Голосеменные растения
Все растения, которые сегодня мы относим к голосеменным, появились на нашей планете в одно время с хвощами и плаунами, но, в отличие от них, уже тогда, почти 300 миллионов лет назад, научились производить семена.
По сравнению со спорой семя, несомненно, более совершенное приспособление для размножения. Его кожура или скорлупка надежно защищает под своей прочной оболочкой зародыш с корешком, почечкой и зародышевыми листочками. Необходимый для роста запас питательных веществ — тоже здесь. Чуть окрепнув, будущий росток освобождается от сковывающей его семенной оболочки, укореняется, и молодое растение начинает самостоятельную жизнь.
Растения, размножающиеся спорами, очень зависят от наличия влаги. Нужна хотя бы капелька, чтобы сперматозоид достиг яйцеклетку и произошло оплодотворение. А семенным для этого вода не нужна — мужские половые клетки переносятся к женским по воздуху. Размножаться таким образом эти растения могут в любых условиях, даже в пустыне.
Шишки — это органы размножения большинства голосеменных растений. Они могут быть женскими и мужскими. Под чешуйками последних образуется желтоватая пыльца, которую разносит ветром по всей округе. После опыления под чешуйками более крупных женских шишек начинают зреть семена.
Так или почти так размножаются все хвойные деревья. Ель, сосна, лиственница и другие — сегодня это самые распространенные представители голосеменных. Среди них нет и никогда не было трав. Большинство из них — довольно крупные деревья с ценной древесиной. К тому же, это самые широко распространенные обитатели лесов на нашей планете.
Первые хвойные леса появились еще во времена динозавров. Пережив большинство своих современников, эти растения процветают и сегодня. Однако и в наши дни они не являются единственными представителями отдела голосеменных. Есть и другие: гинкго, вельвичия, саговник и прочие. Они не так многочисленны и гораздо менее известны, но весьма разнообразны и интересны.
Способ размножения
Голосеменные растения распространены повсеместно. У них нет ни цветков, ни плодов, из спирально расположенных видоизмененных листьев-чешуй образуются женские и мужские шишки (стробилы). Чешуи женских шишек несут семяпочки, а чешуи мужских шишек — пыльцевые зерна. Семязачатки лежат на внутренней стороне чешуек открыто (голо) — отсюда и название группы.
Пыльцевое зерно, попав на семяпочку, прорастает и оплодотворяет содержащуюся в ней яйцеклетку. Образовавшееся семя окружено защитным покровом и содержит зародыш — крошечный спорофит с корешком, почечкой и семядолями. Благодаря опылению ветром голосеменные могут размножаться половым путем даже в самых засушливых местах обитания.
Гинкговые и саговниковые
Растения из классов саговниковых и гинкговых — самые примитивные из голосеменных, у них еще сохранились подвижные сперматозоиды и некоторые другие черты, унаследованные от папоротников. Гинкго двулопастный является единственным дожившим до наших дней представителем когдато широко распространенного класса гинкговых. В природе гинкго встречается только в горах Восточного Китая, но его очень давно культивировали монахи японских монастырей, а оттуда в XVIII в. он попал в парки и ботанические сады Европы. Это красивое листопадное дерево с ровным стволом и пышной кроной, высотой более 30 м. Гинкго разводят как декоративное дерево, он устойчив загрязнению окружающей среды, грибковым заболеваниям и редко повреждается насекомыми. Его семя, которое ошибочно считают плодом, внешне похоже на абрикос и съедобно. Листья гинкго — очень необычной формы, двулопастные, широкие, осенью они желтеют и опадают.
В семейство саговниковых входит 10 родов и 130 видов, распространенных в основном в тропиках и субтропиках. Это деревья со стройными колоннообразными стволами и расположенным на вершине пучком крупных перистых листьев. Листья саговников достигают 3—6 м в длину и живут до 10 лет. В молодом состоянии лист свернут улиткообразно, как у папоротников. Семена образуются в женских шишках — стробилах, достигающих у некоторых Сходство саговника с пальмой лишь внешнее, на самом деле он ближе к семенным папоротникам видов длины до 1 м и веса до 40 кг. Рыхлая сердцевина ствола саговников богата крахмалом, из нее получают крупу (саго), которую местное население употребляет в пищу. Однако перед использованием стебли надо особым образом обработать, поскольку они содержат токсичные вещества. Сок из семян отдельных видов саговника является сильнодействующим ядом. Растения семейства саговниковых издавна используют в народной медицине.
Вельвичия удивительная — представитель класса гнетовых. Это причудливое дерево не похоже ни на один из существующих на Земле растительных организмов. Оно растет только в песках пустыни Намиб на юго-западе Африки. Его ствол напоминает кряжистый пень высотой всего 30—40 см, но шириной до 3 м. От него отходят два стелющихся по земле длинных кожистых листа, разорванных ветрами на узкие полосы. Листья растут у вельвичии всю жизнь, достигая 2—3 м, а живет это странное дерево до 2 тыс. лет! Но еще удивительнее, что вельвичия, по сути, представляет собой проросток растения, затормозившегося в своем развитии, а ее листья соответствуют двум первым листочкам проростка.
Голосеменные — группа семенных растений, не относящаяся к цветковым. Группа голосеменных подразделяется на четыре класса: саговниковые, гнетовые, гинкговые и хвойные. В настоящее время процветает только группа хвойных растений. В отличие от цветковых, голосеменные растения не имеют цветов и плодов. А от споровых растений их отличает наличие семян.
