Голосеменное растение имеющее чешуевидные листья: Разнообразие голосеменных растений. — 6 клас — Біологія — Каталог статей

Азия

4 — Рододендрон Эдгеворта ( Rhododendron edgeworthii Hook. f.), Семейство Вересковые (Ericaceae) – эпифитное растение с крупными глубокобороздчатые листьями и кремово-белыми цветками. Ареал вида лежит в горах Сиккима и Бутана, где он растет на высоте 2100-2700 м над ур. моря.

1на рис внизу — Гинкго двулопастный ( Ginkgo biloba L.), Семейство Гинкговые (Ginkoaceae) – одно из «живых ископаемых», сохранившихся на Земле. Это единственный представитель семейства и класса гинкговых, господствовавших в мезозойскую эру, одно из самых примитивных голосеменных растений современного растительного мира. Открытие этого реликтового растения относится к концу XVII в. И принадлежит голландскому врачу из Японии Кемпферу (он же дал ему научное описание). На японском языке гинкго означает «серебряный плод» — под таким названием в Японии продавались съедобные семена этого дерева. С давних пор это дерево выращивали около храмов, его считали священным, почитали в Китае и Корее. В начале XVIII века гинкго был ввезен в Европу, а еще через несколько лет в Северную Америку. Только культивирование этого растения позволило сохранить его до наших дней.

Это высокое дерево, достигающее более 30 м высоты и до 3 м в диаметре. У молодых деревьев крона пирамидальная, но с возрастом становится раскидистой. Листья рассечены на две симметричные половины. Гинкго – двудомное растение, относится к числу немногих листопадных голосеменных. Ежегодно поздней осенью деревья приобретают золотисто-желтую окраску, а потом листья опадают. В естественных условиях растение сохраняется на небольшой территории в Восточном Китае, в горах Дянь-Му-Шань, вдоль границы между провинциями Чжэцзян и Аньхой, где образует леса вместе с хвойными и широколиственными породами.

В семействе непентесовых один род и 65 видов, распространенных во влажных тропических районах Старого Света. Центром их распространения является о-в Калимантан с влажными тропическими лесами, перевитыми лианами. Непентесы – лианы, которые взбираются по стеблям и ветвям деревьев с помощью усиков, образующихся между листьями (а их концы превращаются в кувшинчики). Кувшинчики всегда расположены вертикально, сверху у каждого имеется крышечка. У разных видов кувшинчики отличаются размерами, формой и окраской. Горлышко у кувшинчиков покрыто слоем воска, чтобы жертвы легко соскальзывали вниз, и усеяно шипами. Внутри кувшинчиков содержится до 1 л жидкости, которая переваривает плененных животных.

4 на рис. вверху — Аёридес курчавый ( Aerides crispum Lindl.), Семейство Орхидные (Orchidaceae) – эпифитное растение с яркими розовыми, сильно пахучими цветками. Свешивающаяся цветочная кисть самая длинная из всех аёридисов. Многочисленные цветки раскрываются в июне-июле, цветение длится 2-3 недели. Ареал вида включает Западные и Восточные Гаты (Индия), а также Шри-Ланку и Бирму. Сбор живых растений для переноса в частные коллекции и на продажу значительно сократил численность природных популяций. Сейчас растение находится под угрозой исчезновения во всем ареале.Представители рода аёридес – стеблевые эпифиты с двурядным расположением листьев. Доли околоцветника почти равные, губа трехраздельная. Пример — 1 на рис. внизу — аёридес пятнистый ( Aerides punctata ).

1 на рис. внизу — Кедр ливанский ( Cedrus libani A. Rich.), Семейство Сосновые (Pinaceae) – дерево до 25-40 м высоты с широко распростертыми ветвями и зонтиковидной или пирамидальной кроной. Листья жесткие, игловидные, от темно-зеленых до серебристо-серых, иногда с голубоватым отливом. Шишки яйцевидные, созревают на 2-3-й год и сразу по созревании рассыпаются. Растет в Малой Азии, на хр. Тавр, образуя на высоте 1300-2000 м над Ур. моря смешанные леса с пихтой киликийской и можжевельником. И хотя на этих высотах снег держится иногда до пяти месяцев, зимой бывают значительные морозы, а летом сильные засухи, кедр чувствует себя очень хорошо.

