Голосеменные и покрытосеменные растения саратовской области

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 18.09.2024

ГОЛОСЕМЕННЫ́Е, ГОЛОСЕМЯ́ННЫЕ* (Pinophyta, или Gymnospermae) – отдел высших семенных архегониальных растений. Во флоре Самарской области представлен классом хвойные (Pinopsida), включающим сем. кипарисовые (Cupressaceae) и сосновые (Pinaceae), и классом гнетовые (Gnetopsida), включающим сем. хвойниковые (Ephedraceae). Вечнозелёные деревья (сосна), кустарники (можжевельники) и кустарнички (эфедра).

В Жигулёвских горах встречается стланиковая форма можжевельника казацкого , а также особая форма сосны обыкновенной – сосна меловая, приуроченная к карбонатным субстратам. Все представители отдела, за исключением сосны обыкновенной, находятся в Самарской обл. на границе своего распространения, многие занесены в Красную книгу Самарской обл. Сосна обыкновенная является одной из основных лесообразующих пород Самарской обл., это объект лесного хозяйства, активно используемый населением.

Г. являются декоративными растениями, некоторые из них обладают лекарственными, техническими свойствами, шишкоягоды можжевельника обыкновенного используются в пищу. В культуре используются и другие представители Г.: кипарисовик горохоплодный ( Chamaecyparis pisifera ), можжевельники виргинский ( Juniperus virginiana) и сибирский ( J. sibirica ) , туя западная ( Thuja occidentalis, сем. кипарисовые ), пихта сибирская ( Abies sibirica ), лиственница сибирская, ели европейская, или обыкновенная, Энгельманна, сизая, сибирская, лжетсуга Мензиса ( Pseudotsuga menziesii ), различные виды сосен (сем. сосновые ), тисс ягодный ( Taxus baccata, сем. тиссовые).

Спешу обрадовать, мы добрались до изучения семенных растений! К ним относятся голосеменные и покрытосеменные (цветковые). До этого размножение шло только с помощью спор: у мхов, папоротников, хвощей и плаунов - высших споровых растений. Настало время открыть новую интересную главу этой книги, посвященную растениям, которые размножаются с помощью удивительного изобретения природы - семени.

Голосеменные - распространенная древняя группа растений, включающая небольшое число видов. Главной особенностью данной группы являются "голо" (то есть открыто) лежащие семяпочки и, в дальнейшем, развивающиеся из них семена. Иными словами, у голосеменных растений отсутствуют замкнутые вместилища для семян.

На примере типичного представителя - сосны обыкновенной, относящейся к классу хвойных, поговорим о характерных чертах данного класса и голосеменных растений в целом.

Общие признаки

Все голосеменные представлены древесными формами: деревьями и кустарниками. Травы отсутствуют.

Хвоинки (хвоя) - игольчатые видоизменения листьев. Сохраняются долгие годы, у некоторых сосен до 45 лет. Хвоя лиственниц опадает ежегодно.

Древесина голосеменных обладает большим запасом механической прочности. Это связано с ее особенностями: она состоит из трахеид с окаймленными порами, паренхима развита слабо. Либриформ (древесные волокна) и настоящие сосуды отсутствуют (исключение - гнетовые, имеют сосуды). Клетки-спутницы во флоэме также отсутствуют.

В древесине и коре имеются каналы, заполненные смолой. Однако, есть исключения - у гинкго смола не образуется вовсе.

Несколько веков назад в России целенаправленно создавались и охранялись, так называемые, корабельные рощи. Это, прежде всего, требовалось для флота, так как мачты кораблей изготавливали из сосен, отвечающих всем требованиям - корабельных (гладкий, твердый и прочный прямой ствол с минимальным количеством сучков и смолы).

Семяпочки и развивающиеся из них семена лежат "голо", открыто, для них нет закрытых вместилищ, отсутствует завязь. В сравнении с высшими споровыми растениями, размножение семенами ставит голосеменных на более высокий уровень организации.

Голосеменным растениям для размножения не требуется вода, опыление у них происходит с помощью ветра. Этот процесс перестал быть зависимым от капельно-жидкой среды, как было у мхов и у папоротников. Благодаря этому голосеменные получили большое преимущество и смогли расселиться по всей Земле, в том числе в засушливых районах. Они господствовали в юрском периоде, когда климат стал более сухим и жарким.

Обитают голосеменные в местах с холодным климатом и достаточным количеством влаги. Имеются виды, обитающие в жарких странах: растение вельвичия удивительная обитает в пустынях южной Африки.

