости от места произрастания у нее развивается преимущественно либо главный корень, либо система боковых корней. Растущая в лесу сосна может достигать 40 м в высоту. Она имеет прямой ствол, покрытый красно-бурой корой. Низкий тонкий ствол встречается у сосны, растущей на болоте. Срок жизни сосны — 350 — 400 лет.

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. В мужских 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 шишки появляются 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.