Что такое голосеменные растения определение: Голосеменные растения. Общая характеристика — урок. Биология, 5 класс.

Что такое голосеменные растения и основные представители семейства

Что важно знать о голосеменных растениях

Что такое голосеменные растения?

Определение 1

Голосеменные — это одна из наиболее древних групп семенных растений, появление которых связано с периодом верхнего девона.

Окружающий растительный мир отличается богатым видовым разнообразием и формами. При этом голосеменные — наиболее древние растения. Принято считать, что они появились примерно 370 млн лет назад. Есть несколько гипотез происхождения голосеменных, к каждой из которых у различных ученых есть вопросы.

Есть отдельные признаки, которые отличают голосеменные от покрытосеменных растений:

• семязачатки без плодолистиков, которые располагаются на семенных чешуях;
• игловидная форма листьев, покрытых восковым налетом;
• голосеменные — гермафродиты, так как на одном растении имеются мужские и женские шишки;
• длительный период размножения — от года до двух.

Замечание 1

Это наиболее важные и заметные различия. Но отличительных признаков гораздо больше.

Мы же остановимся на наиболее интересных фактах о голосеменных:

• семенные папоротники, сегодня считающиеся вымершими, являются предками голосеменных;
• многие часто путают голосеменные с хвойными. Между тем, хвойные — один из классов голосеменных. Кроме него есть еще саговниковые, гинкговые, гнетовые. При этом, в классе гинковые всего один представитель — гинко двулопастный. Часто растение называют живым ископаемым, поскольку оно напрямую относится к древним семенным папоротникам. Вымирание этих растений связывают с существенными климатическими изменениями в период их расцвета;
• не все голосеменные растения являются вечнозелеными. Есть и листопадные виды, такие как лиственница, болотный кипарис, тис и др;
• хвойный лес оказывает положительное воздействие на дыхательную систему человека. Хотя бы несколько раз в год врачи советуют находиться в хвойных лесах;
• голосеменные растения содержат особенные летучие вещества — фитонциды. Они считаются природными антибиотиками. Они способны не только поддерживать иммунитет самого растения, но и, распространяясь по воздуху, сдерживать развитие патогенных организмов.

Представители отдела Голосеменные

Наиболее типичные представители голосеменных — секвойя, кипарис, декоративный тис, сахарная сосна.

Среди всех представителей голосеменных особенно выделяется секвойя, которая способна достигать в высоту впечатляющих размеров — около 100 метров (диаметр ствола достигает 20 метров). Вес средней секвойи может достигать 20 тонн. Отличается это дерево и долгожительством — некоторые представители живут до тысячи лет.

Жители Великобритании выращивают декоративный тис искусственным способом. Все дело в массовом истреблении этих растений. Тис относится к среднерослым деревьям с высотой до 20-25 метров. У дерева есть несколько точек роста: при достижении определенной длины, они отмирают.

К особенностям кипариса можно отнести:

• антимикробные свойства древесины. Она применяется в лечении суставов и опорно-двигательного аппарата;
• благодаря прочности, древесина используется в строительстве зданий и изготовлении мебели;
• листья кипариса содержат особое масло, которое активно применяют в ароматерапии для лечения различных заболеваний.

Замечание 2

Кипарис считается символом скорби в Азии, где он активно высаживается на кладбищах. В христианском мире кипарис считается символом жизни.

К голосеменным растениям относится сахарная сосна, которая произрастает в Северной Америке. Полученная в результате сухой перегонки древесины сахарной сосны жидкость отличается сладким вкусом, что и дало название этому голосеменному растению. Шишки у этой сосны довольно большие. Сладкая сосновая жидкость — лекарство от кашля, а также ингредиент при выпечке хлеба и различных кондитерских изделий.

Сосна Монтесумы — тоже голосеменное растение. Согласно легенде, она получила свое название от ацтекского вождя, который носил головной убор из веток этого дерева.

К голосеменным растениям причисляют и вельвичию удивительную. Это розеточное растение, у которой имеется толстый стебель в виде ствола. Большая часть этого стебля — гипокотиль.

Семена этого растения состоят из зародыша, имеющего вид длинного корешка, верхушечной почки, которая закрыта двумя сложенными семядолями. Два тонких крыловидных выроста — это внешний покров семени. Отдельные участки оболочки являются волокнистыми, что делает их гигроскопичными: даже минимальная влага способствует их набуханию.

Примечательный вид голосеменных растений — саговниковые. Внешне они напоминают пальмы. Взрослые представители достигают в высоту 15 метров. Ствол этих растений достаточно толстый.

