Голосеменные растения - общая характеристика и значение в природе

Особое место в природе занимают голосеменные растения. Он включает в себя много классов семейств. Все голосеменные имеют отличительные черты строения и размножения. Отдел имеет важное значение как для природы, так и для хозяйственной деятельности человека. Наукой накоплено немало интересных фактов, касающихся происхождения и жизненного цикла этих растений.

Общая характеристика и отличия

Чтобы узнать, каковы особенности строения голосеменных растений, нужно рассмотреть их структуру в сравнении с покрытосеменными. Главная отличительная черта — растений отдела голосеменных не имеют цветка и плодов. Семена у этой разновидности растений формируются из семязачатков. Вместо цветов и плодов у них имеется шишка. Ее внешний вид и размер может сильно отличаться у разных видов и семейств. У взрослых экземпляров шишки бывают мужскими и женскими. Отличить их можно по внешнему виду. Мужская шишка напоминает кисточку желтоватого цвета, покрытую пыльцой. Женская имеет красновато-коричневую окраску и больше похожа на обычную древесную почку.

Можно назвать еще одну характерную черту этого отдела — все входящие в него растения вечнозеленые. В основном это кустарники и хвойные деревья, гораздо реже можно встретить лианы и листопадные деревья, травянистые виды встречаются реже. Листья голосеменных могут иметь различную форму:

• иголки — у можжевельника, ели или сосны;
• чешуйки — у кипариса или туи;
• перистые листья — у папоротников;
• разветвленные листочки;
• двулопастные.

Внутри листьев-чешуек располагаются семяпочки. Листья всех голосеменных покрыты толстой кутикулой. Устья их обычно запаяны смолистым отделяемым.

Среди представителей этого отдела встречаются однодомные (когда на одном дереве растут мужские и женские шишки) и двудомные (шишки разного пола растут на разных деревьях). Корневая система у таких растений стержневая. От главного длинного и толстого корня отходят более короткие боковые ветви. Древесина мощная и хорошо развитая, а сердцевина и кора тонкие и невыраженные, поэтому такие породы высоко ценятся в промышленности. В древесине, листьях и коре содержится большое количество смолы и эфирных масел.

Изучить сходства и отличия голосеменных и покрытосеменных позволяют краткие данные таблицы:

признак	голосеменные	покрытосеменные
форма листьев	хвоя, чешуйки, перистые	пластинчатые, перистые
цветки	нет	есть
семена	лежат снаружи	внутри плода
плоды	отсутствуют	есть
корни	есть	есть
деревья и кустарники	есть	есть
травянистые	есть	есть

Значение в природе и хозяйстве

Растения отдела голосеменных играют в природе важное значение. Они выполняют следующие функции:

• выделяют большое количество кислорода и поглощают углекислый газ;
• выделяют фитонциды, обладающие противомикробным эффектом;
• влияют на климат той местности, где растут;
• защищают почвы от эрозии;
• служат жильем и источником пищи для животных.

Не менее важное значение имеют растения в народном хозяйстве. Их древесину используют для изготовления мебели, бумаги, музыкальных инструментов и других товаров.

Содержащиеся в растениях эфирные масла и фитонциды используют в фармацевтике, косметологии как эффективные препараты. Прекрасно зарекомендовали себя хвойные породы в ландшафтном дизайне и при создании рекреационных зон.

Классификация отдела голосеменных

Отдел голосеменных состоит из 4 больших классов. Систематика включает в себя:

1. Хвойные — подразделяются на 560 видов.
2. Гнетовые — включает 70 видов.
3. Саговниковые — около 20 видов.
4. Гинкговые — 1 вид, от которого получил название весь класс.

Наиболее распространенным является класс хвойные. Многообразие его представителей можно найти на всех материках. Чтобы узнать, какие растения относятся к хвойным, необходимо рассмотреть 7 семейств этого класса:

1. Араукариевые — включает род агатис, араукария и воллемия.
2. Головчатотисовые — включает роды головчатотис, аментотаксус, торрея.
3. Кипарисовые — можжевельник, кипарис, туя.
4. Сосновые — подразделяется на 11 родов (в качестве примеров можно привести сосну, ель, кедр, лиственницу и пр).
5. Подокарповые.
6. Сциадопитисовые — встречается только в Японии.
7. Тисовые — в их число входит 6 родов.

Наиболее типичным представителем класса гнетовых является хвойник (из семейства эфедровых). Класс гинкговые включает в себя единственного представителя — дерево гинкго, произрастающее в Китае и Японии.

