Голосеменные растения

Микростробилы у большинства хвойных растут поодиночке, и, очень редко, в некоторых примитивных формах Хвойных, - компактными собраниями. Собрания микростробилов и одиночные микростробилы называются мужскими шишками.

Обычно Хвойные - однодомные растения (мужские и женские шишки развиваются на одном дереве), реже они двудомные (женские и мужские шишки развиваются на разных деревьях).

Мужские шишки чаще всего собраны группами и обычно располагаются в пазухах листьев, реже на верхушках боковых побегов. У основания шишек нередко есть чешуйки, выполняющие защитную роль. Микроспорофиллы очень редуцированы, чешуевидные или щитковидные. На каждом микроспорофилле образуется от 2 до 15 микроспорангиев. В микроспорангии образуется спорогенная ткань, окруженная со всех сторон тапетумом - слоем клеток, которые доставляют питательный материал для развивающихся микроспор. Число образующихся в микроспорангии микроспор обычно очень велико, они очень легкие, что помогает их распространению ветром.

Из каждой микроспоры развивается мужской гаметофит - половое поколение растений, жизненный цикл которых проходит с чередованием полового и бесполого поколений. Почти у всех высших растений (за исключением мхов) гаметофит слабо развит и недолговечен.

У большинства Хвойных развитие мужского гаметофита начинается еще до рассеивания микроспор, т.е. еще тогда, когда они находятся внутри микроспорангия. У остальных Хвойных (большинство Тиссовых и Кипарисовых) развитие мужского гаметофита начинается лишь после того, как микроспоры будут перенесены ветром на находящиеся в женских шишках семязачатки.

Каждая женская шишка, как правило, состоит из центральной оси, на которой сидят кроющие чешуи, в пазухе каждой из которых находится семенная чешуя, представляющая собой видоизмененный в процессе эволюции мегастробил. В различных линиях эволюции Хвойных происходит процесс постепенного срастания кроющей и семенной чешуи (т.е. чешуевидного мегастробила), что, в конце-концов, приводит к образованию простой, слитной чешуи, часто называемой фертильным комплексом.

На верхней стороне этих чешуевидных мегастробилов находятся семязачатки. Семязачаток представляет собой мегаспорангий (называемый здесь нуцеллусом), окруженный особым защитным веществом - интегументом. В каждом нуцеллусе развивается 3-4 потенциальных мегаспоры из которых только одна способна к развитию. Внутри мегаспорангия в результате многократного деления из функционирующей мегаспоры развивается женский гаметофит, называемый эндоспермом.

С помощью воздушных мешков пыльца из мужских шишек переносится на семязачатки. Происходит опыление и чешуйки женской шишки смыкаются. Мужской гаметофит продолжает свое развитие на мегаспорангии. Через определенный промежуток времени после опыления начинается процесс оплодотворения, который обычно происходит в течение того же сезона. Необычно велик этот промежуток времени у видов сосны, у которой между опылением и оплодотворением проходит от 12 до 14 месяцев. После оплодотворения образуется зигота (клетка, образующаяся в результате слияния мужской и женской половых клеток), из которой сразу же начинает развиваться сначала зачаточный зародыш (предзародыш), а затем и настоящий зародыш. Развитие зародыша происходит за счет запасных веществ эндосперма.

Сформировавшийся зародыш состоит из корешка, стебелька, нескольких семядолей (зародышевых листьев) и почечки. Зародыш окружен эндоспермом, который используется при прорастании. Интегумент образует твердую кожуру семени. Семязачаток плотно прирастает к семенной чешуе, из ткани которой образуется крыловидная пленка, способствующая распространению семян ветром. Таким образом, созревшее семя содержит зародыш спорофита, снабженный запасными веществами и защищенный кожурою. Спорофит - бесполое поколение растений, жизненный цикл которых проходит с чередованием полового и бесполого поколений. Все высшие растения (за исключением моховидных) представлены спорофитами.