Пример 1

К примеру, саговник поникающий может иметь ствол толщиной один метр — при высоте в три метра.

Ствол такого растения покрыт панцирем, который образуют основания отмерших листьев. Эти растения являются двудомными.

К голосеменным растениям причисляют и эфедру. Этот вид голосеменных растений отличается формой кустарника, у которого есть членистые зеленые ветви. В большинстве своем эти растения двудомные, но однодомные формы тоже встречаются. Мужские колоски являются сидячими, в некоторых случаях — с ножками. Женские колоски обычно в соцветиях. Период цветения — июнь-июль.

Замечание 3

На территории России эти растения запрещено культивировать, поскольку эфедра содержит довольно много алкалоидов.

Голосеменные растения — это также род Гнетум: двудомные кустарники, лианы и деревья. Основная среда их распространения — влажные тропические леса. Отдельные виды можно найти на Малайском архипелаге. Листья этих растений содержат гликозиды, медь, цинк, дубильные вещества, железо. Семена гнетума используются для добычи эфирных масел, витаминов, аскорбиновой кислоты.

Каждый представитель отдела голосеменных растений отличается собственным уникальным значением в формировании глобальной фауны.

Представленную информацию можно использовать при подготовке сообщения или презентации о голосеменных растениях.

Решение задач

от 1 дня / от 150 р.

Курсовая работа

от 5 дней / от 1800 р.

Реферат

от 1 дня / от 700 р.

Доклад-сообщение Голосеменные растения (5, 6, 7 класс биология) (описание для детей)

Доклады

• Доклады
• Биология
• Голосеменные растения

Голосеменные— самые древние представители растений, которые произошли от папоротников.

Органы голосеменных: стебель, корень, листья.

Размножаются с помощью семян. Семязачатки располагаются на внутренней стороне листа или в шишке. Шишки, в свою очередь, делятся на мужские и женские. В мужской образуются пыльцевые зерна, которые с помощью ветра переносятся на женскую. Когда пыльцевое зерно попадает на женскую шишку происходит процесс оплодотворения.

У голосеменных преимущественно стержневая корневая система. Листья имеют различную форму:

• Чешуевидную;
• Игольчатую;
• Двулопастную;
• Разветвленную;
• Перистую.

Жизненные формы представлены кустарниками и деревьями, большинство из них вечнозеленые.

Голосеменные делятся на 4 класса:

1. Класс хвойные (кедр, кипарис, можжевельник, пихта, лиственница, сосна, ель,тсуга, секвойя)
2. Класс гинкговые (дерево гинкго билоба)
3. Класс гнетовые (вельвичия)
4. Класс саговниковые (саговые пальмы)

Самый многочисленный класс— хвойные. Первые хвойные появились еще во времена динозавров (370 млн. лет назад). Многие из них продолжают процветать и сегодня. Хвойные можно встретить на всех континентах Земли. Представлены деревьями (ель,сосна,секвойя,кипарис) и кустарниками (туя,можжевельник). Листья у хвойных игольчатые, которые называются хвоинками. А пучок хвоинок— это укороченный побег. В древесине вместо сосудов имеются трахеиды. Все хвойные имеют смолу, которая помогает заживлению древесных повреждений. Подразделяются на 7 семейств, самый распространенный— сосновые. Старейшим  представителем, на сегодняшний день, является секвойя (3500 лет), его возраст можно определить по годовым кольцам. Секвойи  могут достигать 100 метров высотой и 10-12 метров в диаметре.

Значение голосеменных огромно. Они образуют большие площади лесов, которые являются местом обитания для многих животных. Обогащают воздух кислородом, регулируют скорость таяния снегов, а также защищают почву от эрозии. Древесину широко используют в строительстве и фармакологии. Например из пихты изготавливают бумагу и используют в лекарственных целях. Из хвойных получают активированный уголь, эфирные масла и камфору. Также, они выделяют в воздух фитонциды, которые предотвращают развитие болезнетворных организмов. Поэтому  большинство санаториев и больниц окружено этими деревьями.