С давних пор эта порода ценилась за древесину, которая обладает не только прекрасными техническими качествами и красивой окраской, но и приятным запахом, напоминающим аромат древесины можжевельника. Использовалась она в строительстве, при отделочных работах, для различных изделий, в том числе для египетских саркофагов. Кедр и по сей день привлекает внимание местных жителей как традиционное священное дерево. Он является символом страны и изображен на государственном гербе, марках и монетах Ливана. Длительная эксплуатация кедра сократила его запасы настолько, что в Сирии и Ливане он находится под строгой охраной. Наиболее известна роща Бшерра, где встречаются деревья до 7 м в окружности.

4 на рис. вверху — Куннингамия ланцетная ( Cunninghamia lanceolata Lamb.), Семейство Таксодиевые (Taxodiaceae) – растет в Центральном и Южном Китае, изредка на севере Вьетнама. К роду относится всего 2 вида, второй из которых (кунингамия Кониши) эндемичен для о-ва Тайвань. Это огромные деревья до 50 м высоты и 1-1,2 м в диаметре. Листья линейно-ланцетные, жесткие, кожистые, 2 см длины и 2,5 мм ширины. Шишки яйцевидные. Произрастает в горных лесах на высоте 1300-2000 м. Представителей этого семейства можно назвать «живыми ископаемыми», господствовавшими на Земле в третичный период.

Другой представитель семейства — метасеквойя глиптостробусовая ( Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng) ( 1 — на рис. внизу ) – редкий реликтовый вид. Это дерево с пирамидальной кроной, до 30-35 м высоты и красновато-коричневым стволом более 2 м в диаметре. В настоящее время дерево сохранилось на площади 0,8 га в горах северо-востока провинции Сычуань и в соседней провинции Хубэй на высоте 700-1350 м. Общая численность деревьев этого вида неизвестна, но в Долине водяной пихты (называемой так местными жителями) – основном местонахождении метасеквойи (Хубэй) – насчитывается около 1000 взрослых особей.

Впервые род метасеквойя был описан японским палеоботаником в 1941 г. на основании ископаемых остатков шишек и отпечатков облиственных побегов. Зимой того же года в Китае, на границе провинций Хубэй и Сычуань были обнаружены три безлистных дерева с красноватой корой, но только через пять лет удалось определить их систематическое положение и отнести к ископаемому роду метасеквойя.

4 на рис. вверху — Троходендрон аралиевидный ( Trochodendron aralioides Sieb. et Zucc.), Семейство Троходендровые (Trochodendraceae) — единственный представитель этого эндемичного восточноазиатского семейства. Это вечнозеленое дерево до 20 м высоты, с серо-коричневой корой, твердыми ветвями и зеленоватыми веточками,на концах которых скучены листья. Листья 8-15 см длины, кожистые, сверху блестящие, ароматные. Цветки ярко-зеленые, в конечных кистях, на цветоножках, обоеполые, без околоцветника. Многочисленные тычинки сидят на тонких тычиночных нитях вокруг наполовину сросшихся плодолистиков. Плоды овальные, -10 мм в поперечнике. Цветет в мае-июне. Обитает в горах до высоты 1600 м над ур. моря, иногда на заболоченных местах. Ареал вида охватывает Японию (острова Хонсю, Сикоку и Кюсю), южную часть Кореи, острова Тайвань и Рюкю. Это реликтовое растение сохраняет ряд примитивных признаков, в том числе наличие в древесине только трахеид, что сближает его с древними магнолиевыми. Несмотря на сравнительно большой ареал, растение встречается редко и повсеместно нуждается в охране как древний представитель тропической флоры.

Публикуется по книге: Белоусова Л.С., Денисова Л.В. Редкие растения мира. М.: Лесная промышленность, 1983. 344 с.

Голосеменные растения: примеры самых распространенных, их жизненный цикл

В процессе эволюции живые организмы вырабатывают все более сложные и разнообразные способы выживания, размножения и освоения новых территорий.

Голосеменные растения — пример подобной адаптации. Они отличаются большим многообразием, количество видов скоро перейдет тысячную отметку. Эти растения осуществили переход от размножения спорами к семенному. Более сложная морфология позволила этой группе расселиться вглубь материков.