Строение и жизненный цикл

Жизненный цикл голосеменных состоит из чередования бесполого поколения - спорофита (диплоиден, 2n), и полового поколения - гаметофита (гаплоиден, n). Господствует (доминирует) в цикле спорофит (2n) - это взрослое растение сосны.

Голосеменные относятся к разноспоровым, как и все семенные растения. Они образуют разные споры: крупные женские (мегаспоры) и мелкие мужские (микроспоры). Образуются они в спорангиях, расположенных на спорофиллах, которые собраны в стробилы (шишки) - от лат. strobilus - сосновая шишка.

Мужские шишки (стробилы)

К концу весны у основания молодых побегов образуются мужские шишки (стробилы) - мелкие, собранные в тесные группы, желтого цвета. Чешуи мужских шишек представляют собой микроспорофиллы. Микроспорофиллы - гомологи тычинок, которые крепятся к оси каждой шишки спирально, с нижней стороны, и имеют два пыльцевых мешка - микроспорангия.

Образование мужского гаметофита

Из материнских клеток (2n) в микроспорангии путем мейоза образуются 4 микроспоры (n). Строение микроспоры следующее: она покрыта экзиной (от гр.exo снаружи, вне) - наружная оболочка, изнутри интиной (от лат. intus внутри) - внутренней оболочкой. В составе микроспоры имеются также два воздухоносных мешка, образованных в результате отслоения экзины от интины и возникновения полости между ними.

Микроспора делится, не покидая спорангия, преобразуется в заросток. При делении из ядра микроспоры образуются две клетки. Одна из них превращается в две заростковые клетки (протоллиальные - от греч. проталлиум - заросток) - быстро отмирают и исчезают. Их функция до конца не изучена.

Из другой клетки в ходе митоза также образуются две: антеридиальная, из которой развиваются мужские половые клетки - спермии (неподвижные, без жгутиков в отличие от сперматозоидов), и более крупная вегетативная клетка, из которой в дальнейшем формируется пыльцевая трубка.

Мужской гаметофит сильно упрощен, антеридии отсутствуют. Формируется он прямо внутри микроспоры, которая в итоге превращается в пыльцевое зерно. Совокупность пыльцевых зерен называется пыльца.

При вскрытии (нарушении целостности) микроспорангия, или пыльцевого мешка, пыльца высыпается во внешнюю среду и достигает женской шишки, где, в результате опыления, внутри семязачатка происходит дальнейшее развитие мужского гаметофита.

Образование женского гаметофита

На тех же самых соснах, где расположены мужские шишки, лежат и женские. Весной на верхушке молодого побега появляются мелкие (около 5 мм) красноватые шишки - это женские шишки (стробилы). Состоят они из оси (стержня) , на котором располагаются две чешуи: кроющая и семенная. На верхней стороне у основания семенной чешуи лежат два семязачатка.

Кроющая чешуя представляет собой видоизмененный лист, в его пазухе находится семенная чешуя. Семенная чешуя - видоизмененный боковой побег.

Женские шишки (стробилы)

Именно открыто расположенные семязачатки (семяпочки) служат причиной, по которой этот отдел растений называется - голосеменные.

В женских шишках, в отличие от мужских, каждая чешуя гомологична целой мужской шишке (стробилу). То есть одна чешуя - целой мужской шишке, а не отдельным ее микроспорофиллам (чешуям)!

Молодой семязачаток состоит из нуцеллуса, интегумента и фуникулуса. Нуцеллус (от лат. nucella - орешек) - центральная часть семяпочки, соответствующая мегаспорангию. Интегумент (от лат. integumentum покрывало) - покров семяпочки, вырастающий из ее центральной части - нуцеллуса. В зрелом семени интегумент преобразуется в семенную кожуру. Фуникулус (от лат. funiculus канатик, верёвка) или семяножка - часть семязачатка, соединяющая его с мегаспорофиллом (семенным чешуями).

На интегументе около вершины располагается микропиле (пыльцевход) - через него после опыления пыльцевая трубка проникает в нуцеллус. Между интегументом и нуцеллусом имеется густая жидкость, выступающая из микропиле. Подсыхая, она втягивается внутрь семязачатка и затягивает вместе с собой пыльцу, осевшую на ней.

Образование женского гаметофита

В средней части обособляется спорогенная клетка (2n) (археспориальная - от греч. arche начало и sporá семя). В результате ее митотического деления образуются материнские клетки спор - спороциты (2n), однако и сама археспориальная клетка может выступать в роле спороцита, минуя стадию митоза. Спороциты (2n) делятся мейозом на четыре гаплоидные (n) мегаспоры.