Картинка к сообщению Голосеменные растения

Популярные сегодня темы

• Морошка

  та ягода, произрастающая в лесах Сибири, известна своими целебными свойствами и необычным вкусом. Она относится к травянистым растениям из семейства малины. Ее можно встретить в заболоченных

• Ель

  Одно из самых любимых и узнаваемых деревьев в России. Это шикарное хвойное дерево, которое просто изумляет своей красотой. Ее высота достигает 35 метров. Хвойники, в отличие от сосны, очень м

• Процессор

  Процессор также называют центральным обрабатывающим устройством. Он представляет собою электронный блок, функционирующий благодаря программному коду. Процессор можно назвать главным элементом

• Бах Иоганн Себастьян

  Иоганн Себастьян Бах (1685-1750 гг.) относится к величайшим представителям всемирной классической музыки. Бах является уроженцем небольшого немецкого провинциального городка Эйзенах и появляе

• Животные пустыни

  Пустыня — самое засушливое место на планете. Наверное, многие подумают, что это не самая благоприятная среда обитания для животных. Но на деле здесь встречаются самые разнообразные существа.

• Утренняя гимнастика

  Утренняя гимнастика — это непродолжительный набор простых упражнений, выполняемых непосредственно после просыпания. В ночное время организм человека отдыхает, а в дневное время он должен акти

Разделы

• Животные
• Растения
• Птицы
• Насекомые
• Рыбы
• Биология
• География
• Разные
• Люди
• История
• Окружающий мир
• Физкультура
• Астрономия
• Экология
• Физика
• Экономика
• Праздники
• Культура
• Математика
• Музыка
• Информатика

Голосеменные растения | Encyclopedia.

com

Голосеменные растения — это семенные растения, не дающие цветков. Термин голосеменный означает «голые семена». Однако обычно, когда семена голосеменных растений незрелые, они заключены внутри и защищены видоизмененными листьями или шишкой. У цветковых растений (или покрытосеменных , что означает «сосудистое семя») стенка завязи или плод окружает семена, тогда как у голосеменных нет эквивалентной структуры; следовательно, интерпретация семян как «голые» или незакрытые.

В настоящее время существует четыре группы голосеменных – Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta и Gnetophyta – но из палеонтологической летописи известно много дополнительных групп. Семенные растения возникли более 350 миллионов лет назад, и первыми семенными растениями были голосеменные. Отношение цветковых растений к голосеменным семенным растениям остается предметом горячих споров в научном сообществе.

Хотя каждая группа голосеменных обладает своими специфическими характеристиками, некоторые черты являются общими для всех групп. Например, все голосеменные растения дают по крайней мере некоторый вторичный рост, тогда как вторичный рост отсутствует у большинства спороносных (несеменных) растений. Вторичный рост — это рост растений, который не происходит непосредственно с кончиков растений; это рост, который происходит горизонтально (или радиально), а не вертикально. Наиболее распространенным продуктом вторичного роста является вторичная ксилема (ксилема — проводящая воду ткань растений), или древесина.

Аспекты воспроизводства также являются общими для всех голосеменных растений. Яйцеклетка (технический термин, обозначающий семя до оплодотворения) состоит из женской питательной ткани и женской гаметы, или яйцеклетки, окруженной

020

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫМИ ПРИЗНАКАМИ ГОЛОСЕМЯННЫХ
Cycadophyta	Ginkgophyta	Gnetophyta
ДЕВАДНЫЕ МЕДЕРЫ	50-60 Роды, около 550 видов	11 Genera, около 160 видов	1 виды (Ginkgo Biloba)	3 3 3-го рода: 4 3-й виды (Ginkgo Biloba)	3 3 3 3 3-й родины: 4 3. ), Gnetum (30 видов), Welwitschia (1 вид)
Распространение	Весь мир, особенно умеренные районы	Тропики от С. до небольшой территории Китая	Изолированные области умеренных и тропических регионов
Привычка	Деревья с разветвленным деревянным туловищем	Деревья с неразборчивым мясаточным туловищем	деревье
Листья	Простые, игольчатые или широкие	Крупные, сложные (каждый лист состоит из множества листочков)	Простые, веерообразные	Простые, игольчатые или широкие
Половая структура	Простые (неразветвленные) мужские, сложные (разветвленные) женские шишки	Простые шишки (неразветвленные), мужские или женские мужские или женские шишки
Пол	Отдельные мужские и женские шишки на каждом растении (однодомные) или отдельные мужские и женские шишки (двудомные)	Отдельные мужские или женские растения (двудомные)	Отдельное растение мужское или женское (двудомное)	Отдельное растение мужское или женское (двудомное)
Семена	Мелкие, без дифференцированных слоев	Крупные, с наружным мясистым слоем и средним каменистым слоем 20 20 9 с наружным мясистым слоем и средним каменистым слоем	Мелкие, без дифференцированных слоев
Сперматозоиды	Без жгутиков; пыльцевая трубка доставляется к яйцу	Плавает, используя много жгутиков	Плавает, используя много жгутиков	Жгутиков нет; пыльцевая трубка доставляет к яйцеклетке