Семена Хвойных очень сильно варьируют по величине, форме и окрасу. Кожура семени может быть деревянистой, кожистой или перепончатой. Семена, приспособленные для распространения ветром, снабжены одним большим крыловидным придатком или 2-3 небольшими крыльями. Семена, распространяемые животными, часто имеют сочный и ярко окрашенный покров.

Между опылением и созреванием семян проходит довольно много времени. Например, у сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) созревание семян наступает осенью, на второй год после опыления. Шишки к этому времени достигают длины 4-6 см, их чешуи одревесневают и из зеленых становятся серыми. Следующей зимой шишки поникают, чешуйки расходятся и семена высыпаются. Отделившись от материнского растения, семя может длительное время находится в состоянии покоя и лишь с наступлением благоприятных условий трогается в рост.

2.2 Практическое применение

Их роль в природе:образуют леса,создавая тем самым условия разнообразным представителям живого мира.Хвойные растения учавствуют в почвообразовании и имеют большое водорегулирующее и почвозащитное значение;широко используются их древесина,хвоя,семена,смолы,кора.Задача людей-сохранить биологическое разнообразие голосеменных растений.

Использование, значит речь идет о значение голосеменных в жизни человека. хвойный голосеменной сосна биосфера

1. строительный материал, самый прочный и долговечный(шпалы, столбы, сваи, корабли)

2. целлюлозно-бумажная промышленность (бумага, картон)

3. химическая промышленность (лаки, краски, искусственные волокна, смолы, канифоль и т.д.)

4. фармацевтика и медицина(смола-живица, хвоя-витамин С, пихтовое масло, можжевеловые ягоды)

5. Пищевая промышленность (кедровые орехи)

6. озеленение улиц, аллеи, скверы, комнатные растения( туи, голубые ели, кипарисы, кипарисовик, лиственницы и т.д.) Думаю, вам этого хватит, хотя и не все.

Ветвление голосеменных растений в основном моноподиальное; древесина почти целиком состоит из трахеид, сосудов не имеется (исключение составляют гнетовые). У большинства голосеменных листья игловидные (хвоя) или чешуевидные, у немногих крупные, часто рассеченные листья, похожие на вайи папоротников или листья пальм. Это преимущественно вечнозеленые, одно-, дву- или многодомные растения. Корни (главный и боковые) имеют обычное для деревьев и кустарников строение, с микоризой. Придаточные корни встречаются очень редко (у примитивных представителей).

Отличительной чертой всех голосеменных является наличие семязачатков (семяпочек) и образование семени. Семязачатки располагаются открыто на мегаспорофиллах или на концах стеблей, поэтому они и называются голосеменными. Из семязачатка развиваются открыто лежащие семена.

Семязачаток представляет собой мегаспорангий, окруженный интегументом. Семена всегда содержат питательную ткань - эндосперм, при прорастании семядоли выносятся на поверхность и выполняют функции листьев.

В цикле развития голосеменных последовательно происходит смена двух поколений - гаметофита и преобладающего спорофита.Семенные папоротники - полностью вымершие растения, которые существовали с позднего девона до раннего мела. Это были древовидные растения или лианы, имевшие крупные листья, похожие на вайи папоротников, и придаточные корни. У них, кроме ассимилирующих листьев, имелись спороносные листья, на некоторых располагались микроспорангии и мегаспорангии с семязачатками. Семенные папоротники - переходная группа от папоротников к семенным растениям. Видимо, от них произошли другие семенные растения.

Остатки семенных папоротников играют большую роль в образовании каменного угля на территориях Казахстана, Западной Европы и Северной Америки.

Расцвет хвойных приходится на юрский период. Это самая многочисленная и наиболее распространенная группа среди современных голосеменных растений. Хвойные - вечнозеленые растения, за исключением лиственницы и метасеквойи. Они представлены в основном деревьями высотой от 10-15 до 100 м, древовидными стланцами, кустарниками с моноподиальным ветвлением. Игловидные (хвоя) или конусовидные листья располагаются на стебле по спирали (одиночные) или собраны в пучки, чешуевидные - супротивно.

