Морфологические особенности голосеменных растений и их хозяйственное значение

 

Морфологические особенности

Все голосеменные представлены древесными формами: деревьями и кустарниками. Травы отсутствуют.

Для голосеменных характерна стержневая корневая система. Их боковые корни достаточно короткие, поэтому часто деревья вступают в симбиоз с грибами, т. е. образуют микоризу. Корни имеют сложное анатомическое строение и способны к вторичному утолщению.

Голосеменные – разноспоровые растения, спорофит преобладает над гаметофитом. Из зародышевого корешка семени развивается главный корень спорофита.

Стебель всегда деревянистый, ветвление моноподиальное. Стебель имеет моноподиальное ветвление. Побеги двух типов:

1) удлиненные (с чешуйками)

2) укороченные (образуются в пазухах чешуек) как правило, закрываются листьями.

Побеги заканчиваются шишками или стробилами. Стробилы, как правило, однополые, а растения однодомные (могут быть и двудомные саговник).

Мужские стробилы состоят из оси и микроспоролистиков, формируются у основания молодых побегов, в пазухах чешуек (вместо укороченных побегов). Женские образуются на верхушках удлиненных весенних побегов. Процесс оплодотворения у древнейших представителей (саговник) осуществляется сперматозоидами, передвигающимися с помощью жгутиков в жидкой пыльцевой трубке; у современных – спермиями без жгутиков, передвигающихся к яйцеклетке по пыльцевым трубкам половой процесс независим от водной среды.

Древесина однородная, почти целиком состоит из трахеид, сосуды отсутствуют. У многих образуются перидерма и корка.

Древесина голосеменных обладает большим запасом механической прочности. Это связано с ее особенностями: она состоит из трахеид с окаймленными порами, паренхима развита слабо. Либриформ (древесные волокна) и настоящие сосуды отсутствуют (исключение – гнетовые, имеют сосуды). Клетки-спутницы во флоэме также отсутствуют.

В древесине и коре имеются каналы, заполненные смолой. Однако, есть исключения – у гинкго смола не образуется вовсе.

Несколько веков назад в России целенаправленно создавались и охранялись, так называемые, корабельные рощи. Это, прежде всего, требовалось для флота, так как мачты кораблей изготавливали из сосен, отвечающих всем требованиям - корабельных (гладкий, твердый и прочный прямой ствол с минимальным количеством сучков и смолы).

Форма листьев сильно варьирует: от цельных, чешуевидных (туя, кипарис), игольчатых (сосна, ель) до дихотомически разветвленных, двулопастных (гинкго), перистых и дваждыперистых.

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

У голосеменных выражена смена поколений: бесполое все растение, половое сильно редуцированный мужской и женский гаметофиты, развиваются раздельно: женский гаметофит формируется из мегаспоры внутри семяпочки, которая представляет видоизмененный мегаспорангий, мужской гаметофит проросшая пыльца, совершенно отсутствует антеридий.

Семяпочки и развивающиеся из них семена лежат "голо", открыто, для них нет закрытых вместилищ, отсутствует завязь. В сравнении с высшими споровыми растениями, размножение семенами ставит голосеменных на более высокий уровень организации. Семяпочки располагаются свободно внутри чешуевидных листьев. У семейства Хвойных они формируют спиралевидную шишку, в которой созревают двудольные семена.

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

Голосеменным растениям для размножения не требуется вода, опыление у них происходит с помощью ветра. Этот процесс перестал быть зависимым от капельножидкой среды, как было у мхов и у папоротников. Благодаря этому голосеменные получили большое преимущество и смогли расселиться по всей Земле, в том числе в засушливых районах. Они господствовали в юрском периоде, когда климат стал более сухим и жарким.

Хозяйственное значение

В практическом отношении голосеменные, несмотря на относительно малую численность видов, занимают второе место после покрытосеменных. Они поставляют ценнейший материал для строительства и мебельного производства, являются источником различных технических, лекарственных веществ и косметических средств и др.

Например, хвойные широко используются в хозяйственной деятельности человека. 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, шишкоягоды можжевельника обладают лекарственными свойствами, а эфирные масла очищают воздух от микробов, т. е. обладают бактерицидными свойствами.

Ель является источником витамина С. Из лиственницы изготавливают скрипки. Кроме того, все перечисленные виды используют в ландшафтом дизайне. Голосеменные являются декоративными растениями, применяются в посадках вдоль транспортных магистралей в качестве защитных полос, для закрепления песчаного грунта, как противоэрозионные насаждения.

Многие реликтовые и редкие виды стали охраняемыми объектами на мировом или региональном уровне.