Содержание

Что такое голосеменные растения

Растительное царство подразделяется на низших и высших представителей. Последние делятся на споровые и семенные. Первые можно часто встретить в лесу (папоротник), они обращают на себя внимание большой формой и не имеют ярких цветов. Вторые — являются господствующей, самой распространенной группой среди высших растений. Различаются они по способу образования органа размножения и бывают голосеменными и покрытосеменными.

Признаки

Эти растения не образуют плодов, являются наземными. Если классифицировать их по жизненным формам, то чаще это деревья.

Самые многочисленные представители — хвойные:

• сосна,
• ель,
• можжевельник,
• пихта,
• лиственница и другие.

У большинства растений листья имеют игольчатую форму, а сверху покрыты восковой кожицей, благодаря чему получили название — хвоя. Такая форма не позволяет влаге испаряться, поэтому растения могут произрастать в неблагоприятных условиях. Хвойные образуют леса в зонах с умеренным климатом.

В качестве самостоятельного органа лист впервые появился у голосеменных. Он обладает определенными характеристиками, специфическими для этого отдела.

Виды листьев:

• чешуйки (кипарис),
• иголки (пихта),
• перистый (саговник),
• двулопастный (гинкго),
• длинный до 8 м (вельвичия).

В целях снижения объемов испаряемой жидкости устьица глубоко погружены в ткань, сами листья покрыты кутикулой. Дерево не обновляет их ежегодно. Каждая хвоинка способна прожить от трех до пяти лет, а листья вельвичии существуют, пока живет само растение, высыхая на концах и вновь отрастая у основания.

Стебель или ствол покрыт корой, имеются четкие годичные кольца. Большинство выделяют смолу — фитонциды, губительные для бактерий. Шишки являются видоизмененными побегами.

Функции

Это группа высших семенных, следующая за папоротниками и хвощами, она предшествует покрытосеменным на пути эволюционного развития растений. Способность гамет сливаться без участия воды — важное приобретение голосеменных, которое способствовало их широкому расселению и продвижению вглубь материков.

Развитие семени внутри стробилы за счет запаса питательных веществ обеспечило его сохранность и жизнестойкость. Таким образом голосеменные демонстрируют новые, по сравнению со споровыми, механизмы выживания и расселения по суше.

Отличие от других видов

Основным отличием, по которому представители этого отдела растительного царства получили свое название, является отсутствие околоплодника.

Завязь семян развивается в пазухах чешуек шишек или шишкоягод (можжевельник). Опыление происходит с помощью ветра. Семена лежат открыто на чешуйках, после созревания высыпаются.

Происхождение

Голосеменные произошли от древних папоротниковидных, которые не имеют деления на листья и стебель как самостоятельные органы. То, что выглядит у них как лист, является веткой, которая развивается в одной плоскости, образуя пластину (вайю).

Появление голосеменных относят к девонскому периоду палеозойской эры, 350 млн лет назад. В мезозойскую эру расселение представителей этого отдела происходило наиболее активно. Начиная с середины мелового периода, лидерство переходит к покрытосеменным.

Строение

Растения этой группы представляют собой кустарники и деревья, чаще вечнозеленые. Реже встречаются лианы и виды, сбрасывающие листву. Они имеют четко выраженную, более сложную, чем у папоротниковых, структуру.

Морфология голосеменных:

1. Корневая система. Стержневая. Хорошо развит основной корень, имеются многочисленные боковые побеги, которые часто вступают в симбиоз с грибком мицелием и образуют микоризу, утолщения. Такие корневые шишки накапливают фосфор и другие минеральные вещества, что важно для видов, произрастающих на бедных почвах.
2. Ствол. Имеет моноподиальное ветвление, то есть рост происходит за счет верхушечного побега.
3. Крона. Впервые происходит разделение на лист и стебель, которые выступают в качестве самостоятельных органов. У вечнозеленых листья жесткие, игловидные, у остальных — мягкие, плоские, расположены спиралью или пучками.

Голосеменные относятся к сосудистым растениям. Слои и ткани их ствола пронизаны сосудисто-волокнистой системой. По ней полезные вещества и вода циркулируют от коры к сердцевине и обратно.

