Отдел Голосеменные растения
Общая характеристика голосеменных. Голосеменные — исключительно наземные вечнозелёные, реже листопадные деревья, кустарники, лианы. Голосеменные имеют корень, стебель и листья. Они образуют семена, с помощью которых размножаются и распространяются.
Голосеменные — это очень древняя группа высших семенных растений, появившаяся около 350 млн лет назад. Своего расцвета они достигли около 150 млн лет назад. Тогда голосеменные господствовали среди наземных растений нашей планеты. Из современных голосеменных в нашей стране наиболее распространены хвойные. К ним относятся ель, сосна, пихта, лиственница, кедр, можжевельник, кипарис и др.
Хвойные растения
Широкое распространение голосеменных связано с особенностями их жизненного цикла и наличием семени.
Спорофит голосеменных — жизнеспособное растение, хорошо приспособленное к условиям существования. Мужские и женские гаметофиты, развивающиеся на нём, очень мелкие и полностью зависят от спорофита. Очень важно, что у подавляющего количества видов голосеменных мужские гаметы доставляются к женским по специальному образованию — пыльцевой трубке. В связи с этим отпадает необходимость в капельно-жидкой среде, и голосеменные могут заселять территории с очень сухим климатом. Наличие семян даёт этим растениям ещё одно огромное преимущество перед споровыми. В отличие от спор семена имеют запас питательных веществ, а зародыш будущего растения, находящийся внутри семени, хорошо защищён от неблагоприятных условий. Эти семена лежат открыто, прикрываясь иногда только чешуями, отсюда и название — голосеменные.
Жизненный цикл. Рассмотрим жизненный цикл голосеменных на примере сосны.
Весной на молодых ветвях сосны видны маленькие шишки двух видов: зеленовато-жёлтые, собранные тесными группами у оснований молодых побегов, и красноватые, расположенные поодиночке на их вершинах. Каждая шишка состоит из оси и сидящих на ней чешуй.
Ветка сосны
На чешуях зеленоватых шишек развиваются по два пыльцевых мешочка. В них созревает пыльца, представляющая собой мужской гаметофит. Оболочка каждой пылинки имеет два пузырька, наполненные воздухом. Такие пылинки ветер может переносить на большие расстояния. Красноватые шишки сосны расположены на тех же деревьях, что и зеленовато-жёлтые. На каждой чешуе развивается по два семязачатка, в которых находятся женские гаметы (яйцеклетки). Созревшая пыльца разносится ветром и попадает на женские шишки, происходит опыление. На женских шишках пыльца прорастает в пыльцевую трубку, в которой образуются неподвижные мужские гаметы — спермии. В семязачатках происходит оплодотворение. Из зиготы развивается зародыш, из всего семязачатка — семя, а шишки растут и древеснеют. Сначала они зелёные, затем коричневые.
Жизненный цикл сосны
Семена сосны созревают через полтора года после опыления, а высыпаются из шишек почти через два года. В семенах голосеменных растений имеется ткань, содержащая запас питательных веществ. Это эндосперм (от греч. эндос — внутри и сперма — семя), окружающий зародыш. Таким образом, у голосеменных зародыш будущего растения образуется внутри семени, находящегося на поверхности чешуй женской шишки.
Семя сосны
Разнообразие хвойных растений. Хвойные леса России образованы разными видами ели, пихты, сосны и лиственницы. Общая площадь хвойных лесов нашей страны превышает 500 млн га, а запас древесины в них составляет 5,8 млрд м3. Расчётная лесосека (объём безопасной вырубки) в России составляет около 1 млрд м3 древесины. Древесина хвойных не только используется для строительства и изготовления мебели, но и является сырьём для производства бумаги, спирта, пластмассы, канифоли, скипидара и многих 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.
Хвоя
Сосна 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, на 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. 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.
Молодые ветви сосны имеют мелкие чешуйчатые бурые листочки, в пазухах которых сидят очень короткие побеги, несущие, в зависимости от вида, пучки из 2, 3, 5 (реже 4 или 8) хвоинок. Соответственно количеству хвоинок в пучке различаются двух-, трёх- и пятихвойные сосны. Так, у сосны обыкновенной на каждом из этих побегов развиваются по два сизо-зелёных игловидных листа, т. е. по две хвоинки. Хвоинки живут 2—3 года, а затем опадают вместе с коротким побегом. При благоприятных условиях сосна обыкновенная достигает 30—40 м в высоту и живёт до 350—400 лет.
