Голосеменные: строение, размножение, значение

Папоротникообразные (папоротники, хвощи, плауны):
строение и размножение.
Папоротникообразные - это многолетние теневыносливые и влаголюбивые
травянистые растения. Из 12 тысяч современных папоротников примерно две трети
произрастают в тропиках, остальные - в умеренных широтах.
В тропических лесах встречаются древовидные формы; некоторые виды
папоротников обитают в воде.
Спорофиты папоротников имеют следующие характерные особенности:
•укороченные стебли с мощным корневищем и хорошо развитыми
придаточными корнями;
•розеточное расположение листьев;
•бурые чешуйки на черешках;
•улиткообразно закрученные листья, которые растут верхушкой, как побег.
На крупных листьях папоротников — вайях — имеются мелкие листочки,
которые
совмещают
функции
фотосинтеза
и
спороношения.
Спорангии
располагаются на нижней стороне листьев и собраны в группки, одетые
специальным покрывальцем - сорусом. После созревания споры рассеиваются и при
попадании в благоприятные условия прорастают в заросток — гаметофит. Заросток
— маленькая зеленая пластинка сердцевидной формы, с нижней стороны которой
развиваются бесцветные ризоиды, выполняющие функцию корней. Там же, на
нижней стороне, образуются архегонии и антеридии, в которых созревают половые
клетки. Для передвижения сперматозоида к яйцеклетке необходима вода. После
оплодотворения из зиготы развивается зародыш, который первое время существует
благодаря питательным веществам заростка. Зародыш имеет небольшой лист и
специальную ножку с присоской. С ее помощью он потребляет органические
вещества из заростка. Когда заросток отмирает, молодой спорофит переходит к
самостоятельному существованию (рис. 1. 14).
Хвощи в настоящее время представлены одним родом — хвощ, который
включает 15 видов многолетних травянистых растений. Хвощи произрастают во
влажных или заболоченных местах, часто бывают злостными сорняками. Среди них
встречаются и ядовитые формы. Надземные побеги имеют членистые стебли с
мутовчато отходящими от узлов ветвями. Листья мелкие, чешуевидные, собраны в
узлах мутовками. В клетках кожицы стеблей и листьев откладываются кристаллы
кремнезема, поэтому тело хвощей очень жесткое. Надземные побеги хвоща
ежегодно
формируются
из
почек
корневища.
От
корневища
отходят
многочисленные придаточные корни.
У хвощей два типа побегов. Ранней весной развиваются светло-коричневые,
нефотосинтезирующие весенние побеги. На их концах формируются спороносные
колоски — стробилы. После созревания споры высыпаются на землю и прорастают
в заросток (гаметофит). Заростки у хвощей зеленые, свободноживущие, в основном
обоеполые — на них развиваются и женские, и мужские половые органы. Для
оплодотворения необходима вода. Из зиготы развивается зародыш, который
некоторое время связан с гаметофитом, а затем прорастает в спорофит. После
отмирания
весенних
побегов
на
корневище
развиваются
летние,
фотосинтезирующие побеги.
Плаунов насчитывают около 1000 видов. Они распространены от арктических
широт до тропиков. Тропические плауны главным образом эпифиты, плауны
умеренных широт – вечнозеленые растения, образующие ковры на почве под
покровом хвойного леса.
Спорофит плауна имеет ветвящееся подземное корневище, от которого
отходят надземные побеги и придаточные корни. Чешуевидные листья плауна
располагаются на побегах спирально. Стебли стелятся по земле, от них вверх
отходят вертикальные побеги, некоторые из которых заканчиваются спороносными
колосками. После прорастания споры плауна дают начало обоеполым гаметофитам.
Гаметофиты плаунов — нефотосинтезирующие растения, которые развиваются под
землей в симбиозе с почвенными грибами. Для оплодотворения необходима вода:
по ней двужгутиковый сперматозоид достигает яйцеклетки. После оплодотворения
из зиготы развивается зародыш, существующий некоторое время за счет
гаметофита. Затем гаметофит отмирает, и из зародыша развивается самостоятельное
растение — спорофит.
Роль папоротникообразных в природе и в хозяйственной деятельности
человека связана в основном с залежами каменного угля, образованными из
спрессованных слоев отмерших древних папоротникообразных в каменноугольном
периоде палеозоя. Современные папоротникообразные используют:
•в медицине — отвары корневищ и настойки как болеутоляющие,
противовоспалительные, глистогонные средства;
•в качестве декоративных растений (адиантум, полиподиум, нефролепис);
•в аквариумах и водоемах (сальвиния, азолла Каролинская);
•как зеленое удобрение, обогащающее почву азотом.
Голосеменные: строение, размножение, значение
Голосеменные - это вечнозеленые деревья, реже лианы или кустарники;
травянистые формы отсутствуют. Голосеменные делятся на шесть классов, два из
которых (семенные папоротники и беннеттитовые) полностью вымерли. В современной флоре наиболее богато представлен подкласс хвойных, который насчитывает
около 600 видов растений, образующих леса на севере Евразии и в Северной
Америке. Представители других классов голосеменных (саговниковае, гнетовые,
гинкговые) встречаются значительно реже и менее известны, чем хвойные.
