Голосеменные растения. Общая характеристика и значение в природе

Глава 2. Многообразие растительного мира

Хвойные леса России образованы разными видами ели, пихты, сосны и лиственницы. Общая площадь хвойных лесов пашей страны превышает 500 млн га, а запас древесины в них составляет 5,8 млрд м 3 . Расчётная лесосека (объём безопасной вырубки) в России составляет около 1 млрд м 3 древесины. Древесина хвойных используется не только для строительства и изготовления мебели, но и является сырьём для производства бумаги, спирта, пластмассы, канифоли, скипидара и других материалов.

Характерные признаки хвойных

Листья у большинства хвойных узкие, игольчатые - так называемая хвоя. У некоторых видов, например у кипариса, листья чешуйчатые. Хвоя имеет плотную кожицу, покрытую восковидным веществом, поэтому растения испаряют мало воды и хорошо приспособлены к неблагоприятным условиям. Большинство хвойных - вечнозелёные растения, но есть среди них и листопадные, например лиственница. Хвойные растения широко распространены на территории нашей страны.

Сосна (рис. 36) светолюбива. В сухих сосновых лесах (борах) всегда светло. Там стоят высокие, стройные, как колонны, деревья, на которых ветви остались только вблизи вершин, поэтому они пропускают много света. А на открытых местах сосны раскидистые. Сосны неприхотливы. Их можно встретить на песках, па болотах, в меловых горах и даже на голых скалах, в трещинах которых они укореняются.

Весной на молодых ветках можно видеть маленькие шишки двух типов: зеленовато-жёлтые мужские и красноватые женские. Через два года после оплодотворения из женских шишек высыпаются семена. У большинства видов сосны они имеют плёнчатые крылышки, благодаря которым могут распространяться ветром.

У зародыша сосны семядолей не одна и не две, как у цветковых растений, а гораздо больше - 4-7. Всходы сосны имеют своеобразный вид. Это маленькие растеньица, у которых стебелёк короче спички и не толще обыкновенной швейной иглы. На верхушке стебелька - пучок лучеобразно расходящихся во все стороны очень тонких иголочек-семядолей.

Молодые ветви сосны несут мелкие чешуйчатые бурые листочки, в пазухах которых сидят очень короткие побеги. На каждом из этих побегов у сосны обыкновенной развиваются по два сизозелёных игловидных листа, т. е. по две хвоинки. Хвоинки живут 2-3 года, а затем опадают вместе с коротким побегом. Поэтому опавшие хвоинки соединены по две. При благоприятных условиях сосны достигают 30-40 м в высоту и живут до 350-400 лет.

Одни из самых распространенных представителей царства растений - это хвойные. Они растут почти по всей территории суши, но в основном в умеренном климатическом поясе. Хвойные растения широко используются человеком и очень важны для его жизни. Кроме того, что они являются основным поставщиком кислорода на Земле, хвою применяют в косметологии и медицине, древесина идет на изготовление мебели и строительство домов, а декоративные виды используют в садоводстве и парковом искусстве. Все представители этого класса сильно отличаются от остальных, так как обладают целым рядом особенностей.

Характеристика хвойных растений

К этому классу относится около 600 видов. Некоторые из них широко распространены, другие же встречаются довольно редко. Назвали так эти растения потому, что листья почти у всех из них видоизменены в иглы, называемые хвоей. А в ботанике их относят к классу голосеменных. Все они характеризуются тем, что семена развиваются у них в шишках. Чем же еще класс хвойных растений отличается от остальных?

• Это самые древние представители растительного царства. Остатки их находят в пластах, принадлежащих каменноугольному периоду. Причем распространены они были тогда даже за северным полярным кругом.
• Почти все современные хвойные - это деревья. И строение их также отличается от всех остальных. Они имеют один ствол с отходящими от него в разные стороны побегами.