Пятихвойную сосну сибирскую называют в Сибири кедром, хотя настоящие кедры растут только в горах Северной Африки, на востоке Средиземноморья и в Гималаях. Из её семян, называемых кедровыми орехами, получают пищевое кедровое масло. Ель отличается от сосны не только внешним видом. Она теневынослива, в густом лесу у неё сохраняются и нижние ветки. В еловых лесах царит полумрак из-за сомкнутых крон. Под деревьями нет подлеска и очень мало травы. Лишь зелёные мхи или сплошная подстилка из опавшей хвои покрывают почву.
Сосна сибирская
Ель хорошо растёт только на богатой питательными веществами, хорошо увлажненной почве.
Крона у ели пирамидальной формы. Короткие и остроконечные хвоинки сидят поодиночке, оставаясь на ветвях 5—7 лет. У ели тоже образуются два типа шишек: мужские и женские.
Фиолетово-красные или зеленоватые молодые женские шишки, появляющиеся на концах прошлогодних побегов, торчат вертикально. Зрелые шишки свисают вниз, созревают они поздно осенью в первый год жизни. После высевания семян они опадают. Семя у ели крылатое. Живёт ель до 250 лет, достигая 40 м в высоту.
Ель
Лиственница широко распространена в нашей стране, особенно в Сибири. Это очень светолюбивая и холодостойкая порода. Она может расти на сухих песках, каменистых и заболоченных почвах. Хвоинки лиственницы светло-зелёные, мягкие, не имеющие плотной кожицы. Из хвойных деревьев нашей страны только лиственница ежегодно сбрасывает хвою. Живёт она до 400—500 лет, достигая 30 м в высоту и 2 м в диаметре. Древесина лиственницы твёрдая, тяжёлая и практически не гниёт в воде. Она используется для строительства мостов, крепления штолен в шахтах, изготовления телеграфных столбов.
Пихта — крупное, иногда огромное дерево с прямым стволом. Некоторые экземпляры достигают 60—100 м в высоту и 2 м в диаметре. Листья вегетативных, не несущих шишек побегов мягкие, плоские, с двумя светлыми полосками, в которых расположены устьица. Листья побегов, несущих шишки, четырёхгранные, с беловатыми полосками (и следовательно, с устьицами) на всех четырёх сторонах. Шишки располагаются обычно на концах прошлогодних побегов, созревают в первый год. Семена довольно крупные, с крылом. В коре пихты накапливается смола, используемая в медицине и технике. Из хвои и молодых веток пихты сибирской получают пихтовое масло, которое применяют при производстве синтетической медицинской камфоры. Древесина пихты — ценное сырьё для целлюлозно-бумажной промышленности.
Можжевельник — небольшое деревце или кустарник. Растёт в еловых и сосновых лесах, листья игольчатые. Чешуйки женских шишек мясистые, сочные, срастаются вместе, образуя шишкоягоду, созревающую два года. Можжевельник растёт медленно, он очень долговечен, живёт до 2 тыс. лет. В настоящее время он стал редкостью в наших лесах и нуждается в охране.
Можжевельник
Значение голосеменных. Как и другие зелёные растения, голосеменные образуют органические вещества, усваивают углекислый газ из воздуха и выделяют кислород. В хвойных лесах нашей страны (называемых тайгой) наибольшую площадь занимают леса из лиственницы, затем сосны и ели. Древесина лиственницы отличается особой прочностью и долговечностью, она устойчива к гниению. Древесину сосны и ели используют как ценный строительный и поделочный материал. С помощью химической обработки из древесины сосны получают искусственные волокна, подобные шёлковым нитям.
Из древесины изготовляют бумагу, спирт, пластмассы и т. д. Голосеменные растения — ценное сырьё для многих отраслей промышленности. Так, кедровое масло, скипидар, канифоль, каротин, витамин С тоже продукты хвойных растений. Хвойные растения — лиственницу, ель, можжевельник, тую — широко используют в озеленении населённых пунктов.
1. Выполните интерактивное задание.
2. Выполните интерактивное задание.
3. Выполните интерактивное задание.
4. Выполните интерактивное задание.
5. Ответьте на вопросы теста.
Текст: Биология. 7 класс. Базовый уровень. Пасечник В. В., Суматохин С. В., Гапонюк З.Г., Швецов Г.Г./ Под ред Пасечника В. В.