какая жизненная форма голосеменных растений чаще всего встречается в природе

Голосеменные растения — общая характеристика и значение в природе

Особое место в природе занимают голосеменные растения. Он включает в себя много классов семейств. Все голосеменные имеют отличительные черты строения и размножения. Отдел имеет важное значение как для природы, так и для хозяйственной деятельности человека. Наукой накоплено немало интересных фактов, касающихся происхождения и жизненного цикла этих растений.

Общая характеристика и отличия

Чтобы узнать, каковы особенности строения голосеменных растений, нужно рассмотреть их структуру в сравнении с покрытосеменными. Главная отличительная черта — растений отдела голосеменных не имеют цветка и плодов. Семена у этой разновидности растений формируются из семязачатков. Вместо цветов и плодов у них имеется шишка. Ее внешний вид и размер может сильно отличаться у разных видов и семейств. У взрослых экземпляров шишки бывают мужскими и женскими. Отличить их можно по внешнему виду. Мужская шишка напоминает кисточку желтоватого цвета, покрытую пыльцой. Женская имеет красновато-коричневую окраску и больше похожа на обычную древесную почку.

Можно назвать еще одну характерную черту этого отдела — все входящие в него растения вечнозеленые. В основном это кустарники и хвойные деревья, гораздо реже можно встретить лианы и листопадные деревья, травянистые виды встречаются реже. Листья голосеменных могут иметь различную форму:

Внутри листьев-чешуек располагаются семяпочки. Листья всех голосеменных покрыты толстой кутикулой. Устья их обычно запаяны смолистым отделяемым.

Среди представителей этого отдела встречаются однодомные (когда на одном дереве растут мужские и женские шишки) и двудомные (шишки разного пола растут на разных деревьях). Корневая система у таких растений стержневая. От главного длинного и толстого корня отходят более короткие боковые ветви. Древесина мощная и хорошо развитая, а сердцевина и кора тонкие и невыраженные, поэтому такие породы высоко ценятся в промышленности. В древесине, листьях и коре содержится большое количество смолы и эфирных масел.

Изучить сходства и отличия голосеменных и покрытосеменных позволяют краткие данные таблицы:

Значение в природе и хозяйстве

Растения отдела голосеменных играют в природе важное значение. Они выполняют следующие функции:

Не менее важное значение имеют растения в народном хозяйстве. Их древесину используют для изготовления мебели, бумаги, музыкальных инструментов и других товаров.

Содержащиеся в растениях эфирные масла и фитонциды используют в фармацевтике, косметологии как эффективные препараты. Прекрасно зарекомендовали себя хвойные породы в ландшафтном дизайне и при создании рекреационных зон.

Классификация отдела голосеменных

Отдел голосеменных состоит из 4 больших классов. Систематика включает в себя:

Наиболее распространенным является класс хвойные. Многообразие его представителей можно найти на всех материках. Чтобы узнать, какие растения относятся к хвойным, необходимо рассмотреть 7 семейств этого класса:

Наиболее типичным представителем класса гнетовых является хвойник (из семейства эфедровых). Класс гинкговые включает в себя единственного представителя — дерево гинкго, произрастающее в Китае и Японии.

Особенности размножения и эволюция

Размножение голосеменных растений протекает по довольно простой схеме. В мужских шишках вызревает большое количество пыльцы (гаметофитов). Она разносится ветром на довольно большие расстояния. У каждого зернышка есть особое приспособление, которое называется пыльцевым мешком. Переносясь с потоками воздуха, пылинки попадают на семязачатки женских шишек, и происходит опыление. Обычно этот процесс происходит в теплое время года — в конце весны или начале лета. После завершения процесса чешуйки женских шишек складываются и промежутки заполнит смола. Внутри запускается процесс оплодотворения. В женской шишке находится зародышевый мешок. Он, в свою очередь, тоже проходит несколько стадий развития. Когда 2 половые клетки сливаются, образуется зародыш — зигота. Впервые представители голосеменных возникли еще в Палеозое и быстро стали одними из важнейших представителей флоры того периода. Идиоадаптация произошла по нескольким эволюционным признакам:

Все эти факторы дали возможность голосеменным быстро увеличить свою численность и расселиться по всей планете.