Саговниковые растения – это тропические и субтропические голосеменные растения. Внешне они похожи на пальмы. В высоту они достигают около пяти метров, некоторые виды саговниковых раздваиваются у основания и становятся похожи на заросли кустарника. Ствол других видов почти полностью скрыт под землей, а на поверхность выходят только его листья.
Саговниковые растения: бовения эффектная, диоон колючий, замия карликовая, макрозамия, саговник завитой.
Гнетовые растения отличаются от остальных голосеменных тем, что:
- вокруг их спороносных колосков образуются покровы, напоминающие околоцветник;
- в проводящей ткани, доставляющей воду и минеральные вещества, есть сосуды (у других голосеменных таких сосудов нет);
- у них есть длинные микропилярные трубки (отверстия в семязачатке, через которые в него попадают мужские споры для оплодотворения).
- вельвичиевые (вельвичия удивительная – встречается в каменистых пустынях Африки);
- гнетовые (гнетум – встречается в Азии, на севере Южной Америки, в Западной Африке);
- эфедровые (эфедра – встречается на Средиземноморье, в Азии, на западе Северной Америки, в Южной Америке).
Единственным представителем класса гинкговых является гинкго двулопастный. Это высокое дерево (до 30 м в высоту и до 3 м в диаметре) с пирамидальной кроной. Боковые ветви отходят от ствола почти под прямым углом. Кора серого цвета. Гинкго не способен вырабатывать смолу, чем отличается от большинства хвойных деревьев.
Листья гинкго имеют вееровидную или клиновидную кожистую пластинку, разделенную на две половины, черешок листьев тонкий, длиной около 10 см. Гинкго – одно из немногих голосеменных растений, которые сбрасывают листья.
Хвойные – древесные, изредка кустарниковые, обычно, вечнозеленые растения. Стебли у них ветвистые, ветви округлые, гранистые или сплюснутые, у некоторых представителей (сосны, лиственницы) двух родов: удлиненные и укороченные. Листовые почки либо голые, либо покрытые низовыми бурыми пленчатыми листьями. Вегетативные листья большей частью многолетние, реже однолетние, опадающие на зиму (у лиственницы); расположены они либо поодиночке, спиралью (на укороченных же ветвях они сидят пучками по 2, 3 и т. д.), либо парами накрест супротивно, либо группами (по 3 и более в группе).
Лист либо сидячий (таковы чешуйчатые листья на сплюснутых ветвях), либо черешковый, с более или менее развитым черешком, иногда довольно длинным; пластина обычно удлиненная, узкая, плоская или трех-четырехгранная («хвоя»), либо ланцетная, яйцевидная, а иногда широкая и даже лопастная. У некоторых представителей развиваются листовидно-сплюснутые побеги — филлокладии.
Цветки мелкие, однополые (растения одно- и двудомные), без околоцветника, но иногда с прицветниками. Мужские цветки либо одиночные, либо парные, либо собранные пучками, комками или метелками. Цветок состоит из оси и различного числа (иногда до сотни) чешуйчатых, или более или менее щитковидных тычинок, расположенных по оси спирально или группами. На нижней стороне тычинки помещается различное число одногнездных, шаровидных, продольных или мешотчатых пыльников, вскрывающихся обычно продольной трещиной.
Пыльца у многих голосеменных переносится ветром; у некоторых представителей (у сосны) наружная оболочка пыльцевого зернышка вздувается, образуя по бокам зерна два пузыревидных выроста, наполненных воздухом. После рассеивания пыльцы мужские стробилы увядают. У голосеменных нет настоящих цветков: семязачатки располагаются открыто на специализированных структурах, помещающейся либо на верхушке ветвей, либо (по одной, по две или по нескольку) в пазухе кроющих листьев, сгруппированных в соцветия, так называемые «шишки».
Обыкновенно в шишковидном соцветии наружный покров семяпочки развивается либо в мясистое тело, окружающее валиком семяпочку, либо в пластинчатое тело, так называемую «семенную чешую». Следовательно, шишку хвойных нужно рассматривать как сложное женское соцветие, состоящее из оси и кроющих листьев (чешуи), в пазухе которых помещается либо по одному, либо по две и более семяпочек (женских цветков).
Оплодотворение следует иногда несколько месяцев спустя, после опыления; созревание семян происходит иногда на второй и третий год. При созревании кроющие листья, плотно сомкнувшись, разрастаются, либо превращаясь в деревянистые или кожистые чешуи, либо становясь мясистыми, более или менее сочными (у можжевельника), и тогда шишка становится похожей на ягоду.
Зрелое семя, обычно белковое, либо с твердой деревянистою («кедровый орешек»), либо с тонкопленчатою (семя сосны) кожурою; иногда семя снабжено крылом, образованным либо выростом кожуры, либо обособившеюся частью чешуи; иногда (у тисса) семя снабжено мясистым, ярко покрашенным присеменником. Освобождаются семена либо вследствие того, что чешуи шишки, подсыхая, расходятся друг от друга, либо сваливаются вместе с чешуями.
Хвойные растения делят на порядки:
- араукариевые (араукария бразильская, араукария колоновидная, араукария разнолистная);
- кипарисовые (кипарис вечнозеленый, можжевельник твердый, туя восточная, туя гигантская);
- подокарповые (подокарп Валлиха, подокарп снежный, дакридиум рыхлолистный);
- сосновые (ель, кедр, лиственница, пихта, сосна);
- тиссовые (австротаксус голосистый, тисс канадский, тисс ягодный, торрея крупная).