• Многие представители хвойных растений - долгожители. Сейчас существует сосна североамериканская, возраст которой почти пять тысяч лет, а мамонтовое дерево живет около 3000 лет.
• По размерам хвойные растения также относятся к рекордсменам. Самое высокое дерево в мире - это секвойя. Ее высота может достигать более 110 метров. Толщина ствола у хвойных также поражает своими размерами: у мексиканского болотного кипариса и мамонтового дерева она доходит до 12-16 метров.
• К особенностям всех хвойных относится также наличие смолы в их древесине. Она густая, обладает сильным запахом и целебными свойствами.
• Все представители хвойных так или иначе используются человеком и являются одними из самых нужных растений на Земле.

Внешний вид

В основном к этому классу относятся деревья, но есть и древовидные кустарники. Почти все хвойные растения вечнозеленые, только некоторые менее распространенные виды сбрасывают листья. Отличить представителей этого класса от остальных довольно легко по особому строению листьев. Почти все из них изменены в хвою - игловидные побеги или плоские чешуйки. Они имеют небольшую поверхность и испаряют мало воды. Это дает возможность таким растениям зимой не сбрасывать листья. Кроме того, особенности географического распространения хвойных объясняют другие особенности их листьев. Они расположены на ветвях по спирали и имеют темно-зеленый цвет. Это дает им возможность улавливать рассеянный солнечный свет, ведь растут хвойные в основном в северных и умеренных широтах. Почти все такие растения имеют плотный древесный ствол, но тонкую кору. Корень у них мощный стержневой с боковыми ответвлениями. Это нужно, чтобы растение могло доставать воду с большой глубины и удерживаться в гористой и песчаной местности.

Распространение хвойных растений

В основном они растут при умеренном климате. Для их жизнедеятельности необходимо достаточное увлажнение почвы. Поэтому в северных и умеренных широтах распространены хвойные леса. Отдельные представители их встречаются даже близко с границей вечной мерзлоты. Дальнейшему их продвижению на север препятствует невозможность добывать воду в таких условиях. В теплых же широтах они встречаются только в горах, где не очень жарко.

В основном все хвойные растения сосредоточены вблизи бассейна Тихого океана, где условия для них наиболее благоприятны. Большинство из них распространено в северном полушарии, но встречаются они также в Австралии, Новой Зеландии и Южной Америке. Можно сказать, что в каждом уголке Земного шара имеются хвойные растения.

Названия самых распространенных родов

• Сосна.
• Кедр.
• Пихта.
• Лиственница.
• Секвойя.
• Кипарис.
• Можжевельник.

Хвойные растения для сада

Многие садоводы используют их в оформлении участка. Даже обычная ель или сосна, принесенная из леса, может украсить сад. Но лучше приживаются декоративные виды, выращенные в питомнике. Богатство и разнообразие оттенков и размеров хвойных растений позволяет украсить любой участок. Даже для маленькой клумбы найдутся карликовые виды, а высокорослые деревья придают саду, особенно на большой площади, необычный вид и великолепие. Наиболее распространенные хвойные растения для сада - это ель и сосна. Их можно использовать в качестве живой изгороди и бордюров. Сосна прекрасно переносит обрезку и можно придать ей любую форму. Растения среднего размера - туя шаровидная, можжевельник и кипарисовик - тоже очень востребованы, так как смотрятся красиво на любом участке. Клумбы же можно украшать стелющимися сортами можжевельника и другими карликовыми видами.

Ответы к школьным учебникам

Исключительно древесные формы - деревья, кустарники и лианы; в стволах на поперечном срезе различают кору, древесину и сердцевину;

Листья разнообразны как по внешнему виду, так и по строению; у хвойных - игольчатые (хвоинки), у других - похожи на листья папоротников или пальм;

Корни хорошо развиты; у некоторых с микоризой;

При размножении образуются семена - многоклеточные образования, содержащие зародыш и значительный запас питательных веществ;

В жизненном цикле господствует спорофит; мужской и женский гаметофиты потеряли самостоятельность и живут на спорофите.

3. Какие растения относятся к хвойным?

Отдел голосеменных растений содержит классы: Саговниковые, Гингковые, Хвойные и Гнетовые (включающие группу Эфедовые). К классу саговниковых относят саговник поникающий, завитой, Туара, гребневидный, Румора, неколючий, средний; стангерию и лепидозамию.