У хвойных мощно развита вторичная ксилема (древесина), состоящая на 90-95% из трахеид. Кора и сердцевина развиты слабо. Зародышевый первичный корень превращается, как правило, в мощный стержневой и функционирует всю жизнь. Часто развиваются две формы корней: обычно удлиненные и сильноветвисто укороченные. Именно последние представляют собой по существу микоризу. Корневые волоски локализованы в узкой зоне. У многих хвойных в коре, древесине и листьях есть смоляные ходы, содержащие эфирное масло, смолы, бальзамы.

Хвойные - растения однодомные, реже двудомные. Например, сосна - растение однодомное, мужские и женские шишки образуются на одном растении. В типичном случае она достигает высоты 50 м и живет до 400 лет. Спорообразование происходит на 30-40-м году жизни, но бывает и раньше. Спорофиллы собраны в шишки двух видов, резко различающихся между собой: мужские представлены метельчатыми «соцветиями», женские - одиночные. Мужская шишка, имеющая эллипсовидную форму длиной 4-5 см, диаметром 3-4 см, образуется в пазухе чешуйки на месте укороченного побега и представляет собой побег с хорошо развитой осью (стержнем), на которой спирально расположены микроспорофиллы - редуцированные спороносные листья.

Их можно рассматривать как гомологи тычинок покрытосеменных. На микроспорофиллах с нижней стороны формируются микроспорангии (пыльники).Женские шишки образуются на верхушках молодых побегов, они больше по размерам и сложнее устроены. На главной оси в пазухах кроющих чешуек образуются толстые чешуи с двумя семязачатками на верхней стороне. Эти чешуи называют семенными. Женская шишка - это группа метаморфизированных укороченных боковых побегов, находящихся на общей оси.Внутри микроспорангия на мужской шишке к осени образуется большое количество материнских клеток микроспор. Весной они редукционно делятся и образуют гаплоидные микроспоры (из каждой диплоидной материнской клетки образуется четыре гаплоидных микроспоры). Микроспора одета двумя оболочками и несет два воздушных мешка. Прорастание микроспор происходит в микроспорангии с последующим развитием редуцированного гаметофита: ядро микроспоры делится митотически (два раза: первые две клетки исчезают и снова образуется два ядра) с образованием антеридиальной клетки, в которой формируются мужские клетки гаметы - спермии, и вегетативной, с помощью которой мужские гаметы доставляются к яйцеклетке; развивается пыльцевая трубка за счет ферментативного роста вегетативной клетки.

Хвойные формируют природные ландшафты - тайгу на огромных пространствах континентов. Их значение в жизни природы и в хозяйственной деятельности человека велико. Являясь важнейшим компонентом биогеоценозов, они имеют огромное водоохранное и противоэррозионное значение. Хвойные растения дают основную массу строительной древесины и являются исходным материалом для многоотраслевой лесотехнической промышленности. Из хвойных получают вискозу, шелк, целлюлозу, штапель, бальзамы и смолы, сосновую шерсть и камфару, спирт и уксусную кислоту, дубильные экстракты и т.д., а также пищевые продукты и витамины. Семена некоторых араукарий, кедра, сибирской сосны содержат до 79% масла, близкого к прованскому и миндальному. Для медицинской промышленности хвойные служат исходным сырьем для получения не только витаминов, но и препарата пинобина (спазмолитическое средство). Многие виды хвойных используют в народной медицине для лечения туберкулеза, нервных расстройств, болезней почек, мочевого пузыря, геморроя, глухоты и как антилепрозное средство.

Хвоя и молодые побеги некоторых хвойных - незаменимый зимний корм лосей, хвоей питаются глухари, а семенами сибирского кедра - многие

животные и птицы (как и семенами других хвойных). Шишкоягоды можжевельника - корм тетеревов. Древесина тисовых используется для изготовления дорогих поделок и в мебельной промышленности, она почти не подвержена действию насекомых.