Особенности древесины:

1. Кора. Состоит из пробковой части и лубяной. Пробка формируется из отмерших клеток, предохраняет ствол от повреждений. Для осуществления газообмена имеет чечевички (бугорки с отверстиями). Луб составляют живые клетки с ситовидными трубками, по которым происходит перемещение органических веществ, и лубяные волокна, выполняющие опорную функцию.
2. Камбий. Образовательная ткань в стеблях голосеменных и двудольных, которая формирует вторичные проводящие слои древесины и обеспечивает рост ствола. Об активности камбия можно судить по частоте и количеству колец на срезе дерева.
3. Сердцевина с ядром. Формируется из отмирающих клеток. В молодых побегах сердцевина накапливает органические вещества, нужные для роста. С его прекращением необходимость в клетках сердцевины отпадает, они отмирают, их место заполняет воздух. На поперечном срезе хорошо просматривается ядро, оно темнее остальных слоев.

Древесина голосеменных на 90 % состоит из трахеид. Их длина составляет несколько миллиметров, а ширина исчисляется десятыми и сотыми долями миллиметра. Одревесневшая, утолщенная оболочка этих клеток содержит множество окаймленных пор, по которым циркулируют питательные вещества и вода. Формирование трахеид происходит в тканях верхушечной меристемы (ткани, отвечающей за рост) и камбия.

Трахеиды доставляют полезные вещества продольно и горизонтально. Они имеют водопроницаемые боковые стенки, через которые снабжают ближние элементы необходимыми веществами. Кроме того, клетки выполняют опорную функцию за счет утолщений стенок. Это наделяет их, при наличии большого числа пор, эластичностью и прочностью.

Для сосудистых характерно наличие паренхимы — ткани, которая также выполняет опорные функции. Из ее клеток состоят лучи сердцевины, окаймленные слоем поперечных трахеид. По ним также осуществляется транспортировка воды и полезных соединений. Зимой эти проходы выполняют функцию хранения питательных веществ, необходимых для жизнедеятельности дерева.

Большинство голосеменных обладает хорошо развитой системой смоляных ходов. У многих хвойных они появляются как реакция на повреждение ствола. У араукариевых смола образуется в окаймляющих сердцевидные лучи трахеидах. Это клейкое вещество играет роль антисептика, препятствующего развитию инфекции. Различные виды семейства Сосновых дают примеры стебля голосеменных с постоянными смоляными ходами во вторичной древесине.

Виды

Отдел голосеменных подразделяют на шесть классов, два из которых вымерли (беннетитоподобные и семенные папоротники). С их изучением связаны гипотезы происхождения покрытосеменных. Оставшиеся значительно сократили количество видов.

Хвойные

Растения относятся к хвойным благодаря форме листьев-иголок. Однако это не единственный вариант. У кипарисовых и некоторых подокарповых эта часть плоская и чешуйкообразная. Агатис из араукариевых демонстрирует листовидную крону в виде широких полосок.

У большинства хвойных вечнозеленых продолжительность жизни листа может достигать от 2 до 40 лет.

Существует 5 родов этого класса, сбрасывающих зеленый покров:

• лиственница,
• псевдолиственница,
• глиптостробус,
• метасеквойя,
• таксодиум.

Размер листовой пластины варьируется от 2 мм (чешуелистные виды) до 400 мм (сосна Энгельмана). Листва взрослого дерева может отличаться от молодой.

Особенности хвойных пород:

1. Строение устьиц — общая характерная черта. Палеоботаники, занимающиеся их изучением, способны по фрагменту хвои точно определить видовую принадлежность растения.
2. Представляют собой деревья с хорошо развитым основным стволом и боковыми ветками или кустарники.
3. Имеют один главный корень.
4. Семена развиваются в женских шишках, размеры которых варьируются от 2 до 600 мм в длину.
5. Оплодотворение происходит не сразу. Время ожидания может составлять два года. Формирование зародыша занимает от 4 месяцев до 3 лет.

Большинство шишек представляет собой деревянистую стробилу (сосна обыкновенная). При созревании она открывается и дает возможность ветру подхватить семена, имеющие легкое крылышко, которое позволяет планировать.

У кедра и пихты чешуйки шишки не раскрываются, а разрушаются. Стробилы огнестойкой сосны способны пережить пожар и сохранять потомство на протяжении 60–80 лет. Шишки тисовых, подокарповых и можжевельника похожи на плод. Они отличаются яркой окраской, сладким мясистым покровом, что привлекает к себе птиц, которые разносят съеденные вместе с мякотью семена на большие расстояния.

