У голосеменных семена сразу попадают из открытых шишек в почву. У них нет специального слоя, который бы защищал зародыш, как у покрытосеменных. А вот для распространения у определённых видов появились крыловидные образования. Схема размножения голосеменных растений может быть разной, но зачастую она предполагает использование семян. Вегетативный способ практически не применяется.
Классификация голосеменных
Эти растения широко распространены по всей планете. Но классификация до сих пор полностью не стабилизирована. Зачастую их подразделяют на 6 классов:
- Гнетовые.
- Беннетитовые.
- Семенные папоротники.
- Саговниковые.
- Хвойные.
- Гинкговые.
Семенные папоротники на данный момент являются вымершими растениями. Науке они известны только в качестве ископаемых. Это переходная группа от папоротниковых к голосеменным.
В класс саговников входит примерно 20 видов. Они распространены в Америке, Африке, Австралии и Восточной Азии. Это медленнорастущие деревья, высота которых может достигать 20 метров. Длительность жизни — до 1000 лет. У этих растений обычно крупные листья, длина которых доходит до 3 метров.
Представители класса беннетитовых тоже полностью вымерли. У них были обоеполые шишки. Своим строением напоминали саговники.
В класс гинкговых входит только один вид растений — гинкго двулопастный. Это вечнозелёное дерево. В природе его высота может достигать 40 метров. Имеет пирамидальную, густую и ветвистую крону. Опыление происходит при помощи ветра.
Семена довольно большие. Если описать их кратко, то форме они напоминают костянку. Их часто используют в пищу. Ценность древесины приравнивается к хвойным породам. Гинкго двухлопастный широко распространён на юге Китая. К тому же его считают священным деревом, поэтому высаживают во всех ботанических садах. Это растение применяется и для изготовления лекарственных препаратов.
Наиболее многочисленным является класс хвойных. Он представлен 600 видами. Распространены в северном полушарии, образуя огромные хвойные леса. Самыми типичными представителями являются ель, сосна, пихта. Хвойные растения появились задолго до формирования современного рельефа.
Происхождение и особенности
Голосеменные растения появились примерно 350 млн лет назад. К началу мезозойской эры уже достигли своего расцвета.
Учёные предполагают, что голосеменные возникли в процессе эволюции от папоротников. У нового вида растений появились пыльцевые зёрна, необходимые для формирования семян, и семяпочки. Перед папоротниковыми у голосеменных были определённые преимущества:
- Они могли размножаться без участия воды.
- Сохранность проростка обеспечивалась запасом питательных веществ и семенной кожурой.
Это позволило представителям отдела за короткое время распространиться по всей планете. Такое строение способствовало освоению новых территорий.
Большинство видов этих растений являются деревьями или кустарниками. Зачастую они вечнозелёные, но в некоторых случаях — листопадные. Обычно листья представлены чешуйками или иглами. Они называются хвоей.
Большая часть ствола состоит из древесины. В ней находятся омертвевшие стенки с трахеидами — образованиями, имеющими перфорацию. По ним происходит процесс поднятия жидкости от корневой системы к зелёной части.
Кроме трахеид, в дереве расположены смоляные ходы. Именно из-за этого у хвойных есть характерный запах. Смола пропитывает ткани растения, благодаря чему оно не загнивает. Это способствует увеличению длительности жизни. Например, некоторым живым секвойям сейчас уже более 3 000 лет. Самым важным эволюционным преимуществом перед другими растениями считается то, что голосеменным не требуется капельная влага для размножения.
Процесс размножения
Процесс размножения чаще всего рассматривают на примере сосны. У этого дерева семена начинают формироваться примерно в 12−15 лет. Они созревают в шишках вместе с пыльцевыми зёрнами. Эти органы образовались из-за изменения побегов, которые стали короче, а листья трансформировались в чешуйки.
Сосна является однодомным растением, то есть у неё есть и мужские, и женские половые органы. Женские шишки отличаются слабым красноватым оттенком. Их оплодотворение является начальным этапом цикла развития сосны.
Процесс опыления происходит следующим образом:
- Весной пыльца переносится на семязачатки при помощи ветра.