Семейство сосновые

В отличие от других групп, представители этого семейства произрастают только в северном полушарии. Отдельные виды можно обнаружить даже за полярным кругом. Исключение составляет сосна Меркуза, растущая ниже линии экватора. Наиболее крупными родами семейства являются пихта, ель, сосна обыкновенная и лиственница. Широкое разнообразие этих деревьев представлено в российских лесах. Чаще всего сосновые — это вечнозеленые деревья, однако встречаются также листопадные и даже стелющиеся кустарники. Длина иголок или чешуек составляет у разных пород от нескольких мм до 35 — 45 см. Хвоя держится на ветвях от 3 до 7 лет. Лишь у лиственницы она меняется ежегодно. Иголки или листочки могут располагаться на ветках поодиночке или пучками.

Все сосновые отличаются разнообразной фактурой древесины. Из нее во все времена создавались жилые и хозяйственные здания, культовые постройки. В последнее время древесина хвойных особо ценится в производстве бумаги благодаря своим длинным волокнам.

Разновидности кипарисовых

В этом семействе биологи описали более 130 видов вечнозеленых растений — деревьев, кустарников и стелющихся. Встречаются они в Северной Америке, Восточной Азии, а также в южном полушарии. В России кипарисовые представлены можжевельником и туей, в Крыму — кипарисами. Основная масса пород имеет мелкие листья в форме иголок или чешуевидные, богаты смолой, эфирными маслами и терпенами. Листья расположены супротивно или собраны в мутовки. Древесина отличается прочностью и высокой плотностью.

Мужские шишки имеют небольшой размер, растут по отдельности друг от друга. Тычинки отличаются коротким черешком и широкими чешуйками, зерна пыльцы расположены свободно. Женские шишки имеют деревянистую структуру, располагаются парами или собраны в мутовки. Иногда вместо обычных шишек у растений имеются шишкоягоды. Семена могут быть крылатыми или бескрылыми, имеют небольшое количество семядолей (от 2 до 6).

Представители тисовых

Первые тисовые появились на земле еще в юрском периоде. В настоящее время насчитывается примерно 24 вида этого семейства. Все представители покрыты листьями-хвоинками, которые бывают широкими или узкими. Шишки по форме напоминают колоски, растут на кончиках побегов или по бокам. Семена имеют красноватую окраску и покрыты толстой мясистой оболочкой. Растут тисовые преимущественно в северных широтах, однако встречаются в разных климатических поясах. Все виды этого семейства высоко ценятся за красивую древесину. Некоторые разновидности имеют высокие декоративные свойства и применяются в ландшафтном дизайне.

Источник

Голосеменные растения

Голосеменные растения – это достаточно старая группа растений (в большинстве – вечнозеленых), появление которых относится к верхнему девону (практически 400 млн. лет назад). Ориентируясь на название, можно понять, что оно указывает на основной отличительный признак это группы: на противовес от покрытосемянных, их семечки (а после – уже и семена) не имеют замкнутого вместилища, привычного для всех растений. Т.е. их семена открыто располагаются на поверхности чешуек.

И именно семена, их наличие, являются огромным преимуществом этой группы перед теми же споровыми, ведь семена обладают запасом полезных веществ, а сам зародыш, располагающийся внутри семечки, отлично защищен от влияний внешней среды.

Описание голосеменных

Отдел голосеменных растений – древние высшие семенные виды. Их расцвет наблюдался около 200 миллионов лет назад – на тот момент они были властелинами наземных растений планеты. Их семена не имеют закрытой оболочки: завязь таких растений имеет вид обычной чешуйки, на которой располагаются семечки (одна или несколько). Эта группа растений довольно обширная – она включает в себя около 1100 самых различных видов растений, почти 90 родов и 14 семейств.