В настоящее время в дикой природе насчитывается более 600 видов хвойных, произрастающих во всех частях света.

Саговниковидные

Произошли от семенных папоротников более 280 млн лет назад, в ранний пермский период. Внешне напоминают пальму. Распространены в субтропической и тропической зонах. Ствол не ветвится, покрыт остатками листовых черенков.

Он может быть:

• колоновидный,
• в форме корнеплода (каудекс).

В древесине мало водопроводящей ткани, ксилемы. Но под воздействием неблагоприятных условий она может формировать дополнительные дуги. Камбий осуществляет свои функции непродолжительное время. Сквозь рыхлую сердцевину проходят слизистые каналы.

Ствол может достигать 20 м в высоту, но чаще скрыт в земле. Его венчает крона из жестких перистых листьев, которые покрыты слоем воска и напоминают вайи папоротника. В год их отрастает по 3–4. Листья живут 5–8 лет. Помимо них, у Саговников могут вырастать другие — жесткие в виде чешуи, выполняющие защитную функцию.

Стержневая корневая система впервые появилась у этих растений. Боковые отростки способны заменять главный ствол, если он поврежден. Саговниковидные отличаются присутствием на поверхности земли коралловидных корней и микоризы, которые накапливают азот и фосфор, чтобы поддерживать жизнедеятельность растения.

Это двудомные растения. Мужские микростробилы вырастают до 80 см. Мегастробилы (плодолистики) впервые появляются через 5–7 лет и не являются шишкой в привычном представлении. Покрытые бурым войлоком, они располагаются кругами на конце стебля и заменяют обычные листья.

Оплодотворение продолжается около полугода. Первые семена появились у растений этого класса. Они созревают в течение двух лет и напоминают костянку, поскольку имеют мясистый слой семенной кожуры и твердый внутренний, в котором развивается зародыш. После оплодотворения за кольцом из плодолистиков начинают расти обычные листья.

Класс Саговниковидные подразделяется на два семейства:

1. Замиевые.
2. Саговниковые, которые состоят из одного рода Саговник.

Саговниковые, или цикадовые, насчитывают 305 видов. Чаще всего они встречаются в Южной Африке, Центральной Америке и Мексике.

Гинкговидные

Предположительно произошли от семенных папоротников. Расцвет Гинкговых пришелся на мезозойскую эру. Для полярных лесов Сибири в то время они были привычным явлением, о чем свидетельствуют ископаемые окаменелости.

Около 100 млн лет назад большинство родов этого класса исчезает, и со второй половины мелового периода остается только один — реликтовый Гинкго Билоба. В настоящее время в дикой природе его можно встретить только в восточном Китае, Корее и Японии. В Европу и Северную Америку эти растения завезли в начале 18 века.

Гинкго двулопастный вырастает до 30 м в высоту. Молодые деревья имеют пирамидальную крону, которая с возрастом разрастается за счет боковых веток, отходящих от ствола под прямым углом. В отличие от большинства хвойных, это дерево не вырабатывает смолу.

Лист Гинкговых выделяется своей веерообразной формой. Он представляет собой кожистую пластину, пронизанную множеством прожилок, это придает ему сходство с некоторыми видами папоротников. Пластина имеет в середине вырез, делящий ее на две симметричные половинки. Это листопадное растение. К осени крона становится золотисто-желтой и затем опадает. У молодых деревьев вырезов на листе больше, что наблюдалось у вымерших представителей этого класса.

Гинкго — двудомное растение. Его микроспорофиллы собраны в небольшие шишки и представляют собой тонкую ножку с пыльцевым мешочком на конце. Женские стробилы имеют вытянутую ось с двумя семязачатками на верхушке. После оплодотворения в семени развивается только один из них. Семена вырастает до 3 см, покрыты мясистой оболочкой.

Впервые шишки появляются, когда дерево достигает возраста 25–30 лет. Опыление осуществляется ветром. Отсутствие воздушных мешков у пыльцевых зерен усложнило этот процесс, и, предположительно, стало причиной вымирания остальных видов. Это деревья-долгожители. Возраст некоторых превышает 1000 лет.

Гнетовидные

Близки к Саговникам, но имеют ряд особенностей строения репродуктивных органов, которые сближают их с цветковыми растениями. В отряд входит единственный класс — Гнетовые или Оболочкосеменные.