- После этого чешуйки шишки начинают закрываться, тем самым полностью скрывают орган от внешней среды.
- Попавшая пыльца способствует прорастанию пыльцевой трубки.
- Шишка оплодотворится только через года, когда внутри семязачатков образуются эндосперм и яйцеклетка.
- Из семенного зачатка появляется семя.
Размножение этих растений можно назвать половым. Главной отличительной чертой голосеменных является отсутствие цветков. Помимо того, у шишек нет внешней защитной и питательной оболочки.
Строение шишки
Органы, обеспечивающие размножение живых организмов, называются генеративными. У покрытосеменных растений таковыми являются цветки. Большинство видов голосеменных размножаются при помощи шишек.
Это видоизменённый побег, которые полностью покрыт чешуйками. Шишки подразделяются на мужские и женские. В них происходит формирование половых клеток.
Определённые виды голосеменных на одном дереве имеют и мужские, и женские шишки. Такие растения называют однодомными. Существуют и двудомные представители. У них разнополые шишки расположены на разных видах. Но большинство видов являются однодомными.
На каждой чешуйке женской шишки находится по 2 семяпочки. На них происходит образование яйцеклетки — гаметы. В мужских шишках располагаются пыльцевые мешки. Там формируются спермии — половые клетки.
Размножение происходит при помощи семян. У голосеменных (в отличие от цветковых) отсутствует плод. Процесс начинается с того, что на определённом этапе развития у растения появляются видоизменённые побеги, на которых формируются яйцеклетки и пыльца. Опыление происходит при помощи ветра.
Когда процесс оплодотворения завершён, появляются зиготы, которые находятся на женских шишках. Через некоторое время их них формируются семена, которые падают на землю и прорастают.
Значение в природе и жизни человека
Во времена палеозойской и мезозойской эр голосеменные растения были доминирующими среди всех других представителей флоры. Виды, которые распространены в тропических зонах, имеют большие рассечённые листья, похожие на пальмовые. В северных широтах произрастают растения с иголками или чешуйками. Это обусловлено низким уровнем влажности.
Большая часть тайги состоит из голосеменных. Эта зона является домом для многих видов живых организмов. Особенно это касается млекопитающих и птиц. Благодаря лесу у них есть укрытие, защита, питание, условия для размножения.
Сейчас площадь лесных насаждений быстро уменьшается. Среди основных причин выделяют вырубку, пожары, расчистку участков под застройку. Для тайги наиболее губительным является добыча полезных ископаемых, осушение или затопление территорий.
Голосеменные имеют важное значение в процессе обогащения воздуха кислородом и удаления из него углекислого газа. Люди очень небрежно к этому относятся. Каждый год в атмосфере увеличивается количество копоти и вредных веществ, что приводит к их накоплению на листовой пластине. Хвойные растения не меняют листву ежегодно, поэтому срок их жизни снижается. Уменьшение площади лесов — одна из важнейших проблем планеты.
Применение голосеменных в хозяйстве началось давно. Бытовая сфера и многие отрасли производств не могут без них существовать. Хвойники используют в следующих целях:
- Строительная. Древесина применяется в качестве материала для создания прочных конструкций и отделки.
- Пищевая. Из саговника изготавливают крупу, в кулинарии используются кедровые орехи (точнее, орехи сосны сибирской кедровой).
- Топливная. В частных домах используется сухая древесина.
- Медицина. Эфирные масла голосеменных являются основой многих лекарственных препаратов.
- Химическая. Изготавливается смола, вар, скипидар, эфирное масло.
- Эстетическая. Среди этих растений есть декоративные виды, которые высаживают на приусадебных участках, вдоль дорог и полей.
Это только малая часть сфер, где применяются голосеменные растения. Из них также производят бумагу, мебель, музыкальные инструменты, изготавливают подводные сооружения. Многие виды хвойных пород помогают в лечении бронхитов, болезней печени, применяются в качестве дезинфицирующего средства. Поэтому человечеству нужно научиться заботиться о лесах, так как без них не существовало бы современного мира.