слой защитной ткани (покровы). Мужская гамета находится в пыльце. У большинства голосеменных пыльца образуется в больших количествах, и пыльцевые зерна разносятся ветром. Обычно на кончике семязачатка выделяется небольшое количество липкой жидкости (капли опыления). Пыльцевые зерна застревают в капле опыления, и по мере высыхания капли пыльца втягивается в семязачаток. В зависимости от типа голосеменных мужская гамета высвобождается из пыльцы и плывет к яйцеклетке, либо мужская гамета транспортируется по трубке, которая прирастает к яйцеклетке. Затем оплодотворенная яйцеклетка превращается в зародыш семени. В конце концов, когда семя прорастает, зародыш вырастает, чтобы произвести молодой сеянец, используя женскую питательную ткань в качестве источника энергии. Необычным признаком голосеменных растений, за исключением гнетофитов, является длительный период времени — год и более, — который проходит между образованием яйцеклетки и спермы и фактическим возникновением оплодотворения.

Coniferophyta

Coniferophyta, или хвойные, являются самой многочисленной группой живых голосеменных и первой из живых групп голосеменных растений, обнаруженных в летописи окаменелостей. Они были важными компонентами растительности Земли на протяжении почти трехсот миллионов лет. Самые старые (щетинистая сосна), самые высокие (береговая секвойя) и самые большие (гигантская секвойя) организмы на планете сегодня — это хвойные деревья. Большинство хвойных деревьев — это большие деревья, которые образуют обильную древесину, имеют маленькие вечнозеленые листья и производят семена в древесных шишках.

Хотя большинство хвойных деревьев соответствуют этому стандартному описанию, существует множество исключений. Во-первых, не все хвойные вечнозеленые. Некоторые виды, такие как лиственница, являются листопадными, каждую осень теряют все свои листья и отрастают новые листья.
Весной. Даже листья вечнозеленого типа не бессмертны; просто старение (старение и отмирание) листьев происходит по отдельности, а не все сразу. Во-вторых, не все хвойные имеют маленькие или игольчатые листья. Некоторые хвойные деревья, произрастающие в Южном полушарии, имеют широкие листья. В-третьих, хотя все хвойные деревья являются древесными растениями, не все хвойные деревья являются большими деревьями. Некоторые из них представляют собой кустарники или небольшие деревья, а один даже паразитирует на корнях других хвойных деревьев. Наконец, не у всех хвойных есть шишки, как о них принято думать. Некоторые хвойные, например тис, имеют одиночные семена, покрытые мясистой красочной тканью.

Женские шишки большинства хвойных представляют собой сложные структуры, состоящие из повторяющихся единиц, каждая из которых состоит из семязачатков на деревянистой платформе (яйценосная чешуя), под которой находится прицветник (например, «мышиный хвост», который выглядывает из Дугласа). еловые шишки). В шишках других голосеменных нет эквивалента яйценосной чешуи. Хвойные образуют довольно маленькие яйцеклетки и не имеют плавающих сперматозоидов.

Cycadophyta

Cycadophyta, или саговники, распространены только в тропических широтах и ​​были более многочисленны в геологическом прошлом. Эти растения имеют неразветвленные, мясистые стебли. Стволы некоторых видов могут вырастать довольно высокими (от 15 до 18 метров), но у всех саговников нет развитой древесины. Поскольку в стеблях содержится так много воды, растения очень уязвимы к повреждениям от замерзания (подумайте о банке из-под газировки, которая взрывается после того, как вы забыли, что поставили ее в морозильную камеру). Таким образом, саговники ограничены частями мира, где отрицательные температуры редки или отсутствуют. Несколько типов встречаются в природе в субтропических районах, где иногда бывают умеренные отрицательные температуры; у этих видов саговников короткие, приземистые, подземные стебли. Некоторые дополнительные виды саговников устойчивы в качестве декоративных растений в районах, аналогичных субтропическим и умеренно теплым. Отличные коллекции саговников на открытом воздухе можно увидеть в Соединенных Штатах в Ботаническом саду Фэйрчайлд в Майами, Флорида, или в Ботаническом саду Хантингтона к востоку от Лос-Анджелеса, Калифорния.

Листья саговниковых встречаются в виде короны на верхушке стебля. Листья чаще всего очень крупные (до 1,5 м в длину), кожистые, сложные; то есть пластинка листа состоит из множества отдельных листочков. Когда листья опадают, обычно основание листа остается прикрепленным к стеблю. Таким образом, ствол защищен от травоядности и в некоторой степени от промерзания остаточными основаниями.