Он включает три рода:

1. Вельвичия. Имеет интересный облик. Единственным представителем является Вельвичия удивительная. Ее полый ствол напоминает перевернутый конус и почти полностью скрыт в песке. Он может составлять в диаметре больше метра. От верхушки отходят противоположно размещенные листья, которые растут на протяжении всей жизни растения, достигая в длину 8, а в ширину 2 метров. Произрастает в пустынях Намибии и Анголы на юге Африки.
2. Гнетум. Включает 41 вид. Внешне напоминает покрытосеменные растения. Принимает форму кустарника, дерева, лианы. Растет в тропических лесах Центральной Америки, Африки, Юго-Восточной Азии и Океании.
3. Хвойник (Эфедра). К этому роду относится 70 видов, местом обитания которых служат земли Северной и Южной Америки, Средиземноморья, почти вся Азия. Может выглядеть как кустарник, реже — дерево. Чешуевидные листья делают эфедру похожей на хвойные.

Несмотря на внешние различия, у всех трех родов присутствуют характерные для Гнетовидных особенности.

Например:

1. Сосуды во вторичной древесине.
2. Отсутствие смоляных ходов.
3. Супротивные листья.
4. Стробилы собраны в дихазиальные ветвления, напоминающие соцветия.
5. Вокруг стробил образуется покров, похожий на венчик цветка.
6. Наличие признаков того, что в прошлом стробилы были обоеполыми.

По мнению некоторых ученых, древние Гнетовидные могли быть связующим звеном между голо- и покрытосеменными. Однако факты, подтверждающие эту гипотезу, пока не обнаружены.

Размножение

Все голосеменные представляют собой разноспоровые растения. Их способ опыления существенно отличается от того же процесса у покрытосеменных. Он имеет значительную протяженность во времени и две фазы. Так, жизненный цикл сосны в среднем составляет три года и череду двух поколений.

Фазы развития сосны обыкновенной:

1. Спорофит (неполовое поколение). Диплоидная (двойной набор хромосом) многоклеточная фаза, развивается из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) и создает споры .
2. Гаметофит (половое). Гаплоидная (содержит одинарный хромосомный набор) многоклеточная фаза, которая развивается из спор и производит половые клетки .

Взрослые представители являются спорофитами. Они генерируют микро- или мегаспоры (мужские или женские) в семяпочках.

Женская находится в мегаспорангии, который защищен специальным покровом, интегументом, и образует семязачаток. Здесь из нее развивается гаметофит, производящий половые репродуктивные клетки.

Семязачаток развивается на мегаспорофиллах, а микроспорангии — на микроспорофиллах. И те, и другие у хвойных собраны в стробилы. Мужская шишка яркого цвета имеет укороченную ось и небольшие микроспорофиллы. Они развиваются из видоизмененных укороченных побегов в пазухах чешуек. Микроспоры содержат две воздушные клетки, помогающие ветру доставить их на женские стробилы весной.

Шишки красного цвета — женские. Они появляются на удлиненных побегах. На основной оси мегастробил развивается кроющая чешуя и семенная, содержащая семязачатки. Мегаспоры не покидают шишки, а прорастают в спорангиях, образуя заросток с двумя архегониями (женский орган, в котором развиваются яйцеклетки). На данном этапе начинается гаплоидная многоклеточная фаза. Мужской гаметофит — это пыльца, из которой образуются спермии.

Продолжительность жизненного цикла

Ранней весной ветер разносит пыльцевые зерна открывшихся микростробил. После попадания пыльцы на семязачаток, шишка закрывается, чешуйки плотно склеиваются смолой. Оплодотворение происходит через год после образования гамет, которые созревают в шишках до того времени, когда зигота (оплодотворенная яйцеклетка) разовьется в зародыш, а семязачаток — в семя.

Яйцеклетка не покидает спорангия на протяжении обеих фаз. Гаметофит развивается внутри стробилы. Зародыш имеет зачаточные побег и корень, вокруг него накапливаются питательные вещества и оболочка.

Через три года мегастробила становится коричневой, раскрывает чешуйки и дает возможность созревшим семенам покинуть свое убежище. Попав в благоприятную почву, они дадут начало новому спорофиту.