Интересно, что понятие «gymnospermae» был предложен еще двести лет назад (1825 год) шотландцем Броуном (именно он был открывателем известного «броуновского» движения). Он впервые обнаружил и описал значимые различия между двумя отделами растений – голосеменными и покрытосеменными. А термин «голосеменные» был введен, скорее всего, профессором Бекетовым.

Классы голосеменных

Современные голосеменные растения имеют в основном древесную форму, в исключительных случаях – кустарниковую или лиановую. Причем травянистые растения в этой группе отсутствуют.

И основным отличием этой группы растений является листва, которая выделяется не только по форме и объемам, но и другими морфологическими и анатомическими характеристиками. У большинства видов хвоя игловидная или чешуевидная.

Голосеменные, которые насчитывают более чем тысячу видов, получили распространения по всей земной поверхности и на всех континентах (за исключением Антарктиды). Их важная средообразующая роль играет значительную функцию в экосистеме знаменитых хвойных лесов равнин умеренной зоны, которыми знаменито северное полушарие. И не только здесь – но и в лесном поясе любой из широт.

Современная систематика подвергает жестким сомнениям вопрос единства происхождения растений этого отдела. Сейчас голосеменные – это группа несистематизированных специализированных отделов растений:

Сюда относят и несколько вымерших групп:

Гинкговые

В основной своей части гинкговые – это остатки растений, которые господствовали на планете в период мезозойской эры. На удивление, они пережили динозавров, и сохранились в отдаленных местах планеты.

Единственный из дошедших до нас представителей этого класса – гингко двухлопастный, имеющий распространение лишь в отдельных районах Китая. Его оригинальная листва получила популярность в садах субтропиков и парках. Нужно подчеркнуть, что все остальные представители указанного вида вымерли еще во время Ледникового периода.

Гнетовые

Гнетовидные, образующие отдел, входящий в надотдел голосеменных, имеют в своем составе один лишь класс – оболочкосеменные или гнетовые. Сюда входит несколько семейств этого вида:

Этот отдел приближен к саговникам, если опираться на его жизненный цикл, однако характеризуется более сложной системой репродуктивных органов. Именно благодаря ей этот отдел можно смело приблизить к цветковым группам.

Единственных род в семействе гнетовых – это гнетум, и он состоит из более четырех десятков видов деревьев. Известнейших из них, гнетум гнемон, выращивается на территории Юго-Восточной Азии, благодаря его съедобным плодам и отличается наличием сосудистой системы.

Саговниковые (цикадные)

Саговники еще 60 миллионов лет назад образовывали огромные территории лесов, а сейчас распространены лишь в тропиках. Обычно саговниковые напоминают пальмы – главным образом, по своей высоте (до 15 м.).

Они отличаются толстым стволом, который окружен панцирем из оснований уже отмершей листвы. Их листва обладает двумя особенностями:

Растения являются двудомными, но женские особи не образуют компактных стробилов. И для саговниковых, и для гингковых характерным признаком является наличием подвижными сперматозоидами – и это признается примитивной характеристикой.

Хвойные

Хвойные – это самые распространенные среди голосеменных; их можно встретить и в умеренной, и в субтропической климатической зоне. Как правило, у них отсутствует сосудистая система, однако имеются трахеиды, ведь эти растения характеризуются обильным выделением смолы и формированием смоляных ходов.

Листья этой группы растений превратились в хвоинки, обладающие уменьшенной листовой пластинкой с загнутыми краями и желобком с малочисленными устьицами. Такая хвоинка помогает сократить испарение воды – и это помогло хвойным ассимилироваться и в субтропиках, и в северных районах.