Три мегаспоры отмирают, остается одна, которая многократно делится митозом и формирует эндосперм - запасное питательное вещество. Обратите на этот факт особое внимание: у голосеменных эндосперм гаплоидный (n) и образуется до оплодотворения. Такой эндосперм называется - первичный, он соответствует женскому гаметофиту.

Как и мужской, женский гаметофит весьма упрощен и заключен внутри мегаспоры. На верхушке женского гаметофита (мегагаметофита) образуется архегоний с яйцеклеткой (n). У гнетовых архегонии отсутствуют.

Жизненный цикл

На спорофите (2n) в микроспорангиях из материнских клеток (2n) путем мейоза образуются микроспоры (n). Из микроспоры формируется пыльцевое зерно. Пыльца (пыльцевые зерна (n)) с помощью ветра попадает в женские шишки, где улавливается густой жидкостью между интегументом и нуцеллусом, выступающей из микропиле. Жидкость засасывает пыльцу внутрь семязачатка на нуцеллус (в пыльцевую камеру). После того, как опыление произошло, микропиле зарастает. Чешуи шишки смыкаются и склеиваются смолой.

Семязачатки в этот момент еще не готовы к оплодотворению, так что от момента опыления до оплодотворения проходит около 13 месяцев. За это время в семязачатке формируется эндосперм, женская шишка увеличивается до 3-4 см и приобретает зеленую окраску.

Оказавшись на мегаспорангии, наружная оболочка пыльцевого зерна (экзина) разрывается, из вегетативной клетки в направлении архегония начинает расти пыльцевая трубка. Антеридиальная клетка делится на генеративную (спермагенную) и клетку-ножку антеридия (функция последней до сих пор не изучена). Спермагенная клетка попадает в пыльцевую трубку, а из нее - в архегоний.

Непосредственно перед оплодотворением спермагенная клетка делится на два спермия (n), один из которых отмирает, а другой сливается с яйцеклеткой (n). Образуется зигота (2n), из которой формируется и растет зародыш благодаря эндосперму - запасу питательных веществ.

Окончательно созревают семена к осени на второй год после опыления, к этому моменту женские шишки увеличиваются в размерах до 6 см. Зеленая окраска меняется на серую, чешуйки расходятся, и семена, образовавшиеся из семязачатков, высыпаются. Из семени прорастает взрослое растение - спорофит (2n). Цикл замыкается.

Строение семени

Семенная кожура, защищающая семя от пересыхания и неблагоприятных факторов внешней среды, образована разросшимся интегументом.

Зародыш (2n) формируется в результате митотического деления образовавшейся зиготы. Состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки.

Число семядолей у голосеменных различается - от 2 до 15. Семядоли имеют доступ к запасным питательным вещества (эндосперму).

Запасные питательные вещества накапливаются в эндосперме (n). Особенностью в строении семени голосеменных, по сравнению с семенем покрытосеменных (цветковых) является наличие гаплоидного эндосперма (n). Не забывайте, что эндосперм у голосеменных это производное мегагаметофита (n), исходя из этого становится понятно, почему ткань гаплоидна. У цветковых, в отличие от голосеменных, эндосперм триплоиден (3n).

Фитонциды

Фитонциды (от греч. phyton - растение и лат. caedo - убиваю) - образуемые растениями, биологически активные вещества, убивающие или приостанавливающие размножение других организмов, главным образом - микробов. Обычно выделяются растениями в газообразном виде, к примеру, аллицин у лука и чеснока. Наличие фитонцидов играет крайне важную роль в формировании устойчивости растения к грибным заболеваниям.

Фитонциды имеют медицинское значение, из них изготавливаются некоторые препараты. За лето гектар лиственного леса выделят 2 кг фитонцидов, хвойного - 5 кг, можжевельника - 30 кг! Санатории часто располагаются в сосновых борах, где наблюдается повышенная концентрация фитонцидов. Вдыхание такого воздуха очень полезно при заболеваниях дыхательной системы инфекционной природы (когда возбудителями являются бактерии, грибы).

Значение голосеменных

Трудно переоценить значение голосеменных для человека, они очень важны. Голосеменные - источники высококачественной древесины, продуктов ее переработки. Являются звеном в цепи питания (продуцентами), основой многих биоценозов. Хвойные растения в больших количествах выделяют фитонциды, имеющие медицинское значение. Из смолы хвойных получают канифоль, скипидар, лаки. Кедровых орехи - это семена нескольких видов растений из рода сосна, которые употребляют в пищу.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Растения занесенные в Красную книгу Саратовской области

Первое издание книги вышло в 1996 году, а второе увидело свет в 2006 году. В него вошли 286 видов растений, из которых 1 лишайник, 14 мхов, 3 плауна, 10 папоротников, 2 вида голосеменных и 256 – покрытосеменных растений, а также 20 видов грибов.