Типичные представители класса гнетовых - эфедра, вельвичия и гнетум.

Класс хвойных представлен большим количеством форм: ель, лиственница, сосна, пихта, секвойя, туя, кипарис, можжевельник, агатис и др.

Единственным современным представителем класса гинкговых является гинкго двулопастный.

4. Назовите особенности строения хвойных.

Хвойные имеют такие особенности строения:

Корень обычно стержневой, от которого отходят боковые; кроме длинных корней имеются короткие, сильно разветвленные корни, они часто содержат микоризу;

Стебель включает кору, древесину и слабо выраженную сердцевину;

В коре и древесине имеются смоляные ходы (каналы), заполненные эфирными маслами и смолой, выделяемыми выстилающими канал клетками;

У большинства в стволе имеются кольца прироста древесины, обусловленные сезонной периодичностью активности камбия; по числу колец на распиле дерева можно определить его возраст;

Листья своеобразны: у листопадных видов (лиственница и некоторые другие) они мягкие, плоские, располагаются спирально или пучками; у большинства видов листья вечнозеленые, жесткие, игольчатые по форме и очень разной длины.

Так, у североамериканской сосны болотной они достигают 45 см в длину, покрыты слоем кутикулы; клетки эпидермы имеют сильно утолщенные стенки. Под эпидермой лежат 1-3 слоя толстостенных клеток, играющих роль своеобразного наружного скелета. Устьица глубоко погружены в ткань листа, что уменьшает испарение воды.

Древесина голосеменных (в частности, хвойных) состоит из трахеид - мертвых веретенообразных клеток с толстостенными оболочками, выполняющих проводящую и опорную функции. Паренхимы в древесине очень мало или она совсем отсутствует. У многих видов в древесине и коре имеются смоляные каналы, заполненные смолой, эфирными маслами и другими веществами. Испарения этих веществ создают характерный аромат хвойного леса.

6. Опишите процесс размножения сосны.

Пыльца - мужской гаметофит с гаметами - спермиями попадает на женскую шишку с помощью ветра и прилипает к смоле. Пыльцевое зерно прорастает, спермий по пыльцевой трубке достигает яйцеклетки (яйцеклетка и эндосперм - это женский гаметофит) и сливается с ней (у сосны между опылением и оплодотворением проходит 12-14 месяцев). После оплодотворения женские красные шишки заклеиваются смолой и начинают расти, сначала превращаясь в зеленые, а потом в деревянистые коричневые. Соединяясь, спермий и яйцеклетка образуют клетку с диплоидным набором хромосом - зиготу, первую клетку спорофита. После оплодотворения яйцеклетки из семязачатка развивается семя с запасом питательных веществ, которое одето защитными оболочками. У сосны семена созревают через 1,5 года, высыпаются и разносятся ветром через 2 года после опыления.

7. Что такое семя? Чем семя отличается от споры?

Семя - высокоспециализированный орган размножения и расселения растений по земной поверхности. Семя защищает зародыш от неблагоприятных воздействий внешней среды, обеспечивает его питательными веществами на ранних этапах развития. В отличие от споры, семена многоклеточны, содержат значительное количество питательных веществ; имеют тройную природу: эндосперм гаплоиден - это часть женского гаметофита; зародыш диплоиден - это дочерний спорофит; семенная кожура диплоидна - это материнский спорофит.

8. Как устроены мужские и женские шишки сосны?

Мужские шишки расположены у основания молодых побегов. Они имеют ось, к которой прикреплены чешуйки. На нижней стороне чешуек находятся по два пыльцевых мешка, в них образуются микроспоры (мужские споры) с одинарным (гаплоидным) набором хромосом. Из микроспор формируются мужские га- метофиты - пыльцевые зерна, несущие спермии.

Маленькие красноватые женские шишки, сидящие на верхушках молодых побегов, тоже состоят из оси, на которой расположены чешуйки. Чешуйки женских шишек попарно срастаются, и между ними развивается семязачаток. В нем берет начало гаплоидная мегаспора (женская спора). В результате ее многократного деления образуется женский гаметофит - яйцеклетка и эндосперм, впоследствии питающий зародыш.

