Семенные растения
Семенные растения — это высшие растения, у которых образуются семена. Они обитают в любых природных зонах Земли и занимают все основные среды обитания (почвенную, водную и наземно-воздушную). Образуют все жизненные формы (деревья, кустарники, травы и т. д.). Основные признаки: наличие семян; для оплодотворения вода не требуется; в жизненном цикле доминирует спорофит, а гаметофит сильно редуцирован.
Существует две группы семенных растений: Голосеменные и Покрытосеменные.
Отдел Голосеменные
Около 700 видов. Обитают практически во всех областях Земли: тропики (саговники, гнетовые, хвойные), леса умеренного пояса (хвойные), пустынные и степные районы (эфедра, вельвичия). Подавляющее большинство голосеменных — это деревья, реже встречаются кустарники (можжевельник) или травянистые растения (саговники).
Продолжительность жизни может достигать нескольких тысяч лет (секвойя, вельвичия живут до 2 тыс. лет; мамонтово дерево живет до 3—4 тыс. лет). Голосеменные могут достигать в высоту до 30 м (сосна, ель), до 50—60 м (араукария) и даже до 100 м (секвойя, мамонтово дерево).
Особенности строения (на примере класса Хвойные). Есть все вегетативные органы: корень, стебель, лист и почка. Появляется главный корень, корневая система хорошо развита, обычно стержневого типа, но у некоторых видов главный корень довольно рано отмирает и формируется мочковатая корневая система (ель). Для многих хвойных характерна микориза.
Побеги удлиненные и укороченные. Стебель с тонкой корой, слабо развитой сердцевиной и мощно развитой древесиной. Древесина состоит из трахеид, настоящие сосуды отсутствуют. Во флоэме нет клеток-спутниц. Между древесиной и лубом расположен камбий. У многих есть смоляные ходы.
Листья у большинства видоизменены в иглы или чешуйки. Они расположены на удлиненных (ель) или на укороченных (сосна) побегах (в этом случае характерен веткопад, когда опадают не отдельные листья, а целые укороченные побеги).
Листья многолетние (искл. — лиственница), покрыты эпидермой с хорошо развитой кутикулой, устьица глубоко погруженные. Размеры листьев составляют обычно 2—10 см. Листья могут жить до 25—26 лет (ель тянь-шаньская), в среднем они
живут 2—5 (светолюбивые) и 10—15 лет (теневыносливые).
Примечание
К отделу Голосеменных относится растение вельвичия удивительная (класс Оболочкосеменные) — у нее всего 2 листа, которые живут столько же, сколько и само растение — несколько сотен лет. В основании ее листьев есть образовательная ткань, за счет работы которой листья растут в течение всей жизни.
Цикл развития на примере сосны обыкновенной (рис. 1.50). Все голосеменные — разноспоровые растения. Сосна — однодомное растение: на одном растении формируются и мужские шишки (содержат микроспорофиллы, в которых развиваются микроспорангии), и женские шишки (содержат мегаспорофиллы, в которых развиваются мегаспорангии). Мужская шишка зеленовато-желтого цвета расположена
в основании удлиненных побегов и состоит из оси и сидящих на ней микроспорофиллов. Мужские шишки располагаются группами.
В микроспорангиях мейозом формируются микроспоры, которые начинают прорастать под оболочкой, образуя при этом мужские гаметофиты (это пылинки; совокупность пылинок называют пыльцой). Каждая пылинка имеет 2 воздушных мешка. Затем в пылинке развиваются мужские гаметы (спермии).
Женские шишки находятся на концах удлиненных побегов, обычно поодиночке или группой из 2—3 штук. Женская шишка состоит из укороченной оси с расположенными на ней кроющими чешуями, в пазухах которых развиваются семенные чешуи, содержащие по 2 семязачатка. Молодые шишки окрашены в буро-красный цвет, через год они приобретают зеленую окраску, а при созревании — бурую.
В мегаспорангии (нуцеллусе) из одной спорогенной клетки мейозом возникает 4 мегаспоры. Нуцеллус покрыт интегументом, и вместе они составляют семязачаток. Из 4-х мегаспор 3 погибают, а одна образует женский гаметофит.
Рис. 1.50. Жизненный цикл сосны
Опыление происходит с помощью ветра (май — начало июня в средней полосе России), пылинки попадают непосредственно на семязачаток. После этого образуется пыльцевая трубка, но оплодотворение сразу не происходит: и в мужском, и в женском гаметофите гаметы еще не сформировались. Оплодотворение происходит лишь после зимы. Из двух спермиев в этом процессе участвует только один, второй обычно погибает. Для оплодотворения влага не нужна.
После оплодотворения из семязачатка развивается семя: из зиготы появляется зародыш, а из окружающих тканей — эндосперм (эндосперм голосеменных — гаплоидная ткань, возникающая до оплодотворения из мегаспоры). Зрелые семена находятся на семенных чешуях открыто. После созревания семена разлетаются
с помощью ветра, падают на землю и после периода покоя прорастают, формируя
новое растение (спорофит).
Другие представители голосеменных растений:
- кипарис распространен в Евразии, Северной Америке и Африке. Характерна
пирамидальная крона, поэтому часто используют как декоративное растение.
Листья мелкие, чешуевидные; - тисс встречается в Европе, Азии, Северной Африке, на Кавказе, в Крыму. Это теневыносливые деревья высотой 15—20 м. Женские шишки сильно редуцированы. Зрелые семена окружены сочной частью и похожи на ягоды;
- можжевельник — чаще всего это кустарник высотой 1—2,5 м, реже встречаются деревья. Светолюбивые растения. Женские шишки после оплодотворения становятся сочными, похожими на ягоды;
- ель обитает только в Северном полушарии. Это теневыносливые деревья, достигающие в высоту 30—40 м. Корневая система поверхностная. Листья заостренные, расположены поочередно на удлиненных побегах;
- пихта встречается в умеренном поясе Северного полушария. Очень теневынослива, формирует темнохвойные леса. Шишки прямостоячие, после созревания семян разрушаются;
- лиственница — один из самых обычных видов Северного полушария. Светолюбива, образует светлохвойные леса. Иголки мягкие, живут один год, т. е. это листопадное растение. Древесина устойчива к гниению.
Значение голосеменных
- Лесообразующее (90% лесов России — хвойные и смешанные).
- Древесина: строительство, кораблестроение, вагоностроение, производство
мебели, бумаги. - Декоративное (можжевельник, туя, голубая ель).
- Выделение кислорода и фитонцидов, убивающих бактерии.
- Смола (живица) — получение канифоли, скипидара, камфоры.
- Пищевое (сосна сибирская).
- Производство музыкальных инструментов.