Среди них есть древесные и кустарниковые виды, такие как береза пушистая, ракитник австрийский, кизильник черноплодный.

Среди них много лекарственных– адонисы волжский и весенний, дягиль лекарственный, цикута ядовитая.

Редкими стали многие декоративные виды (борец северный, лук Регеля, ветреница лесная, спаржа Палласа и мутовчатая, курчавки отогнутая и кустарниковая, 11 видов астрагалов, в том числе числе волжский, лисий, пузырчатый, пушистоцветковый и свернутый, белокрыльник болотный (калла), колокольчики жестковолосистый, персиколистный и широколистный, васильки угольный, русский, казахский и Талиева, золототысячник красивый, а также все дикорастущие орхидеи региона – венерин башмачок настоящий, пальчатокоренники Фукса, мясо-красный и балтийский и оригинальное растение степи – ежовник меловой.

В Красную книгу Саратовской области попали такие папоротники, как кочедыжник женский, гроздовник полулунный и другие.

Здесь можно обнаружить некоторые дикорастущие злаки – чий блестящий, змеевка растопыренная.

Кликнув по каждому из растений перечисленных ниже вы откроете для себя массу информации о них, начиная с описания, свойств, состава, применения и заканчивая ознакомление сможете рассмотреть их фото, фотографии, картинки:

Ниже приведен полный список грибов, лишайников и растений, занесенных в Красную книгу Саратовской области, с указанием категории статуса редкости. Растения, отмеченные звездочкой, занесены в Красную книгу России.

Категории статуса редкости видов (подвидов) дикорастущих растений, занесенных в Красную книгу Саратовской области (далее именуются - таксоны), определяются следующим образом:

1- находящиеся под угрозой исчезновения. Таксоны, численность растений которых уменьшилась настолько или число их местонахождений сократилось до такого уровня, что в ближайшее время они могут исчезнуть.

2- сокращающиеся в численности. Таксоны с постоянно сокращающейся численностью, которые могут в короткие сроки попасть в категорию находящихся под угрозой исчезновения:

3- редкие. Таксоны с естественной невысокой численностью, встречающиеся на ограниченной территории (акватории) или спорадически распространенные на значительных территориях (акваториях), для выживания которых необходимо принятие специальных мер охраны: узкоареальные эндемики или связанные со специфическими условиями произрастания (выходами известняков или др. пород, засоленными почвами и др.)

4 - неопределенные по статусу. Таксоны, которые, вероятно, относятся к одной из предыдущих категорий, но достаточных сведений об их состоянии в природе в настоящее время нет, либо они не полностью соответствуют критериям других категорий, но нуждаются в специальных мерах охраны.

Биология

В северных регионах России, Краснодарском крае и Крыму распространены голосеменные растения. Их многообразие обусловлено тем, что они являются самыми древними. Внешне различные виды сильно отличаются между собой. Яркие представители — класс хвойных. У этой группы не образуются цветки и плоды.

Особенности и классификация

Семейство голосемянных всегда выделяли в отдельный класс, которые находится в рамках семенных растений. Сейчас его относят к сосудистым формам. Они включаются в себя хвойные виды.

Несмотря на то что рассматриваемый класс сильно отличается от других групп, есть некое сходство. Существуют определённые факты, которые доказывают, что покрытосеменные растения в процессе эволюции произошли от голосеменных.

Это обнаружилось, когда провели сравнительный анализ ископаемых остатков. Кроме того, некоторые исследования окаменелостей, заполненных ДНК, указывают на возможное отношение к монофилетической группе.

Сейчас семенные растения подразделяют 5 отдельных классов:

гинкговые;
хвойные;
гнетовые;
цветковые;
цикадовые, или саговниковые.

Цветковые разделяют ещё на 12 семейств. Их разнообразие очень велико. Всего сейчас насчитывается более тысячи видов.

Общая характеристика

Главная особенность голосеменных в сравнении с другими типами растений заключается в том, что есть семязачатки. Через определённое время они превращаются в семя, но нет ни цветка, ни плода.

Голосеменные являются самыми древними растениями на Земле. Появление первых представителей этого класса датируется девонским периодом. Предками считаются папоротники. Пик развития приходится на палеозойскую эру.

Рассматриваемый класс в основном состоит из деревьев и кустарников. Особенностью всех видов заключается в том, что они вечнозелёные. Но также есть лианы и листопадные деревья.

Лист голосеменных может иметь различную форму:

двулопастную;
игольчатую;
разветвлённую;
чешуевидную;
перистую.