Эволюция видов

В эволюционной цепи развития голосеменные занимают промежуточное место между папоротниками и покрытосеменными. Этот отдел отличается более сложными и жизнеспособными вегетативными органами. Генеративные процессы значительно ускорились и перестали зависеть от наличия воды.

Заросток получил защиту в виде материнской шишки и запас питательных веществ, что позволило голосеменным достаточно быстро и широко распространиться по суше. Однако, по сравнению с покрытосеменными, две фазы их развития являются слишком длительным процессом, а вегетативные способности несовершенными. Тем не менее это важное связующее звено в истории растительного царства.

Значение в экологии

Голосеменные растения играют существенную роль в образовании почвы и кислорода. Хвойные вырабатывают особые вещества с антибактериальным действием — фитонциды. Тайгу, обширный лес в северном полушарии Евразии, называют легкими планеты.

Хвойники удерживают снега и тем самым обеспечивают влагой почву. Они предоставляют лесным обитателям пищу и кров. Так, клюв клеста приобрел форму, удобную для расщепления семян ели и других хвойных. Жизнь птицы, периоды ее гнездования полностью зависят от присутствия этих деревьев в экосистеме.

В жизнедеятельности человека больше всего востребованы хвойные породы деревьев. Их применяют в деревообрабатывающей и целлюлозной промышленности. В химической отрасли используют смолы. В медицинских целях применяют шишки можжевельника, из семян кедра изготавливают масло.

Тест

Вопрос 1. На схеме дан жизненный цикл сосны. Соотнесите правильно его этапы:

1. Взрослый спорофит.
2. Женская шишка.
3. Микроспорофилл.
4. Мужской гаметофит (микроспора).
5. Мужская шишка.
6. Семя.
7. Молодой спорофит.
8. Закрытая женская шишка.
9. Женский гаметофит (заросток).
10. Открытая женская шишка.

Ответ:

1. Взрослый спорофит.
2. Мужская шишка.
3. Микроспорофилл.
4. Мужской гаметофит (микроспора).
5. Женская шишка.
6. Женский гаметофит (заросток).
7. Закрытая женская шишка.
8. Открытая женская шишка.
9. Семя.
10. Молодой спорофит.

Вопрос 2. Как происходит опыление хвойных:

1. Птицами.
2. Ветром.
3. Самоопыление.
4. Водой.

Ответ: 2

Вопрос 3. Что представляет собой лист Гинкго:

1. Хвоя.
2. Чешуйки.
3. Двулопастная кожистая пластина.
4. Вайя.

Ответ: 3

Вопрос 4. Что такое жизненный цикл голосеменных:

1. Период развития заростка.
2. Смена фаз спорофита и гаметофита.
3. Образование заростка.
4. 10 лет жизни.

Ответ: 2

Вопрос 5. Укажите, какие пункты в таблице перепутаны:

1. 1. 1,2,5,7.
   2. 3,4,6,7.
   3. 2,4,6,7.
   4. 2,5,6,7.

Ответ: 3

Видео

Посмотрите урок, который посвящен изучению голосеменных на примере жизненного цикла сосны.

7: Голосеменные — Биология LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

• Мария Морроу
• College of the Redwoods через ASCCC Open Educational Resources Initiative

Растения, которые впоследствии стали голосеменными, развили ксерофитные листья, чтобы предотвратить высыхание в сухом воздухе. У некоторых будет возможность расти шире (и, следовательно, выше) за счет образования нового слоя вторичной ксилемы (древесины) каждый год. Эти растения также могут производить внешние слои мертвых клеток, в отличие от живого эпидермиса, называемого корой. Вместе производство коры и древесины является частью процесса, называемого вторичным ростом. Чтобы увеличить шансы на оплодотворение в отсутствие воды, гаметы стали распространяться по воздуху через пыльцу. Возможно, наиболее важно то, что зигота и женский гаметофит были окружены защитной оболочкой и рассеяны в виде семян. И семена, и пыльца развиваются внутри структур, называемых шишками (стробилами).

Летопись окаменелостей показывает разнообразие голосеменных растений в засушливый период, называемый пермским, который последовал за болотистым каменноугольным периодом. Существующие группы голосеменных включают хвойные деревья, саговники (несколько похожие по внешнему виду на пальмы), гнетофиты и один вид из гинкгофитов, Ginkgo biloba . Из примерно 1000 видов голосеменных растений, живущих сегодня, около 600 являются хвойными.