Особенности размножения и эволюция

Размножение голосеменных растений протекает по довольно простой схеме. В мужских шишках вызревает большое количество пыльцы (гаметофитов). Она разносится ветром на довольно большие расстояния. У каждого зернышка есть особое приспособление, которое называется пыльцевым мешком. Переносясь с потоками воздуха, пылинки попадают на семязачатки женских шишек, и происходит опыление. Обычно этот процесс происходит в теплое время года — в конце весны или начале лета. После завершения процесса чешуйки женских шишек складываются и промежутки заполнит смола. Внутри запускается процесс оплодотворения. В женской шишке находится зародышевый мешок. Он, в свою очередь, тоже проходит несколько стадий развития. Когда 2 половые клетки сливаются, образуется зародыш — зигота. Впервые представители голосеменных возникли еще в Палеозое и быстро стали одними из важнейших представителей флоры того периода. Идиоадаптация произошла по нескольким эволюционным признакам:

1. Размножение голосеменных осуществлялось вне водной среды, что позволило им быстро распространиться на суше.
2. Сливающиеся половые клетки и зигота надежно защищены, что дает возможность сохранить будущие растения от негативных внешних факторов.
3. У зародыша появилась защитная семенная кожура и значительный запас питательных веществ.

Все эти факторы дали возможность голосеменным быстро увеличить свою численность и расселиться по всей планете.

Семейство сосновые

В отличие от других групп, представители этого семейства произрастают только в северном полушарии. Отдельные виды можно обнаружить даже за полярным кругом. Исключение составляет сосна Меркуза, растущая ниже линии экватора. Наиболее крупными родами семейства являются пихта, ель, сосна обыкновенная и лиственница. Широкое разнообразие этих деревьев представлено в российских лесах. Чаще всего сосновые — это вечнозеленые деревья, однако встречаются также листопадные и даже стелющиеся кустарники. Длина иголок или чешуек составляет у разных пород от нескольких мм до 35 — 45 см. Хвоя держится на ветвях от 3 до 7 лет. Лишь у лиственницы она меняется ежегодно. Иголки или листочки могут располагаться на ветках поодиночке или пучками.

Между корнями многих сосновых развивается гриб — симбионт микориза. Гифы грибы поставляют деревьям минеральные соли и влагу, а в ответ получают органические питательные вещества. С такими грибами на корнях сосны выживают и размножаются даже на скудной каменистой почве. Большинство сосновых — крупные деревья высотой до 60 м. Отдельные экземпляры достигают 80−90 м. Эти породы отличаются большой скоростью роста. Лишь в условиях заполярья или на высокогорных склонах сосна может быть карликовой или стелиться по земле. Возраст дерева можно определить по годичным кольцам на срезе ствола.

Все сосновые отличаются разнообразной фактурой древесины. Из нее во все времена создавались жилые и хозяйственные здания, культовые постройки. В последнее время древесина хвойных особо ценится в производстве бумаги благодаря своим длинным волокнам.

Разновидности кипарисовых

В этом семействе биологи описали более 130 видов вечнозеленых растений — деревьев, кустарников и стелющихся. Встречаются они в Северной Америке, Восточной Азии, а также в южном полушарии. В России кипарисовые представлены можжевельником и туей, в Крыму — кипарисами. Основная масса пород имеет мелкие листья в форме иголок или чешуевидные, богаты смолой, эфирными маслами и терпенами. Листья расположены супротивно или собраны в мутовки. Древесина отличается прочностью и высокой плотностью.

Мужские шишки имеют небольшой размер, растут по отдельности друг от друга. Тычинки отличаются коротким черешком и широкими чешуйками, зерна пыльцы расположены свободно. Женские шишки имеют деревянистую структуру, располагаются парами или собраны в мутовки. Иногда вместо обычных шишек у растений имеются шишкоягоды. Семена могут быть крылатыми или бескрылыми, имеют небольшое количество семядолей (от 2 до 6).

Представители тисовых

Первые тисовые появились на земле еще в юрском периоде. В настоящее время насчитывается примерно 24 вида этого семейства. Все представители покрыты листьями-хвоинками, которые бывают широкими или узкими. Шишки по форме напоминают колоски, растут на кончиках побегов или по бокам. Семена имеют красноватую окраску и покрыты толстой мясистой оболочкой. Растут тисовые преимущественно в северных широтах, однако встречаются в разных климатических поясах. Все виды этого семейства высоко ценятся за красивую древесину. Некоторые разновидности имеют высокие декоративные свойства и применяются в ландшафтном дизайне.