Голосеменные растения являются основой растительного покрова ряда биогео- графических зон нашей планеты, например сибирской тайги. Они поставляют в атмосферу Земли значительное количество кислорода. В России около 90% лесов представлены различными видами голосеменных растений. Семенами сосен и елей питаются многие птицы (клесты) и млекопитающие (белки и другие мелкие грызуны).

Ю. В чем заключается хозяйственное значение голосеменных растений?

Хвойные широко используются в хозяйственной деятельности человека. Например, сосна наиболее широко используется как сырье для целлюлозно-бумажной промышленности. Кроме того, из сосны получают бумагу, картон, скипидар, канифоль, ацетатные волокна. В прежние времена так называемые корабельные сосны, имеющие длинный прямой ствол, использовались в кораблестроении. Особой прочностью и долговечностью отличается древесина лиственницы, которая устойчива к гниению. Очень прочна и красива древесина тиса, не содержащая смоляных ходов, и кипариса. К кипарисовым относится секвойя, или мамонтово дерево, отличающаяся исключительной долговечностью. Некоторые деревья достигают высоты 80-100 м, их возраст насчитывает 3-4 тыс. лет. Секвойя обладает самой ценной древесиной (красное дерево) и употребляется как строительный и столярный материал.

Кедровые орешки (семена кедровой сосны) идут в пищу, из них получают масло.

Представители класса саговниковых также издавна использовались человеком в пищу. Название «хлебное дерево» отражает употребление сердцевины саговниковых как источника крахмала для приготовления особого продукта - саго. Употребляются в пищу и семена саговниковых. В медицине также используют голосеменные растения. Например, шишко-ягоды можжевельника обладают лекарственными свойствами, а эфирные масла очищают воздух от микробов, т. е. обладают бактерицидными свойствами.

Голосеменные относятся к семенным растениям. В отличие от покрытосеменных они не образуют цветков и плодов, а их семена лежат «голо» на внутренних сторонах чешуек шишек. Шишка является видоизмененным побегом с чешуевидными листьями.

Для хвойных характерны особенные листья, которые называют хвоей. Они похожи на иголки, покрыты кутикулой, а устьица глубоко погружены в ткань листа. Всё это служит приспособлением для уменьшения испарения. В среднем каждая хвоинка живет несколько лет.

Ткани стебля голосеменных лучше дифференцированы, чем у папоротников. Есть кора и древесина, однако сердцевина слабо выражена, а проводящая ткань состоит из трахеид. У голосеменных развит камбий и вторичная древесина, поэтому их стволы достигают существенных размеров.

У хвойных деревьев в стволах есть смоляные ходы. Это межклеточные полости, в которые выстилающими их клетками выделяются смолы и эфирные масла. Эти вещества препятствуют проникновению насекомых и бактерий.

В отличие от высших споров растений, высшие семенные растения (голосеменные и покрытосеменные) в процессе эволюции дальше зашли на сушу. Их процесс размножения не зависти от наличия воды. Так пыльца голосеменных растений переносится ветром, а оплодотворение происходит при помощи пыльцевой трубки.

Сосна

Сосна широко распространена в Северном полушарии, особенно в умеренном климате. Это нетребовательное к почве дерево, но требовательное к свету (является светолюбивым). Сосну можно встретить не только в хвойных лесах, но и на болотах, скалах, песках. При этом в зависимости от условий произрастания, сосна выглядит по-разному. Так в лесу у сосны сильно развивается главный корень, он уходит вглубь. На открытой местности развиваются боковые корни, занимая большую площадь у поверхности. Сосны, растущие в лесу, выше, чем растущие на открытой местности, они достигают высоты около 40 метров. Однако в лесу у сосен нижние ветви отмирают из-за недостатка света. Сосна, растущая на открытой местности, имеет более раскидистую форму, ее ветви начинаются в нижней части ствола.

Длительность жизни сосны около 300 лет.

Размножение сосны

На побегах сосны весной образуются мужские и женские шишки.