• 7.1: Саговники

  Саговники часто напоминают папоротник с крупными перистыми сложными листьями. Однако листья у них ксерофитные и жесткие. Семена образуются в стробилах, которые растут у основания вегетативных листьев. Растения двудомные, производящие либо мегастробил, либо микростробил.

• 7.2: Гинкго

  Гинкго представлены одним существующим видом: Ginkgo biloba, живым ископаемым. У гинкго веерообразные лиственные листья. Растения двудомные, образующие либо парные семязачатки с плодоподобными мясистыми покровами, либо микростробилы.

• 7.3: Гнетофиты

  Гнетофиты представляют собой группу необычных покрытосеменных растений, которые, скорее всего, произошли от хвойных. Они имеют супротивные листья и производят стробилы, похожие на плоды. Растения двудомные, образующие микростробилы и мегастробилы на разных особях. Подобно покрытосеменным, они производят элементы сосудов и подвергаются двойному оплодотворению.

• 7. 4: Хвойные

  Хвойные – самая многочисленная группа голосеменных растений. Они однодомные, производящие мегастробилы (семенные шишки) и микростробилы (пыльцевые шишки) на одном и том же растении. Обычно они производят небольшие игольчатые или чешуйчатые листья с толстой восковой кутикулой.

  • 7.4.1: Жизненный цикл сосны

Инициатива открытых образовательных ресурсов).

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Глава

   Автор

   Мария Морроу

   Лицензия

   CC BY-NC

   Версия лицензии

   4,0

   Программа OER или Publisher

   Программа ASCCC OERI

2. Теги

   1. голосеменные растения

Голосеменные растения | Биология II

Цели обучения

К концу этого раздела вы должны выполнить следующие задачи:

• Обсудите тип семян голосеменных растений, а также другие характеристики голосеменных растений
• Укажите, в какой период впервые появились голосеменные растения, и объясните, когда они были преобладающими растениями
• Перечислите четыре группы современных голосеменных и приведите примеры каждой

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. Термин strobilus (множественное число = стробилы) 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 затем 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 являются хвойными деревьями (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 овуляционные 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 рис. 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 ).

Художественная связь

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

На какой стадии образуется диплоидная зигота?

1. когда женская шишка начинает отпочковываться от дерева
2. при оплодотворении
3. когда семена падают с дерева
4. когда пыльцевая трубка начинает расти

Диплоидная зигота формируется после завершения формирования пыльцевой трубки, так что мужские генеративные ядра могут сливаться с женским гаметофитом.

Ссылка на обучение

Посмотрите это видео, чтобы увидеть процесс образования семян у голосеменных растений.

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 преобладающей формой растительности в холодных или засушливых условиях и на больших высотах. Здесь показаны (а) вечнозеленая ель Picea sp., (b) можжевельник Juniperus sp., (c) секвойя Sequoia Semervirens, листопадное голосеменное растение, и (d) тамарак лиственница 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 Микки Злимена)

Саговники

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

Саговники прекрасно себя чувствуют 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.

Гингкофиты

Единственным выжившим видом из группы gingkophytes является Gingko biloba (рис. 4). Его веерообразные листья — уникальные среди семенных растений, потому что они имеют дихотомическое жилкование — осенью желтеют и падают с дерева. На протяжении столетий G. biloba выращивали китайские буддийские монахи 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 гинкго билоба, нарисованные Филиппом Францем фон Зибольдом и Джозефом Герхардом Цуккарини.

Гнетофиты

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. Эфедра встречается в засушливых районах западного побережья США и Мексики. Маленькие чешуйчатые листья эфедры являются источником соединения эфедрина, которое используется в медицине в качестве сильного 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.

Рисунок 5. (а) Ephedra viridis, известный под общим названием мормонский чай, растет на западном побережье США и в Мексике. (b) Gnetum gnomon растет в Малайзии. (c) Большая Welwitschia mirabilis может быть найдена в пустыне Намибии. (кредит а: модификация работы USDA; балл b: модификация работы Малкольма Мэннерса; балл c: модификация работы Дерека Китса)

Ссылка на обучение

Посмотрите это видео, описывающее удивительную странность вельвичии.

Резюме раздела

Голосеменные – гетероспористые семенные растения, дающие голые семена.