Отдельные растения саговника бывают мужскими или женскими. На кончике ствола в кроне листьев развивается конус, который будет содержать либо пыльцу, либо семязачатки, в зависимости от пола растения. Саговники образуют очень большие яйцеклетки и плавающую сперму.

Ginkgophyta

Только один вид из группы Ginkgophyta дожил до наших дней: адиантум Ginkgo biloba. Двадцать-тридцать миллионов лет назад предки современных видов были обнаружены по всему Северному полушарию. Однако климатические изменения привели к тому, что растения постепенно сократились на все меньшую и меньшую территорию. Со времен последнего ледникового периода дикие популяции были ограничены небольшой территорией в Китае. Это обсуждается
являются ли какие-либо популяции действительно дикими. Дерево все еще существует сегодня, потому что это было священное растение, которое выращивали в монастырях. Теперь дерево гинкго обычно используется в качестве уличного дерева и, таким образом, в некотором смысле вернуло себе большую часть своей прежней территории. Отдельные растения могут жить очень долго (более тысячи лет), а виды необычайно устойчивы к загрязнениям и болезням. Растение гинкго представляет собой довольно высокое (25 метров и более), сильно разветвленное дерево с обильной древесиной и веерообразными листьями.

Отдельные деревья гинкго бывают мужскими или женскими. Пол растения не становится очевидным, пока дереву не исполнится пятнадцать-двадцать лет. В качестве декоративных растений предпочтение отдается мужским растениям. Яйцеклетка, производимая самкой, большая, с каменистой внутренней частью и мясистым внешним покрытием, которое производит запах, обычно приравниваемый к гниющему маслу. Гинкго также производит плавающую сперму.

Gnetophyta

Gnetophyta — это небольшая странная группа живых голосеменных растений. Известно три типа, каждый из которых несколько отличается от других гнетофитов и по-своему необычен среди семенных растений. Виды рода Ephedra представляют собой кустарниковые растения засушливых умеренных регионов. У них крошечные листья, а стебли часто зеленые и фотосинтетические. Виды рода Gnetum — это тропические растения, представляющие собой небольшие деревья или, чаще, лианы. Гнетумы необычны среди голосеменных тем, что они производят широкие листья с сетчатым жилкованием, подобным тому, что встречается у цветковых растений. Третья группа представлена ​​одним видом, Вельвичия чудесная. Welwitschia называют «самым странным растением на Земле», растением, «потерявшим голову», или гигантским саженцем, который может размножаться. Welwitschia произрастает в пустыне Намиб на юго-западе Африки и состоит из большого клубня или стержневого корня и двух длинных лентовидных листьев, которые растут от их основания и сохраняются на протяжении всей жизни растения.

Большинство гнетофитов образуют отдельные женские и мужские шишки, рождающиеся на отдельных (мужских или женских) растениях. Каждый тип гнетофита имеет немного различную репродуктивную структуру, но все они представляют собой вариации одной темы: пары бумажных прицветников (видоизмененные листья) окружают семязачаток или пыльцевые органы. Некоторые ботаники сравнивают эти прицветники с лепестками и чашелистиков цветков покрытосеменных, тогда как другие приравнивают их к компонентам шишки, встречающимся у хвойных. Другие аспекты морфологии гнетофита также неоднозначны и, в зависимости от их интерпретации, предполагают эволюционную связь либо с хвойными, либо с покрытосеменными растениями. Например, в древесине гнетофитов встречаются сосуды — специализированные водопроводящие клетки. Эти клетки мертвы в зрелости, пусты от какого-либо содержимого. У сосудов отсутствуют торцевые стенки; они представляют собой трубки с открытым концом, которые выстраиваются в линию конец к концу и действуют как труба для транспортировки воды без каких-либо препятствий. У большинства цветковых растений есть сосуды, но у большинства других видов растений этот тип клеток отсутствует. Некоторые ученые-растения рассматривают сосуды гнетофитов как свидетельство того, что гнетофиты и покрытосеменные имеют общего предка. Однако из-за различий в анатомии и развитии сосудистых клеток гнетофитов и цветковых растений другие ботаники считают сосуд гнетофитов независимой эволюцией водотранспортной клетки, потерявшей торцевую стенку. Молекулярные сравнения семенных растений с использованием данных различных типов дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) не разрешили этот спор: гнетофиты остаются проблемной группой с точки зрения эволюционного положения и морфологической интерпретации.