Мужские шишки собраны в группы, напоминающие соцветия, имеют желтовато-зеленый цвет и вырастают у основания побегов. В группе мужские шишки находятся близко рядом друг с другом. На нижней стороне каждой чешуйки развивается 2 пыльцевых мешка. В них происходит созревание пыльцы. Пыльца голосеменных гаплоидная, т. е. имеет одинарный набор хромосом. У пыльцевого зерна сосны есть два воздушных мешка. Это является приспособлением для переноса пыльцы ветром.

Женские шишки сосны более крупные, имеют красноватый цвет, растут по отдельности, а не группами. Женские шишки вырастают на верхушках побегов. На каждой чешуйке шишки развивается по 2 семяпочки. Семяпочки по-другому называют семязачатками .

В конце весны или начале лета происходит опыление. Пыльца высыпает из мужских шишек и разносится ветром. При этом некоторые из пыльцевых зерен попадают на чешуйки женских шишек. После этого чешуйки смыкаются и склеиваются смолой.

После опыления женская шишка растет и одревесневает. При этом оплодотворения не происходит. Лишь через год пыльца прорастает и дает начало мужскому гаметофиту. Одна его клетка называется вегетативной , она развивается в пыльцевую трубку. Другая клетка называется генеративной , из нее образуются два спермия. Пыльцу называют микроспорой .

Семяпочка представляет собой макроспору , которая развивается в женский гаметофит, состоящий из яйцеклетки и эндосперма.

По пыльцевой трубке один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, в результате образуется зигота. В дальнейшем из нее развивается зародыш, имеющий корешок, стебелек, несколько семядолей и почечку. Из семязачатка формируется семя.

К концу созревания семени шишки сосны становятся темно-коричневыми. Семена созревают только к осени следующего года. Зимой чешуи шишек расходятся и семена выпадают из них.

Семена сосны имеют крыловидные отростки. Благодаря этому они легко разносятся ветром на большие расстояния.

Ель

В отличие от сосны, ель является теневыносливым растением. Ее крона растет от самого низа ствола и имеет пирамидальную форму. Поэтому еловые леса темные, травы в них почти не растут из-за недостатка света у поверхности земли.

Ель растет на плодородны почвах, в местах с достаточной влажностью.

Корневая система ели располагается ближе к поверхности почвы, хуже развита, чем у сосны. Поэтому ели не выносят сильных ветров, которые могут вырывать из почвы целые еловые посадки.

Если у сосен каждая хвоинка живет несколько лет, то у елей они живут до 9 лет. Хвоинки ели располагаются по одиночке.

Шишки ели более крупные, чем у сосны. Достигают 15 см в длину. Кроме того, от начала появления шишки до ее созревания проходит один год.

Ели живут до 500 лет.

Значение хвойных

Там, где много хвойных и смешанных лесов, существенна их роль в образовании кислорода и органического вещества.

Задерживая таяние снега, хвойные леса обогащают почву влагой.

Сосна выделяет особые летучие вещества, обладающие антибактериальным свойством, - фитонциды.

Велико значение хвойных и в жизни человека. С древних времен человек использует их древесину как строительный материал. Из древесины сосны изготавливали корабли. Древесину секвойи (красное дерево) используют как отделочный материал. Древесина лиственницы отличается устойчивостью к гниению. Из древесины ели изготавливают бумагу.

Хвойные используются в химической промышленности. Так из них получают скипидар, пластмассы, канифоль, лаки, спирты.

Семена сибирской кедровой сосны похожи на орешки. Они употребляются в пищу и из них изготавливают масло.

Шишки можжевельника похожи на ягоды. Их используют как лекарственное средство.

Среди хвойных есть декоративные растения.

Среди высших представителей растительного царства находится отдел Голосеменных растений. В этой статье вы узнаете, каковы особенности строения голосеменных растений, познакомитесь с их признаками, найдёте интересные факты о них.

Общая характеристика

Особенностью строения данного отдела растений является наличие семязачатков, которые в дальнейшем преобразуются в семя, но при этом цветок и плод отсутствуют.

Голосеменные растения являются одними из древнейших на планете. Произошли они от папоротников и первые представители данного отдела датируются поздним девонским периодом. Наибольшего пика развития они достигли уже в конце палеозойского периода.