Характерные особенности голосеменных:
•стержневая корневая система;
•ветвление — боковое моноподиальное, очередное;
•отсутствие цветков;
•размножение семенами;
•открытое расположение семязачатков в шишках;
•отсутствие плодов;
•водопроводящая система (ксилема) голосеменных состоит преимущественно
из трахеид, и лишь у некоторых групп имеются настоящие сосуды.
•чередование поколений полового (гаметофита) и бесполого (спорофита) с
полным преобладанием в цикле развития спорофита, гаметофиты сильно
редуцированы, причем мужские гаметофиты не имеют антеридиев.
Хвойные — это деревья и кустарники с игловидными или чешуевидными
многолетними листьями, большинство из них — вечнозеленые, хотя есть и
листопадные (лиственница). Растения, как правило, однодомные.
Сосна обыкновенная достигает 50 м в высоту. На концах ветвей
располагаются почки, которые дают начало новым побегам. Побеги у сосны двух
типов: удлиненные и укороченные. На удлиненных побегах находятся коричневатые
чешуйчатые листья, из пазух которых развиваются укороченные побеги. Каждый
укороченный побег несет два листа — хвоинки, которые живут от 1,5 до 2 лет, а
затем опадают вместе с побегом. Хвоинки покрыты толстой кутикулой, у них всего
два неветвящихся сосудистых пучка и немного устьиц, которые находятся в
углублении, поэтому сосна экономно испаряет воду. Особенности строения листьев
позволяют сосне обитать в относительно засушливых местах и переносить
значительное
переохлаждение.
Неприхотливость
сосны
также
объясняется
строением ее корневой системы. Главный корень проникает глубоко в почву и
доставляет воду растению. При произрастании на песчаных почвах у сосны мощно
развиваются боковые корни, которые удерживают растение в грунте. Сосна
светолюбива, может расти на бедных почвах и даже на болотах и скалах. Толстая
пробка ствола позволяет ей переносить не очень сильные пожары.
Весной у основания молодых побегов образуются желто-зеленые мужские
шишки. В мужских шишках формируются пыльцевые зерна, состоящие из двух
клеток — вегетативной и генеративной. Генеративная клетка делится на две
мужские гаметы — спермии (рис. 1.15).
Женские шишки собраны по 1-3 на концах молодых побегов. Каждая шишка
представляет собой ось, от которой отходят чешуи двух типов: бесплодные и
семенные. На каждой семенной чешуе с внутренней стороны формируется по два
семязачатка. В центре семязачатка развивается эндосперм, который представляет
собой женский гаметофит. Эндосперм развивается из мегаспоры, в его ткани
образуются два архегония.
Пыльца разносится ветром, попадает на женские шишки и проникает к
пыльцевходу семязачатка. Из пыльцевхода выделяется клейкая жидкость, при
подсыхании которой пыльца втягивается внутрь семязачатка. Когда пылинки
попадают на женские шишки, чешуи смыкаются и склеиваются смолой: в это время
семязачатки еще не готовы к оплодотворению.
Между опылением и оплодотворением у сосны проходит около года.
Вегетативная клетка пыльцевого зерна прорастает в пыльцевую трубку, которая
достигает архегония. В конце пыльцевой трубки находятся два спермия: один из них
погибает, а другой сливается с яйцеклеткой одного из архегониев. Из образовавшейся зиготы развивается зародыш.
Зародыш состоит из подвеска, корешка, стебелька и нескольких (от 5 до 12)
семядолей, После оплодотворения семязачаток превращается в семя. Семя состоит
из семенной кожуры, образующейся из покровов семязачатка, гаплоидного
женского эндосперма и зародыша. После созревания семян семенные чешуйки
шишек раскрываются, и семена высыпаются. Это происходит в конце зимы. Семя
сосны имеет прозрачное крылышко — приспособление для распространения
ветром.
Другие
представители
голосеменных
—
ель,
пихта,
лиственница,
можжевельник, секвойя. Среди голосеменных есть и «долгожители», например сосна остистая, которая произрастает в Калифорнии и может жить до 5000 лет.
Значение голосеменных огромно, так как они служат:
•лесообразующими породами; в северном полушарии большая часть лесов —
хвойные;
•средой обитания для животных тысяч видов;
•пищей для животных: лоси питаются молодыми побегами сосны, а белки,
бурундуки, клесты — семенами кедровой сосны. В народном хозяйстве
используют хвойные растения как:
•топливо;
•ценный строительный материал;
•сырье для получения бумаги, вискозы, шелка и др.;
•сырье для производства лекарств: камфоры, спирта, витамина С, бальзамов,
кедрового масла, фитонцидов;
•декоративные растения.