Экологическое значение

Хвойные – это группа голосеменных, играющая наиболее важную экологическую роль в растительности Земли. Хвойные деревья преобладают в некоторых типах растительности, таких как тайга высоких северных широт или бореальные леса более низких широт. Некоторые леса умеренного пояса, например в Аргентине, Австралии или на северо-западе Северной Америки, также состоят почти исключительно из хвойных деревьев.

Хвойные также могут иметь важное значение как сукцессионные виды или как кульминационная растительность в необычных средах в других районах с умеренным или тропическим климатом. Например, в среде, подверженной пожарам, с достаточно продолжительным вегетационным периодом и достаточным количеством осадков для поддержки роста деревьев, часто присутствуют хвойные деревья. Кора хвойных деревьев толще, чем у большинства цветковых растений, поэтому хвойные деревья лучше переносят низовые пожары. Некоторые шишки раскрываются, чтобы выпустить семена только после пожара.

Экономическое значение

Хвойные также считаются самой важной группой голосеменных растений с экономической точки зрения. Хвойные деревья являются очень важным источником древесины для пиломатериалов и бумаги. Их собирают в Северной Америке, некоторых частях Европы и Азии, а также в Австралии. Помимо древесины, хвойные деревья дают елки, декоративные деревья и кустарники, скипидар и смолу. В пищу употребляют кедровые орехи (или пиньоли), семена некоторых сосен. Из коры и листьев тиса тихоокеанского побережья получают важный противораковый препарат таксол (9).0003 Таксус ). Другие голосеменные растения также являются источником лекарств и лекарственных трав. Мощный стимулирующий эфедрин, полученный из гнетофита эфедры, часто используется в лекарствах от простуды и аллергии, а соединений , улучшающих умственные способности пожилых людей, были обнаружены в гинкго. Семена гинкго также весьма питательны и используются в пищу в Азии. Гинкго и саговники также важны как декоративные растения.

см. также Хвойные леса; Хвойные; Эволюция растений; Гинкго; заводы-рекордсмены; Деревья; Изделия из дерева.

Линда А. Раубсон

Библиография

Бернс, Рассел М. и Барбара Х. Хонкала. Silvics Северной Америки , Vol. 1: Хвойные деревья. Вашингтон, округ Колумбия: Лесная служба Министерства сельского хозяйства США, Справочник по сельскому хозяйству 654, 1990.

Хоман, Деннис. Биология семенных растений: лабораторное пособие. Dubuque, IA:Kendall/Hunt Publishing Co., 1997.

Hori, T., ed. Гинкго билоба — всемирное сокровище. Нью-Йорк: Springer-Verlag, 1997.

Круссманн, Герд. Справочник культурных хвойных. Портленд, Орегон: Timber Press, 1985.

Nimsch, Hubertus. Справочник по голосеменным растениям мира. Шампейн, Иллинойс: Balogh Scientific Books, 1995.

Норстог, Курт Дж. и Тревор Дж. Николлс. Биология саговников. Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета, 1998.

Пиелоу, EC Мир северных вечнозеленых растений. Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета, 1988.

9.9: Голосеменные — Биология LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Цели обучения

• Определение основных характеристик голосеменных растений

Голосеменные , что означает «голые семена», представляют собой разнообразную группу семенных растений и являются парафилетическими. Парафилетические группы — это те, в которых не все члены являются потомками одного общего предка. Их характеристики включают голые семена, отдельные женские и мужские гаметы, опыление ветром и трахеиды (которые переносят воду и растворенные вещества в сосудистой системе).

Семена голосеменных не заключены в завязь; скорее, они выставлены на шишках или измененных листьях. Спорофиллы – это специализированные листья, образующие спорангии. Срок strobilus (множественное число = strobili ) описывает плотное расположение спорофиллов вокруг центрального стебля, как это видно на шишках. Некоторые семена при созревании покрываются тканями спорофита. Слой ткани спорофита, окружающий мегаспорангий, а позднее и зародыш, называется интегументом .

Голосеменные были доминирующим типом в мезозойскую эру. Они приспособлены к жизни там, где в течение части года не хватает пресной воды, или в бедной азотом почве болота. Следовательно, они по-прежнему являются заметным типом в хвойном биоме или тайге, где вечнозеленые хвойные деревья имеют селективное преимущество в холодную и сухую погоду. Вечнозеленые хвойные сохраняют низкий уровень фотосинтеза в холодные месяцы и готовы воспользоваться первыми солнечными днями весны. Одним из недостатков является то, что хвойные деревья более восприимчивы к заражению, чем лиственные деревья, потому что хвойные деревья не теряют свои листья сразу. Поэтому они не могут избавляться от паразитов и возобновлять весной свежие листья.