Естественное заселение лесных вырубок и пожарищ, заброшенных полей начинается с появления на этих участках светолюбивой, неприхотливой сосны, березы и осины. Поселившись на сыпучих песках, сосна закрепляет почву. По склонам оврагов и обрывов корни сосен препятствуют размыву почвы весенней водой. В сосновых лесах приятно пахнет смолой. Сосны выделяют особые летучие вещества. Эти вещества убивают много вредных бактерий не только в лесу, но и в его окрестностях.

Хвойные леса, как и лиственные, задерживают таяние снега. Вся снеговая вода в лесу успевает проникнуть в почву. Зеленая стена леса задерживает горячие, сухие ветры, называемые суховеями. Большое значение голосеменные растения имеют в народном хозяйстве.

Хвоя ели содержит один из важнейших для человека витаминов -- витамин С. Из хвои сосны и ее смолы получают душистое сосновое масло, употребляемое в медицине, и скипидар.

Древесина сосны и ели -- ценный строительный и поделочный материал. Равнослойная древесина ели используется для изготовления музыкальных. инструментов. Из нее делают штукатурную и кровельную дранки, изготовляют решета, лукошки, детские игрушки и другие предметы. Из древесины сосны делают шпалы, телеграфные столбы, различные строительные материалы.

Путем химической обработки древесины сосны получают тончайшие волокна, подобные шелковым, нитям. А из древесины ели изготовляют бумагу. Канифоль, мыло, сургуч, спирт, целлулоид, пластмассы, фотопленка, кинолента, лаки для автомобилей -- вот далеко не полный перечень того, что получают из древесины голосеменных растений. Из древесных опилок можно получить пищевые продукты: сахар-глюкозу и ванилин.

Всем хорошо известны кедровые орешки. Это семена сибирской кедровой сосны, называемой в народе кедром. Настоящие кедры у нас в стране в лесах не встречаются. Они растут в горах Северной Африки и на Гималаях. Из орешков сибирского кедра получают хорошее пищевое кедровое масло.

Голосеменные - древние семенные растения. Господствовали в палеозое и мезозое и представлены как в прошлом, так и в настоящем вечнозелеными древовидными формами.

Тропические виды имеют листья крупные, перистые, как у пальм, у более удаленных от тропиков видов листья мелкие, игольчатые или чешуевидные, что определяется обитанием в условиях пониженного увлажнения.

Обычно это лесообразующие породы. Их размножение не связано с водой, поэтому среда обитания более разнообразна по сравнению со споровыми растениями.

В умеренной зоне господствуют хвойные деревья, образующие таежные леса северного полушария. Хвойные леса - среда обитания многих животных разных систематических групп: это и пища, и защита, и место выведения и выращивания потомства для птиц, млекопитающих как растительноядных, так и всеядных и хищных.

В настоящее время хвойные леса в значительной степени истреблены в результате лесозаготовок, лесных пожаров, а также вследствие строительства железных и шоссейных дорог, промышленных предприятий, городов. Немаловажную роль в сокращении площади лесов играют осушение болот, затопление, добыча нефти, угля и других полезных ископаемых.

Хвойные деревья плохо переносят загазованность воздуха, копоть, так как их хвоинки многолетние и в них накапливаются ядовитые вещества, а устьица забиваются копотью, что вызывает пожелтение и отмирание хвои на 1-2 года раньше. Потеря лесных богатств - одно из экологических бедствий нашей страны.

Заключение

Хвойные появились в каменноугольном периоде (около 370 млн. лет назад), причем в то время они росли, главным образом, в северном полушарии. Они пережили своих родичей кордаитовых и уже с триасового периода (ок.235-185 млн. лет назад) стали играть значительную роль в растительном покрове северного полушария. В юрском и особенно меловом периодах мезозойской эры (ок.185-66 млн. лет назад) Хвойные достигли наибольшего разнообразия и максимального распространения. В это время появилось большинство современных родов, причем в северном полушарии были сосредоточены семейства Сосновых (Pinaceae), Тиссовых (Taxaceae), Таксодиевых (Taxodiaceae) и Кипарисовых (Cupressaceae), а в южном - семейства Араукариевых (Araucariaceae) и Подокарповых (Podocarpaceae).