Жизненные формы данного отдела, в основном, составляют деревья и кустарники. Отличительной характеристикой их является то, что все они вечнозелёные растения. Хотя встречаются виды листопадных деревьев и лиан.

Такой орган, как лист, у данных растений имеет разнообразные формы:

• чешуевидные;
• игольчатые;
• перистые;
• двулопастные;
• разветвлённые.

Семяпочки располагаются свободно внутри чешуевидных листьев. У семейства Хвойных они формируют спиралевидную шишку, в которой созревают двудольные семена.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Шишки хвойных растений бывают мужские и женские. В мужской шишке формируются пыльцевые зёрна, которые с помощью ветра переносятся на женскую шишку.

Классификация

• хвойные (55 родов, 560 видов);
• гнетовые (3 рода, 70 видов);
• саговниковые (20 видов);
• гинкговые (1 вид).

Самым распространённым классом являются Хвойные. Растут они на всех континентах планеты. У таких деревьев и кустарников листья чешуевидные или игольчатые. Сосуды в древесине отсутствуют, зато есть трахеиды (удлинённые древесные клетки). У всех представителей класса Хвойных выделяется смола, которая помогает заживлять древесные повреждения.

Класс Хвойных имеет семь семейств, самым распространённым из которых является семейство Сосновых. Примером голосеменных растений данного семейства выступают сосна, ель, пихта, лиственница. Не менее известно семейство кипарисовых (кипарис, можжевельник, туя).

Семейство Сосновые

Широко известны два вида данного семейства: сосна обыкновенная и ель европейская. Далее предлагаем вам описание самых известных деревьев, относящихся к сосновым.

Сосна - светолюбивое растение. Его крона расположена, в основном, на самой верхушке дерева. Высота достигает 50 метров. Листья игловидные, расположенные на укороченных побегах. Продолжительность жизни хвоинок - 2-3 года, после чего она опадает, заменяясь новой хвоей. Сосны неприхотливы к почве, могут произрастать в любых условиях, приспосабливаясь к ним. Так, на песчаных почвах корни дерева уходят в глубину, в болотистой местности - располагаются на поверхности.

Ель обыкновенная растёт в европейской части России. Для кроны характерна конусообразная форма. Это теневыносливое дерево, обитающее на глинистых почвах. Хвоя короткая, располагается на удлинённых побегах. Продолжительность жизни хвои - 7-9 лет, после чего происходит обмен.

Лиственница - хвойное дерево с опадающей хвоей. Она плоская, достаточно мягкая, поэтому на зиму опадает.

Пихта очень похожа на ель, но имеют хвоинки длиннее и не такие колючие. Шишки растут вертикально, как свечи.

Секвойя - самое высокое хвойное дерево, произрастающее в Северной Америке. Его высота может достигать 112 метров.

Рис. 3. Представители семейства хвойных.

Значение голосеменных растений

Чтобы детально разобраться со значением данных растений, предлагаем следующую таблицу:

Название	Значение в природе	Значение для человека
	– поглощают углекислый газ, выделяя при этом кислород; – выполняют климатообразующую функцию; – защищают почвы от эрозии; – источник питания и местожительства многих животных.	Изготовление мебели, используют в фармакологии, обустройство рекреационных зон.
		Строительный материал, ландшафтный дизайн.
		Изготавливают бумагу, источник витамина С, лекарственное растение, используют в ландшафтном дизайне.
Лиственница		Изготовление скрипок, строительный материал, ландшафтный дизайн.

Что мы узнали?

Голосеменные растения являются самыми древними на планете. От покрытосеменного отдела их отличает отсутствие цветка и защитного покрытия вокруг семени. Жизненные формы представлены древесными культурами и кустарниками. Самым многочисленным классом являются Хвойные. Листья у них видоизменены на хвою, которая является вечнозелёной. Представители семейства Сосновых широко используются как строительный материал и в фармакологии. Они отлично очищают воздух, обогащая его кислородом. С помощью данного материала можно вспомнить изученные темы по биологии за 6 класс, подготовиться к проверочной работе.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 3.9 . Всего получено оценок: 537.