Жизненный цикл голосеменных включает чередование поколений с доминирующим спорофитом, в котором находится женский гаметофит, и редуцированными гаметофитами. Все голосеменные растения разноспоровые. Мужские и женские репродуктивные органы могут образовываться в виде шишек или стробилов. Мужские и женские спорангии образуются либо на одном и том же растении, описываемом как однодомное («однодомное» или обоеполое), либо на отдельных растениях, обозначаемых как двудомное («двудомное» или обоеполое). Жизненный цикл хвойного дерева послужит нам примером размножения голосеменных растений.

Жизненный цикл хвойного дерева

Сосны относятся к хвойным деревьям (с шишками) и несут как мужские, так и женские спорофиллы на одном и том же зрелом спорофите. Следовательно, они являются однодомными растениями. Как и все голосеменные растения, сосны гетероспористы и образуют споры двух разных типов: мужские микроспоры и женские мегаспоры. В мужских шишках, или тычиночных шишках, микроспороцитов дают начало пыльцевым зернам путем мейоза. Весной большое количество желтой пыльцы высвобождается и разносится ветром. Некоторые гаметофиты приземляются на женские шишки. Опыление определяется как начало роста пыльцевых трубок. Пыльцевая трубка развивается медленно, и генеративная клетка в пыльцевом зерне делится на два гаплоидных спермия путем митоза. При оплодотворении одна из сперматозоидов окончательно соединит свое гаплоидное ядро ​​с гаплоидным ядром гаплоидной яйцеклетки.

Женские шишки, или овулирующие шишки , содержат по две семяпочки на чешую. Одна материнская клетка мегаспоры, или мегаспороцитов , претерпевает мейоз в каждой семязачатке. Три из четырех клеток ломаются; только одна выжившая клетка разовьется в женский многоклеточный гаметофит, который окружает архегоний (архегоний — репродуктивный орган, содержащий одно большое яйцо). При оплодотворении диплоидное яйцо даст начало зародышу, заключенному в семенную оболочку из ткани родительского растения. Оплодотворение и развитие семян — длительный процесс у сосен: после опыления может пройти до двух лет. Образующееся семя содержит три поколения тканей: семенную оболочку, происходящую из ткани спорофита, гаметофит, обеспечивающий питательные вещества, и сам зародыш.

На рисунке 1 показан жизненный цикл хвойного дерева. Фаза спорофита (2 n ) — самая продолжительная фаза в жизни голосеменных растений. Гаметофиты (1 n ) — микроспоры и мегаспоры — уменьшены в размерах. Между опылением и оплодотворением может пройти более года, пока пыльцевая трубка растет по направлению к мегаспороциту (2 n ), который подвергается мейозу в мегаспоры. Мегаспоры созревают в яйца (1 n ).

Рисунок 1. На этом изображении показан жизненный цикл хвойного дерева. Пыльца с мужских шишек взмывает на верхние ветки, где оплодотворяет женские шишки.

Разнообразие голосеменных

Современные голосеменные делятся на четыре типа. Coniferophyta, Cycadophyta и Ginkgophyta сходны по продукции вторичного камбия (клетки, формирующие сосудистую систему ствола или стебля и частично специализированные для транспортировки воды) и характеру развития семян. Однако эти три типа филогенетически не связаны друг с другом. Gnetophyta считаются самой близкой группой к покрытосеменным растениям, потому что они производят настоящую ткань ксилемы.

Хвойные (Coniferophyta)

Хвойные являются доминирующим типом голосеменных с наибольшим разнообразием видов (рис. 2). Большинство из них, как правило, высокие деревья с чешуйчатыми или игольчатыми листьями. Испарение воды листьями уменьшается из-за их тонкой формы и толстой кутикулы. Снег легко соскальзывает с игольчатых листьев, уменьшая нагрузку и уменьшая поломку ветвей. Адаптация к холодной и сухой погоде объясняет преобладание хвойных на больших высотах и ​​в холодном климате. К хвойным относятся известные вечнозеленые деревья, такие как сосны, ели, пихты, кедры, секвойи и тисы. Некоторые виды являются листопадными и теряют листья осенью. Лиственница европейская и тамарак являются примерами лиственных хвойных деревьев (рис. 2в). Многие хвойные деревья заготавливаются для производства бумажной массы и древесины. Древесина хвойных более примитивна, чем древесина покрытосеменных; он содержит трахеиды, но не содержит элементов сосудов, поэтому его называют «мягкой древесиной».