Внутри чешуевидных листов семяпочки расположены внутри. У хвойных деревьев из них создаётся спиралевидная шишка, где и происходит созревание двудольных семян.

Шишки могут быть как мужскими, так и женскими. В мужской выполняется формирование пыльцевого зерна. Оно путём ветряного переноса попадает на женскую

Ниже представлены отличия голосеменных и покрытосеменных растений. Таблица помогает наглядно оценить разницу.

Признак	Покрытосеменные	Голосеменные
Количество видов	Примерно 300 000	Около 800
Жизненные формы	Деревья, кустарники, полукустарники, трава	Деревья, кустарники
Проводящие ткани	Присутствуют ситовидные трубки	Многие виды не имеют сосудов
Форма листьев	Круглая, овальная, яйцевидная и др.	Хвоинки или чешуи
Генеративные органы	Цветок	Спорангии
Скорость образования зародыша	Несколько недель	Около двух лет

Основное отличие заключается в отсутствии цветочных форм и защитного слоя возле семян. Кроме того, голосеменные растения могут быть только древесного и кустарникового видов.

Вегетативные и генеративные органы

К генеративным и вегетативным органам относят надземную зелёную часть и корневую систему. Последняя имеет большое количество корней, среди которых явно выделяется один основной и множество второстепенных. Дерево также имеет и маленькие корешки, отходящие от боковых частей.

Корневая система выполняет такие функции:

Обеспечивает жёсткое закрепление дерева в грунте.
Поглощает из земли все необходимые элементы и воду.
Перемещает растворенные в жидкости минералы к побегу.
В некоторых случаях запасает питательные вещества.

Побег тоже является органом. Он имеет почки, листья и стебель. Функции побегов заключаются в следующем:

Дыхание, газообмен, фотосинтез и температурная регуляция.
Обеспечение связи между корневой системой и листьями.
Благодаря почкам появляются новые побеги.

У голосеменных и покрытосеменных видов идентичные вегетативные органы. Но генеративные сильно отличаются. Они предназначены для размножения. В покрытосеменных главной частью является цветок. Большинство голосеменных имеют шишки. Самый наглядные примеры — сосна и ель.

Строение шишки

Шишками называют видоизменённые побеги, которые покрываются чешуёй. Их подразделяются на мужские и женские, так как половые клетки отличаются.

Есть также однодомные растения. У них женские и мужские шишки расположены на одном дереве. У двудомных голосеменных они находятся на разных видах. Но всё же большинство представителей этого класса являются однодомными.

В женских шишках каждая чешуйка имеет по 2 семяпочки. С их помощью появляются гаметы — яйцеклетки. У мужских есть пыльцевые мешочки, где происходит формирование спермий — половых клеток.

Размножение происходит при помощи семян. Они не имеют защитной оболочки, как это устроено у класса покрытосеменных. Опыление мужскими спермиями выполняется ветром. Оплодотворённые семяпочки превращаются в семена, из которых вырастает новое дерево.

Основные ткани

Каждая отдельная часть любого растения состоит из различных тканей. Это касается и класса голосеменных.

Есть такие виды тканей у растений:

Покровные. Они необходимы для выполнения защитной функции. Подразделяются на корку, эпидерму и пробку. Эпидерма полностью покрывает всё растение. В её структуре есть устьица, предназначенные для газообмена. У неё также может быть и дополнительный слой защиты, состоящий из воска. Пробка появляется на корнях, стволе и ветках. Корка является покровной тканью, которая состоит из отмерших клеток. Они и формирует кору.
Механическая. С её помощью обеспечивается прочность стебля. Эта ткань подразделяется на колленхиму и склеренхиму. Последняя состоит из отмерших клеток. Колленхима представлена живыми волокнами, которые имеют утолщённую оболочку. Механическая ткань является частью проводящей.
Основная. Она служит основой для всех составляющих растения. Наиболее важным видом является ассимиляционный. Из него формируются листья. Эта ткань содержит большое количество хлоропластов, благодаря чему и происходит фотосинтез.
Проводящая. Её подразделяют на флоэму и ксилему. Она находится в ветках и стволе. Проводящая ткань обеспечивает транспортировку влаги и питательных веществ ко всем частям растения.
Образовательная. Из неё происходит формирование всех других частей голосеменных.
Раневая. Появляется в месте повреждений ствола и веток.

Голосеменные растения являются основой для лесозаготовки. В России под эти виды отведены огромные площади. Особенно большие территории заняты кедровой сосной. Такие леса дают пищу животным, производят кислород, и сохраняют температурный режим планеты. Человек их использует в качестве сырья для промышленности.

Читайте также: