Размножение голосеменных растений - схема, способы и особенности процесса

История происхождения

Массовое вымирание гигантских каменноугольных лесов, произошедшее на исходе палеозойской эры и начале девонского периода, привело к кардинальным изменениям в биосфере планеты. На месте исчезнувших хвощевидных и плауновидных споровых представителей древней флоры появились голосеменные виды. В раннем периоде развития семенной растительности необходима была влажная среда, что отрицательно сказывалось на расселении в других частях суши.

По предположениям учёных, предками голосеменных считаются папоротники, которые размножались с помощью спор. Их листья были оснащены споровыми сорусами, имеющими разный размер. По мере созревания они разносились водой и ветром, а в благоприятной среде прорастали и становились заростком. В нижней части формировались яйцеклетки и сперматозоиды. Оплодотворение было возможно только в случае скопления влаги.

Наступление засушливого периода способствовало образованию у споровой флоры приспособлений, более адаптированных к окружающей среде. Не попадающие на почву споры преобразовывались в мужской орган — гематофит, под оболочкой которого формировалась пыльца. Она была очень лёгкой и свободно разносилась ветром.

Макроспоры формировали женскую гамету или семязачаток, в котором вырабатывалась яйцеклетка. Сгущение побегов и спор женских и мужских гаметофитов преобразовалось в плотные чешуйчатые разнополые соцветия — шишки. С появлением пыльцы и семени растения перестали зависеть от воды, а проростки были обеспечены питательными веществами и защищены семенной кожурой. Эти преимущества вызвали бурное развитие и заселение обширных участков суши.

Общее описание

Представители голосеменной флоры в большинстве случаев представляют собой вечнозелёные кустарники либо деревья. Гораздо реже в природе встречаются листопадные и лиановые растения. Их сложная, чётко выраженная структура имеет следующую морфологию:

1. Крона имеет разделённые стебли и листья, которые являются самостоятельными органами.
2. Ствол с моноподиальным ветвлением или верхушечным побегом, с помощью которого осуществляется рост. Через сосудисто-волокнистую структуру, которая пронизывает ткани и слои ствола, перемещается вода и необходимые вещества.
3. Корневая система представляет собой стержневую фактуру с развитым основным корнем и многочисленными побегами. Иногда вступают в симбиотические отношения с мицелием, накапливая минеральные элементы, которые используются в случае обеднения почвы.
4. Сердцевина — её основу составляют отмирающие клетки. Орган используется в процессе роста молодого побега. Когда рост прекращается, сердцевина отмирает, на её месте остаётся хорошо видимое на фоне остальной древесины тёмное ядро.
5. Камбий является образовательной тканью, расположенной в стебле и выполняющей функцию формирования вторичных проводящих слоёв, служит для роста ствола. В нем образуются трахеиды, отвечающие за доставку полезных для дерева элементов.
6. Кора представлена двумя отделами — лубяным и пробковым. Первый отдел представлен живыми клетками, снабжёнными ситовидными трубками и лубяными волокнами. Через трубки перемещаются органические вещества, а волокна служат для опорной функции.

Деревьям голосеменных видов характерно присутствие опорной ткани — паренхимы. В зимний период с их помощью сохраняются нужные для жизни питательные вещества.

У большинства хвойных пород имеются специальные ходы, через которые выделяется смола. Она обладает антисептическим действием и защищает дерево от инфекций в случае повреждения коры.

Классификация видов

В природе существует около 700 разновидностей группы. Некоторые представители класса являются вымершими. Оставшаяся часть расселилась на всех континентах, кроме Антарктиды. Они приспособились к любой климатической зоне, включая тропические и северные широты. К основным видам относятся:

• хвойные;
• гингковидные;
• саговниковые;
• гнетовидные.

Основное отличие хвойных пород — форма листвы. Она бывает игольчатая (лиственница, пихта, ель, сосна) и чешуйчатая — у кипариса, туи, можжевельника. Хвойные растения — вечнозелёные, исключение составляет лиственница.