Рисунок 2. Хвойные деревья являются доминирующей формой растительности в холодных или засушливых условиях и на больших высотах. Здесь показаны (a) вечнозеленая ель Picea sp ., (b) можжевельник Juniperus sp ., (c) секвойя Sequoia Semervirens , ​​листопадное голосеменное растение, и (d) тамарак Larix larcinia . . Обратите внимание на желтые листья тамарака. (кредит a: модификация работы Розендаля; кредит b: модификация работы Алана Левина; кредит c: модификация работы Венди Маккормик; кредит d: модификация работы NOAA)

Саговники

Рисунок 3. Этот саговник Encephalartos ferox имеет большие шишки и широкие, похожие на папоротник листья. (кредит: Венди Катлер)

Саговники процветают в мягком климате, и их часто принимают за пальмы из-за формы их больших сложных листьев. Саговники имеют большие шишки (рис. 3) и могут опыляться жуками, а не ветром, что необычно для голосеменных растений. Они доминировали в ландшафте в эпоху динозавров в мезозое, но только около сотни видов сохранились до наших дней. Им грозит исчезновение, а несколько видов охраняются международными конвенциями. Из-за привлекательной формы их часто используют в качестве декоративных растений в садах тропиков и субтропиков.

Ginkgophytes

Единственным сохранившимся видом группы ginkgophytes является Ginkgo biloba (рис. 4). Его веерообразные листья — уникальные среди семенных растений, потому что они имеют дихотомическое жилкование — осенью желтеют и падают с дерева. На протяжении веков G. biloba культивировался китайскими буддийскими монахами в монастырях, что обеспечивало его сохранность. Его высаживают в общественных местах, потому что он необычайно устойчив к загрязнениям. Мужские и женские органы образуются на разных растениях. Как правило, садовники сажают только мужские деревья, потому что семена, произведенные женскими растениями, имеют неприятный запах прогорклого масла.

Рисунок 4. На этой гравюре из книги Flora Japonica 1870 года, Sectio Prima (Tafelband) изображены листья и плоды Ginkgo biloba , ​​нарисованные Филиппом Францем фон Зибольдом и Джозефом Герхардом Цуккарини.

Gnetophytes

Gnetophytes являются ближайшими родственниками современных покрытосеменных и включают три непохожих рода растений: Ephedra , ​​ Gnetum и Welwitschia (рис. 5). Как и покрытосеменные, они имеют широкие листья. В тропических и субтропических зонах гнетофиты представляют собой лианы или небольшие кустарники. Ephedra встречается в засушливых районах западного побережья США и Мексики. Маленькие чешуйчатые листья эфедры являются источником соединения эфедрина, которое используется в медицине в качестве сильнодействующего противоотечного средства. Поскольку эфедрин похож на амфетамины как по химической структуре, так и по неврологическим эффектам, его использование ограничено отпускаемыми по рецепту лекарствами. Подобно покрытосеменным, но в отличие от других голосеменных, все гнетофиты имеют в своей ксилеме сосудистые элементы.

Рис. 5. (а) Ephedra viridis , ​​известный под общим названием мормонский чай, произрастает на западном побережье США и в Мексике. (b) Gnetum gnomon произрастает в Малайзии. (c) Большая Welwitschia mirabilis может быть найдена в пустыне Намибии. (кредит a: модификация работы Министерства сельского хозяйства США; кредит b: модификация работы Малкольма Мэннерса; кредит c: модификация работы Дерека Китса)

Посмотрите это видео, описывающее удивительную странность Welwitschia.

Ссылка на интерактивные элементы находится внизу этой страницы.

Цели обучения

Голосеменные – это разноспоровые семенные растения, дающие голые семена. Они появились в палеозойский период и были доминирующей растительностью в мезозое. Современные голосеменные относятся к четырем типам. Самый крупный тип, Coniferophyta, представлен хвойными, преобладающими растениями на больших высотах и ​​широтах. Саговники (тип Cycadophyta) напоминают пальмы и растут в тропическом климате. Ginkgo biloba — единственный представитель типа Ginkgophyta. Последний тип, Gnetophyta, представляет собой разнообразную группу кустарников, в древесине которых образуются сосудистые элементы.

Авторы и ссылки

Контент по лицензии CC, опубликованный ранее

• Биология. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/contents/[email protected]. Лицензия : CC BY: Attribution .