Общая характеристика голосеменных
Голосеменные — древняя группа растений, насчитывающая $800$ современных видов, распространённых в основном в регионах с умеренным и холодным климатом. В большинстве это вечнозелёные деревья, кустарники и, изредка, лианы.
В отличие от споровых растений голосеменные размножаются семенами, которые образуются из семенного зачатка и открыто лежат на семенных чешуйках шишки (отсюда и название отдела).
Семя — новый орган, который возник в процессе эволюции для размножения растений. Под кожицей оно содержит зародыш и запас питательных веществ, которые способны длительное время пребывать в состоянии покоя. Попав в благоприятные условия, семя прорастает и образует новую особь.
Мужской и женский гаметофиты у голосеменных очень редуцированны. Оплодотворение у них внутреннее и не зависит от наличия воды. Ещё одной особенностью голосеменных является появление у них мощного стержневого корня. Кроме того, в сравнении со споровыми растениями они имеют лучше развитую проводящую систему и надёжно защищенные от испарения листья (снаружи покрыты кутикулой, устьица глубоко погружены в ткани листа).
Хвойные - это деревья и кусты, в основном с чешуевидными или иглистыми листиками (хвоей). Почти все они — вечнозелёные растения, исключением есть лиственница, таксодиум, метасеквойя.
В коре и древесине хвойных, как правило, есть смоляные ходы.
Особенности строения и процессов жизнедеятельности сосны обыкновенной
Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) — стройное дерево высотой $20 — 40$ м, которое развивает мощный стержневой корень. Она нетребовательна к почве — может расти на песках, болотах, каменистых скалах. Не боится низких температур, но очень светолюбива. Деревья живут $150 — 200$ лет (иногда до $600$).
Сосна формирует развесистую крону, ветки на стволе располагаются кольцами (мутовками). Первая мутовка веток образуется у молодых сосёнок на третьем году жизни, а потом каждый год отрастают новые. Таким образом, можно легко определить возраст молодых деревьев, подсчитав количество мутовок и добавив два годп.
У сосны обыкновенной развиваются побеги двух типов: одни длинные, неограниченные в росте, а другие — укороченные, имеющие на верхушках по два листочка — хвоинки. Длительность жизни хвои обычно не превышает $2 — 3$ года.
Органы размножения у сосны обыкновенной формируются на $10 — 15$-ом году жизни (в зависимости от места произрастания).
Весной на верхушках прошлогодних побегов образуются группы жёлтых мужских шишечек, а на верхушках молодых побегов — красноватые женские шишечки. Каждая мужская шишечка состоит из оси, на которой тесно сидят видоизменённые листочки. На их нижней стороне размещены мешковидные образования , заполненные жёлтыми пыльцевыми зёрнами. Одноклеточная пылинка имеет две оболочки: тонкую внутреннюю — интину и плотную внешнюю — экзину. В двух местах экзина не прилегает к интине — образуются воздушные пузырьки, которые способствуют перенесению пыльцы ветром. В средине пыльцевого зерна есть антеридиальная клетка, из которой в последствии образуются спермии, и вегетативная, которая берёт участие в формировании пыльцевой трубки.
Женская шишечка состоит из оси, на которой размещены тонкие кроющие чешуйки и толстые семенные чешуйки с двумя семенными зачатками на верхней стороне. Внешне семенной зачаток покрыт покровом (интегументом), края которого на верхушке не срастаются, оставляя отверстие — пыльцевход. В средине семенного зачатка развивается овальное тело — нуцеллус, в котором формируется женский гаметофит с двумя архегониями. В каждом из них образуется большая яйцеклетка.
Опыление осуществляется с помощью ветра. Пыльцевое зерно, проникнув сквозь пыльцевход на нуцеллус, около года находится с состоянии спокойствия, только потом начинает прорастать. При этом из вегетативной клетки и интины образуется пыльцевая трубка, которая, постепенно вытягиваясь, достигает архегония.
Во время роста пыльцевой трубки из антеридиальной клетки образуются два спермии, один из которых в дальнейшем оплодотворяет яйцеклетку, а второй гибнет. Из зиготы развивается зародыш, а клетки женского гаметофита заполняются питательными веществами и превращаются на первичный эндосперм. Из нуцеллуса образуется тонкая плёнка, а из интегумента — твёрдая семенная кожица. После оплодотворения женская шишка зеленеет, её чешуйки плотно смыкаются, и лишь после полного созревания семян ( в конце второго лета) буреют, высыхают и оттопыриваются, освобождая семя. Каждое семя имеет лёгкий крыловидный плёнчастый вырост, который способствует распространены помощью ветра.
Разнообразие и распространение голосеменных
Отдел Голосеменные делят на $6$ классов:
- Семенные папоротники или Лигиноптеридопсиды (Pteridospermae, Lyginopteridopsida);
- Саговникообразные, или Цикадопсиды (Cycadopsida) — саговник, замия;
- Бенетитообразные, или Бенетитопсиды (Bennettitopsida) – вильямсония;
- Гнетообразные, или Гнетопсиды (Gnetopsida) – эфедра, гнетум, вельвичия;
- Гинкгообразные, или Гинкгопсиды (Ginkgopsida) — гинкго;
- Хвойные, или Пинопсиды (Pinopsida) — сосновые, тиссовые, кипарисовые, араукариевые.
Хвойные распространены почти по всему земному шару (кроме Арктики и Антарктиды) и растут в 90% существующих лесов нашей планеты. Самые большие ареалы имеют распространённые в Северном полушарии представители родов сосна, можжевельник, ель, лиственница, пихта. В Южном полушарии большие площади занимают араукарии, карпа, агатис и др.
Значение представителей отдела в природе и жизни человека
Хвойные растения являются одними из самых главных лесообразующих пород Евразии и Северной Америки. В частности, сосновые леса (боры) имеют водоохранное, почвозащитное и ландшафтное значение, являются важным источником древесины, из которой изготовляют пиломатериаллы, музыкальные инструменты, получают древесный уксус, дёготь и активированный уголь.
Высококачественную древесину, пригодную для изготовления бумаги, музыкальных инструментов, даёт ель обыкновенная. Мягкая древесина пихты белой используется как строительный материал, пригодный для химической переработки. Стойкая к гниению, крепкая древесина лиственницы используется в различных отраслях хозяйства.
Из живицы (смолы) пихты изготовляют бальзам, который используют в оптической промышленности для склеивания стекла, из сосновой и еловой — скипидар и канифоль.
Эфирные масла, которые добывают из молодых побегов, шишек и хвои, содержат фитонциды — биологически активные вещества, которые пагубно действуют на микроорганизмы, а потому используются для оздоровления воздуха в жилых, больничных, школьных помещениях и т. п. Особенно высокие дезинфицирующие свойства имеет можжевельник. В посуде из его древесину продукты долго не портятся.
Большинство хвойных пород выращивают как декоративные растения и широко используют в озеленении. Это и сосна обыкновенная, имеющая разновидности с пирамидальной и плакучей формами кроны, и пихта белая, хорошо выдерживающая загазованность воздуха в городах, и ель, особенно её формы с серебристой и голубой хвоей, и различные виды лиственниц, имеющие высокую устойчивость к опылению и загазованности воздуха, и можжевельник, и туи — восточная и западная.
Широко используют хвойные растения в народной и официальной медицине для изготовления витаминоносных, дезинфицирующих, ранозаживляющих, противоревматических препаратов и т. п.