Гингковидные относятся к листопадному виду. У молодых деревьев пирамидальная крона, листва имеет веерообразную форму. Поверхность листьев кожистая с рисунком в виде мелких прожилок. Самым популярным является Гингко Билоба, известный своими целебными свойствами. Произрастают в странах восточной Азии и на Японских островах.

Саговниковые являются древнейшими двудомными растениями, внешне напоминающими пальму, имеют жёсткие перистые листья, покрытые восковой плёнкой. Ствол может быть клубневидным или колоновидным. Произрастают в тропических и субтропических широтах. Состоят из двух семейств — замиевых и саговников.

Гнетовидные включают в себя оболочкосеменные и гнетовые классы. Строение половых органов сближает их с цветковыми видами растений.

Внешний вид некоторых гнетовидных напоминает покрытосеменные, однако к ним не относится. Делится на несколько родов: гнетум, вельвичия и эфедра (хвойник).

Особенности репродукции

Описываемая группа растений относится к разноспоровым растениям. По сравнению с покрытосеменными они не имеют цветков и плодов, а также не размножаются вегетативным (бесполым) способом, что является главным отличием голосеменных. Размножение делится на несколько циклов и происходит с помощью стробил или шишек, которые представляют собой репродуктивные органы.

Чаще всего органы размножения делятся на мужские и женские. Иногда они располагаются на двух деревьях, называемых двудомными или на одном, то есть однодомном растении. Шишка мужского пола (микростробила) окрашена в желтовато-зелёный оттенок и крепится к молодым побегам. Женская шишка (макростробила) имеет красноватый цвет и располагается ближе к вершине.

Стробилы состоят из основной оси, на которой крепятся чешуйки. У макростробил в чешуйках образовывается семязачаток с яйцеклетками, а у микростробил — мешочки с пыльцой. Созревшая пыльца с помощью ветра попадает на женскую стробилу и опыляет её. После опыления она закрывается. Оплодотворение голосеменных начинается только после того, как сформируется пыльцевая трубка, в которой образуются 2 мужских клетки — спермии.

Одна из клеток оплодотворяет яйцеклетку, вторая при этом погибает. Оплодотворённая клетка превращается в зиготу, а из семязачатка образуется семя, в котором имеется запас питательных элементов. В процессе созревания шишки меняют цвет и становятся очень плотными. Созревшие семена покидают ее через раскрывшиеся чешуйки, после чего переносятся ветром.

Значение в природе

Обширное царство голосеменных представителей флоры играет важную роль в жизни планеты. В северных широтах хвойные и смешанные леса образуют тайгу, обеспечивающую Землю кислородом. С помощью хвойных деревьев удерживается снежный покров, что предохраняет почву от пересыхания. Благодаря голосеменным поддерживается жизнь многочисленных видов фауны.

Уникальные свойства этих растений используются человеком в различных отраслях. Древесина хвойных пород устойчива к гниению, развитию плесени и другим разрушениям. Из секвойи производится самая дорогая мебель, сосна используется для производства бумаги, из кедровой древесины изготавливают музыкальные инструменты.

Интересные факты

Среди представителей растительного мира планеты голосеменные являются самыми распространёнными, среди них встречаются долгожители и гиганты. К таким рекордсменам относится секвойя. Некоторые из них живут больше тысячи лет, а в высоту достигают 100 метров.

Хвойные деревья вырабатывают летучие эфирные вещества — фитонциды. Они имеют свойства антибиотиков и служат для поддержки иммунитета. Выраженными антибактериальными свойствами обладают сосна, можжевельник, ель, кипарис.

К исчезающим видам относится тис. Это интересное растение заслуживает краткого описания. Тис отличается медленным ростом, в некоторых странах, где поддерживается искусственное выращивание растения, используется в качестве живых изгородей. Любопытным является тот факт, что у тиса имеется 2верхушки.