Специфика отдела Голосеменные и их значение в природе и жизни человека

Специфика отдела Голосеменные

Определение и общая характеристика голосеменных

Что же собой представляет характеристика голосеменных? Почти все голосеменные — это вечнозеленые деревья, кустарники и иногда лианы.

Основной способ размножения голосеменных, в отличие от споровых растений — при помощи семян. Они образуются из семенного зачатка и открыто лежат на семенных чешуйках шишки. Это обстоятельство и дало название отделу.

Семя является новым органом, возникшим в ходе эволюции как инструмент размножения растений. Под кожей у семени находится зародыш и запас питательных веществ, благодаря которому оно может долго находиться в состоянии покоя. Семя прорастает и образует новую особь при попадании в благоприятные условия.

Для голосеменных характерны сильно редуцированные мужской и женский гаметофиты. Им свойственно внутреннее оплодотворение, не зависящее от наличия воды. Также особенностью голосеменных является наличие мощного стержневого корня. В отличие от споровых растений, у них лучше развита проводящая система, а листья надежно защищены от испарения: снаружи они покрыты кутикулой, а устьица глубоко погружены в ткани листа.

Хвойные представляют собой деревья или кусты: в основном — с чешуевидными или иглистыми листиками (хвоей). Большинство из них являются вечнозелеными растениями. Исключения — таксодиум, лиственница и метасеквойя.

Строение и жизнедеятельность сосны обыкновенной

Сосна обыкновенная или Pinus Sylvestris — это стройное дерево, достигающее в высоту 20-40 метров и развивающее мощный стержневой корень. Для роста сосне не важна почва: она одинаково хорошо растет на песках, болотах и каменистых скалах. Ей не страшны низкие температуры, но крайне важен свет. Продолжительность жизни дерева составляет 150-200 лет, а в некоторых случаях — 600.

У сосны формируется развесистая крона, а ветви на стволе располагаются кольцами (мутовками). Первая мутовка веток формируется у молодых сосен в 3-летнем возрасте. После новые мутовки появляются каждый год. За счет этого довольно легко определить возраст дерева: достаточно подсчитать количество мутовок и добавить два года.

Сосна обыкновенная развивает 2 типа побегов:

• длинные, неограниченные в росте;
• укороченные, у которых на верхушке есть два листочка — хвоинки.

Продолжительность жизни хвои составляет 2-3 года.

Формирование органов размножения у сосны обыкновенной происходит на 10-15 году жизни. Многое зависит от места, где сосна растет.

В весенний период на верхушках прошлогодних побегов появляются группы желтых мужских шишек. Красноватые женские шишки появляются на верхушках молодых побегов. В каждой шишке имеется ось с крепко сидящими на ней видоизмененными листочками. На нижней их стороне находятся мешковидные образования с заполненными желтыми пыльцевыми зернами.

У одноклеточной пылинки есть две оболочки: тонкая внутренняя (интина) и плотная внешняя (экзима). Есть два места, в которых экзима не прилегает к интине. В этих местах образуются воздушные пузырьки, благодаря которым пыльца переносится при помощи ветра. В середине пыльцевого зерна располагается антеридиальная клетка. Из нее позже образуются спермии. Также в середине пыльцевого зерна есть вегетативная клетка, принимающая участие в формировании пыльцевой трубки.

В женской шишечке есть ось: на ней располагаются тонкие кроющие чешуйки и толстые семенные чешуйки, имеющие два семенных зачатка на верхней стороне. Снаружи семенной зачаток покрывает специальный покров — интегумент. Его края не срастаются на верхушке, оставляя отверстие: пыльцевход. В середине семенного зачатка происходит развитие овального тела — нуцеллуса: в нем формируется женский гаметофит с двумя архегониями. В каждой из них происходит образование большой яйцеклетки.

Как уже упоминалось, опыление осуществляется при помощи ветра. Попав через пыльцевход на нуцеллус, пыльцевое зерно примерно год находится в состоянии покоя, а затем начинает прорастать. Из вегетативной клетки и интины формируется пыльцевая трубка. Постепенно вытягиваясь, она достигает архегония.

Когда пыльцевая трубка растет, из антеридиальной клетки возникает два спермия. Один из них позже оплодотворяет яйцеклетку, а второй погибает. Из зиготы развивается зародыш. Питательные вещества заполняют клетки женского гаметофита и превращаются в первичный эндосперм. Нуцеллус дает начало тонкой пленке, а интегумент — твердой семенной кожице.

По окончании процесса оплодотворения женская шишка становится зеленой, ее чешуйки плотно смыкаются. Когда семена полностью созревают (а это происходит в конце второго лета), то шишки становятся бурыми, высыхают и оттопыриваются, тем самым освобождая семя.

Виды и распространение голосеменных

В отдел Голосеменные входит 6 классов:

1. Семенные папоротники или Лигиноптеридопсиды (Pteridospermae, Lyginopteridopsida).
2. Саговникообразные или Цикадопсиды (Cycadopsida). Такие представители как саговник и замия.
3. Бенетитообразные или Бенетитопсиды (Bennettitopsida). Представитель — вильямсония.
4. Гнетообразные или Гнетопсиды (Gnetopsida). В этот класс входят эфедра, гнетум, вельвичия.
5. Гинкгообразные или Гинкгопсиды (Ginkgopsida). Сюда относится гинкго.
6. Хвойный или Пинопсиды ((Pinopsida). Это представители сосновых, тисовых, кипарисовых и араукариевых.

Хвойные получили распространение практически по всей планете. Исключение — Арктика и Антарктида. В 90% лесов на планете встречаются хвойные. Наибольшее распространение хвойные получили в Северном полушарии — здесь встречаются представители рода сосна, можжевельник, ель, пихта, лиственница. В Южном полушарии большие ареалы занимают араукарии, агатис, карпа.

Значение голосеменных в природе и жизни человека

Хвойные — главная лесообразующая порода Евразии и Северной Америки. Сосновые леса (боры) носят водоохранное, ландшафтное и почвозащитное значение. Это важный источник древесины: из нее изготавливают пиломатериалы, древесный уксус, деготь, активированный уголь, музыкальные инструменты.

К примеру, ель обыкновенная является источником высококачественной древесины. Ее используют в изготовлении бумаги и музыкальных инструментов. Мягкую древесину пихты белой используют как строительный материал (он пригоден для химической обработки). Древесина лиственницы устойчивая к гниению и используется в самых разных отраслях хозяйства.

Из молодых побегов, шишек и хвои добывают эфирные масла. В них содержатся фитонциды, которые являются биологически активными веществами. Они уничтожают микроорганизмы, поэтому активно используются для оздоровления воздуха в жилых помещениях, а также больницах и школах. Можжевельнику свойственны наибольшие дезинфицирующие свойства. Если посуда изготовлена из его древесины, то продукты в ней долго не портятся.

Многие хвойные породы используются в качестве декоративных растений. В озеленении используют:

• сосну обыкновенную. Ее крона может иметь пирамидальную или плакучую формы;
• пихта белая. Отлично справляется с загазованностью воздуха в городе;
• ель, которая отличается разнообразием оттенков хвои;
• лиственницы. Устойчивы к опылению и загазованности воздуха;
• можжевельник;
• туи. Восточная и западная.

Хвойные растения часто используются в официальной и народной медицине. Из них изготавливают витаминоносные, дезинфицирующие, противоревматические, ранозаживляющие препараты и др.