Именно к этому виду относят и самые высокие деревья на планете – секвойи. Их высота порой достигает сотни метров, а ширина – до 12 метров. Удивляет и их возраст – более нескольких тысяч лет. По некоторым данным, их срок жизни может превышать и 6 тысяч лет – но эти сведения не подтверждены научно.

Признаки голосеменных

Из современных видов голосеменных растений наиболее широкую известность получили хвойные, которые распространены на территории многих стран, в т.ч. и нашей: сосна, кипарис, пихта, можжевельник, ель.

Главный признак таких растений – это хвоя: узкие, игольчатые листья, характерные для большинства хвойных. Такие листья обладают плотной кожицей, которая покрыта особым восковидным веществом. Именно поэтому такие растения отличаются плохой испаряемостью воды, и, с другой стороны, отличной приспособленностью к самым различным неблагоприятным условиям.

К основным признакам растений группы голосеменных можно отнести:

Именно наличие семян послужило значительным эволюционным рывком, который позволил голосеменным растениям использовать свои существенные преимущества. Среди таких растений сохранилось достаточное количество древних видов: к примеру, наиболее важные и значимые из них – это хвойные.

Развитие голосеменных растений

Половое развитие голосеменных знаменуется образованием семян, которые обычно состоят из нескольких составляющих:

Немаловажным фактом является то, что вегетативный способ размножения у растений этого отдела встречается крайне редко.

Особенности голосеменных

Взрослые растения голосеменных можно назвать спорофитом, т.е. имеет место развитие спор, которые созревают в спорангиях, расположенных в женских шишках. Весной мужские споры высыпаются и опыляют женские шишки – они включают воздухоносные клетки и очень легко переносятся ветром.

Женские шишки характеризуются более интенсивной окраской красного цвета, и их споры не вылетают, а прорастают в шишке, внутри спорангиев. Таким образом проросшая спора женского пола формирует заросток, снабженный двумя архегониями – так называемый гаметофит. Мужской гаметофит представляет собой пыльцу (как в случае с сосной) – из ее клетки и обазуются спермии, или мужские гаметы.

Характеристики голосеменных

К общей характеристике растений этого отдела можно отнести:

Размножение голосеменных растений

Главный признак, который отличает голосеменные растений от других – это система размножения, конкретно – наличия семян. В отличие от привычным всем цветковых растений, голосеменные не формируют плод.

Весной на растениях созревают два вида шишек – женских, располагающихся на вершине, и мужских, собранные у оснований побегов. Шишка состоит из оси и чешуи: на женских шишках формируются два семязачатка с гаметами, или яйцеклетками.

Мужские шишки снабжены несколькими пыльцевыми мешочками – и из них пыльца разносится ветром и оплодотворяет женские шишки. После процесса опыления чешуи смыкаются и склеиваются.

Строение голосеменных

Все растения отдела голосеменных обладают древесной или кустарниковой формой. Некоторые из них сильно ветвятся и образуют большое количество мелких листьев в основном чешуевидной формы. А другие не отличаются большой ветвистостью и формируют крупные листовые формы.

Большинство голосеменных не формируют сосудистую систему в ксилеме и клетки-спутницы – во флоэме. Зато все они характеризуются сложной тканевой структурой, в отличии от папоротникообразных.

Споры

Голосеменые – это растения с разными спорами, причем микроспорофиллы существенно отличаются по форме и строению от макроспорофилла. Как правило, у этих растений они находятся на стробилах – коротких побегах.

Микроспоры получили название пылинки – и формируются в пыльцевом мешке; ветер переносит их на женский гаметофит, где они прорастают в мегаспорангии, или семязачатке. Там развивается мегаспора – и после оплодотворения семязачаток формирует семя. Питательный запас в семени усваивается зиготой при прорастании – и, самое интересное, что семена могут быть в состоянии покоя до момента наступления необходимых условий.

У голосеменных растений не образуются плоды, но зато их семена формируют самые разные приспособления для облегчения процесса их распространения.