В третичный период кайнозойской эры (около 66-2,5 млн. лет назад) Хвойные были широко распространены по всей Земле, они не были столь заметно сконцентрированы вокруг Тихого Океана, как сейчас время. Они росли тогда даже в полярных областях, на территориях, лежащих сейчас за пределами границы распространения древесной растительности (Шпицберген, Западная Гренландия, Антарктида). Интересно, что в Антарктиде Хвойные произрастали еще в четвертичное время (2,5 млн. лет назад и позже).

Хвойные древнее всех ныне существующих групп семенных растений, в том числе даже Гинкговых, вполне достоверные остатки которых известны начиная с пермского периода (этот период начался 280 млн. лет назад и продолжался 45 млн. лет). Но в то время как от класса Гинкговых сохранился лишь один вид - гинкго (в сущности, подлинное "живое ископаемое"), Хвойные представляют собой процветающую группу. Среди современных Хвойных самыми древними семействами являются семейства Араукариевые, Подокарповые и Сосновые. Более или менее достоверные остатки представителей этих трех семейств известны уже из отложений конца пермского периода (около 250 млн. лет назад), причем Сосновые, по-видимому, появляются несколько раньше двух других. Древний возраст не только у семейств, но и некоторых родов. Так, растительные остатки, более или менее уверенно относимые к роду Сосна (Pinus), известны из отложений юрского периода (их возраст от 185 до 132 млн. лет), а пыльцевые зерна рода Кедр (Cedrus) - из отложений конца пермского периода (их возраст около 250 млн. лет). Это говорит о том, что некоторые современные роды Хвойных существовали еще до мелового периода, т.е. до появления цветковых растений.

Список использованной литературы

1) Долгачева В.С., Алексахина Е.М. Ботаника. М.: Академия. 2006.

2) Яковлев Г.П., Челомбитько В.А. Ботаника. М.: Высшая школа. 1990.

3) Ботаника

4) Суворов В.В. Ботаника с основами геоботаники. Ленинград. Колос. 1971.

5) Доброхотова К.В. , Писарев А.А. Целебные растения вокруг нас. - Алма -Ата: Казахстан. 1980.

6) Афанасьев И.К. Лекарственные растения. М.: Агропромиздат. 1989.

7) Зеленая аптека. М.: Планета. 1981.

8) Шпиленя С.Е. , Иванов С.И. Азбука природы. М.: Знание. 1983

9) Ушбаев К.У., Курамысова И.И. Аксенова В.Ф. Целебные травы. Кайнар. Алма - Ата. 1979.

10) Солодухин Е.Д. Аптека в лесу. М.: Агропромиздат. 1989.

11) Гаммерман А.Ф., Кадаев Г.Н., Яценко - Хмелевский А.А. Лекарственные растения (растения целители). М.: Высшая школа. 1983. С 178

12) Курамысова И.И., Аксенова В.Ф., Татимова Н.Г. Лекарственные растения. Алма-Ата. Кайнар. 1988. С 116 - 119.

13) Хржановский В.Г. Основы ботаники с практикумом. Высшая школа. М., 1969.

14) Жизнь растений в шести томах. Том 4: Мхи, плауны, хвощи, папоротники, голосеменные растения. Просвещение. М., 1978

15) Общая ботаника с основами геоботаники. - Учебник для студентов вузов.

16) В. В. Петров, Л.И. Абрамова, С.А. Баландин, Н.А. Березина. М.

17) Пчелин В.И. Определитель хвойных древесных растений. Учеб. пособие 2-е изд., перераб. и доп. Йошкар-ола, 1995.

18) Александрова М.С. Хвойные растения в вашем саду. Фитон+, 2000

19) Н.А. Лемеза, Л.В. Камлюк, Н.Д. Лисов "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы".

Размещено на Allbest.ru