Голосеменные растения

Название|Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) Класс|Хвойные (Pinopsida) Среда|Светлые хвойные и смешанные леса умеренного пояса; переносит бедные и сухие почвы Факты|Живёт 300–500 лет; хвоинки сохраняются 2–3 года, опадают постепенно — поэтому сосна «вечнозелёная»

Определение. Голосеменные

Голосеменные (отдел Gymnospermae) — семенные растения, у которых семяпочки и семена расположены открыто на чешуях шишек, не защищены завязью. Название происходит от греч. gymnos — голый, sperma — семя.

Отдел|Голосеменные (Gymnospermae) Классы|Хвойные, Гинкговые, Гнетовые, Саговниковые Наиболее богат видами|Хвойные (~600 видов) Примеры хвойных|Сосна, ель, пихта, лиственница, кедр, можжевельник, кипарис

Строение сосны

Сосна — дерево со стержневой корневой системой. Корни проникают глубоко в почву и образуют симбиоз с грибами (микориза) — грибные нити увеличивают площадь всасывания воды и минеральных солей в десятки раз.

Стебель — мощный ствол с чешуйчатой корой. В древесине хорошо различимы годичные кольца: весной клетки крупные (светлые), летом мелкие и плотные (тёмные). По количеству колец определяют возраст дерева.

Хвоинки — видоизменённые листья. Сидят попарно (у сосны) или по одной (у ели). Приспособления к экономии воды:

• Толстая восковая кутикула снаружи.
• Устьица погружены в углубления.
• Смоляные каналы — от насекомых-вредителей.

Термин|Хвоинка Что это|Видоизменённый лист голосеменного растения Адаптация|Малая площадь поверхности + восковой слой = минимум испарения в зимних условиях, когда корни не поглощают воду из мёрзлого грунта Исключение|Лиственница сбрасывает хвою на зиму — её хвоинки мягкие, плоские, без толстой кутикулы

Размножение: шишки и семена

Сосна размножается семенами, но в отличие от покрытосеменных семяпочки лежат открыто на деревянистых чешуях шишек.

Мужские шишки — мелкие, мягкие, жёлтые, собраны у основания молодых побегов. Созревают в мае — июне. Каждая чешуя несёт два пыльцевых мешка с пыльцой. Пыльца имеет два воздушных пузырька — летит далеко ветром.

Женские шишки — более крупные, сначала зелёные, потом деревенеют и становятся коричневыми. На каждой чешуе открыто сидят две семяпочки.

Процесс|Размножение сосны (упрощённый цикл) Шаг 1|Весна: мужские шишки рассеивают пыльцу ветром (опыление); пыльца попадает на чешуи женских шишек Шаг 2|Женские шишки закрываются, пыльца прорастает медленно — оплодотворение происходит только через 12–14 месяцев Шаг 3|Из семяпочки развивается семя с запасом питательных веществ (эндосперм) и зародышем Шаг 4|На третий год шишка созревает и открывается в сухую погоду; семя с крылышком разлетается ветром Шаг 5|Семя прорастает — вначале появляются 4–7 семядолей, затем хвоинки

Препарат|Продольный срез мужской шишки сосны Что видно|Чешуи с пыльцевыми мешками; пыльцевые зёрна двухклеточные с двумя боковыми воздушными пузырьками Увеличение|×100 Вывод|Воздушные пузырьки снижают плотность пыльцы — она может парить в воздухе неделями

Значение голосеменных

Хвойные леса (тайга) — крупнейший биом суши: 1/3 всех лесов планеты. Они поглощают CO₂ и выделяют O₂, регулируют круговорот воды, предотвращают эрозию почвы.

Древесина хвойных — основное сырьё для целлюлозно-бумажной промышленности, строительства и производства мебели.

Смола (живица) — защитная жидкость, вытекающая при повреждении ствола. Используется для производства скипидара, канифоли, лаков.

Кедровые орехи — семена сибирского кедра (сосны сибирской), богатые маслом и белком.

Явление|Почему ель — «вечнозелёная», а лиственница — нет Причина (ель)|Хвоинки покрыты толстой кутикулой, выдерживают морозы до −50°C; теряются постепенно, по одной, каждые 5–7 лет Причина (лиственница)|Хвоинки мягкие, тонкие, без толстого воскового слоя — промёрзли бы и были бы повреждены зимой; дерево сбросило их и «спряталось» Вывод|Вечнозелёность — не «правило» для хвойных, а одна из стратегий; лиственница выбрала другую

Жизненный цикл: отличие от споровых растений

В жизненном цикле голосеменных безраздельно господствует спорофит — взрослое дерево. Гаметофит редуцирован до нескольких клеток: мужской — пыльцевое зерно с двумя спермиями, женский — несколько клеток внутри семяпочки. Для оплодотворения не нужна вода: пыльцевая трубка прорастает прямо к яйцеклетке.

title: Почему голосеменные завоевали сушу лучше, чем папоротники chain:

• cause: Семя содержит запасы питания и плотную защитную оболочку effect: Зародыш переживает засуху и холод в состоянии покоя месяцами
• cause: Пыльцевая трубка заменяет плавающий сперматозоид — воды для оплодотворения не требуется effect: Голосеменные освоили засушливые континентальные районы, недоступные для папоротников outcome: Голосеменные господствовали на суше около 200 млн лет — до расцвета покрытосеменных

Видовое разнообразие голосеменных

Помимо хвойных (~600 видов), к голосеменным относятся три небольших класса.

Гинкго двулопастный (Ginkgo biloba) — «живое ископаемое», единственный вид своего класса. Существует без изменений около 200 млн лет. Листья веерообразные, желтеют осенью. Широко выращивается в Китае как священное дерево и лекарственное сырьё.

Саговники — тропические растения с кроной из перистых листьев, напоминающей пальму. Их возраст как группы — более 200 млн лет. Шишки некоторых саговников весят до 40–50 кг.

Гнетовые — необычная группа: у них, в отличие от остальных голосеменных, есть сосуды ксилемы, схожие с покрытосеменными. Пример — вельвичия удивительная, растущая в пустыне Намиб с двумя непрерывно растущими листьями; живёт до 2000 лет.

Важно! Отличия от покрытосеменных

⚠️ Главное отличие голосеменных: нет цветка, нет плода. Семена лежат голыми на чешуях шишки — без сочной оболочки, которую называют плодом у покрытосеменных.

⚠️ Сосновая «шишка» — не плод, а видоизменённый побег с семенами. Яблоко у яблони — плод, внутри него семена спрятаны в завязи. Разница принципиальная для систематики.