Стебель

Голосеменные растения (в т.ч. и хвойные) обладают формой деревьев либо кустарников – и стебли этих растений характеризуются анатомически сплошным строением (не пучковым).

Отличительной особенностью стеблей растений этого отдела – это наличие смолоотделительной системы: обычно она формируется большим количеством разветвленных смоляных ходов в самых разных зонах стебля (как правило – сердцевина и сердцевинные лучи).

Именно эта черта и является специалитетом голосеменных – смола помогает устойчивости растений против инфекций.

Листья

У большинства растение отдела голосеменных листву формируют иголки, каждая из которых существует несколько лет. Благодаря этому уменьшена площадь листа, доступная к фотосинтезу, но одновременно с этим (и основываясь на таком строении) процесс фотосинтеза может продолжаться круглый год. За счет такого строения листвы уменьшается процесс испарения и увеличивается приспособленность растения.

Цветки

Основной признак, который причисляет растение к отряду голосеменных – это полное отсутствие плодов как таковых. Открыто не только располагаются семена – семязачатки тоже в открытом доступе, обычно – на внутренней стороне иголки или в шишке; у таких растений завязь просто отсутствует.

Предками растений этого отдела были папоротниковые, а вот если принимать во внимание новейшие генетические исследования, то возможен вариант, что у них был совсем другой предок.

Ткани

Главными тканями любых растений можно смело называть несколько типов:

Отдел голосеменных отличается развитием всех типов ткани. В дополнение они обладают фотосинтезирующей и запасающей тканью.

Значение голосеменных растений

Голосеменные растение играют важную роль во всем природном цикле, окружающей среде и жизни человека в целом. Такая основополагающая роль связана с их повсеместным распространением, высокими качествами их древесины и даже питательной ценностью их семян.

Именно растения этого отдела формируют лесные массивы, в условиях которых проходит жизнь многочисленных видов фауны и появляются новые виды флоры.

Именно в таких лесах имеется питательная среда и условия существования многих видов животных. И это, не принимая во внимания способность лесов обогащать окружающую среду и атмосферу кислородов, выполнять очищающие функции через поглощение углекислого газа.

Голосеменные – видео

Источник

Голосеменные

Общие признаки

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

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

Мужские шишки (стробилы)

Образование мужского гаметофита

Мужской гаметофит сильно упрощен, антеридии отсутствуют. Формируется он прямо внутри микроспоры, которая в итоге превращается в пыльцевое зерно. Совокупность пыльцевых зерен называется пыльца.

При вскрытии (нарушении целостности) микроспорангия, или пыльцевого мешка, пыльца высыпается во внешнюю среду и достигает женской шишки, где, в результате опыления, внутри семязачатка происходит дальнейшее развитие мужского гаметофита.

Образование женского гаметофита

Женские шишки (стробилы)

Образование женского гаметофита

Как и мужской, женский гаметофит весьма упрощен и заключен внутри мегаспоры. На верхушке женского гаметофита (мегагаметофита) образуется архегоний с яйцеклеткой (n). У гнетовых архегонии отсутствуют.

Жизненный цикл

На спорофите (2n) в микроспорангиях из материнских клеток (2n) путем мейоза образуются микроспоры (n). Из микроспоры формируется пыльцевое зерно. Пыльца (пыльцевые зерна (n)) с помощью ветра попадает в женские шишки, где улавливается густой жидкостью между интегументом и нуцеллусом, выступающей из микропиле. Жидкость засасывает пыльцу внутрь семязачатка на нуцеллус (в пыльцевую камеру). После того, как опыление произошло, микропиле зарастает. Чешуи шишки смыкаются и склеиваются смолой.

Семязачатки в этот момент еще не готовы к оплодотворению, так что от момента опыления до оплодотворения проходит около 13 месяцев. За это время в семязачатке формируется эндосперм, женская шишка увеличивается до 3-4 см и приобретает зеленую окраску.

Строение семени

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

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

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).

Фитонциды

Значение голосеменных

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник