- •Отдел голосеменные (pinophyta, или gymnospermae)
- •Развитие мужского гаметофита голосеменных:
- •Пути формирования интегумента семязачатков голосеменных:
- •Варианты формирования и строения семязачатков голосеменных:
- •Жизненные формы саговников:
- •Строение семязачатков саговников:
- •Беннеттиты (Bennettitopsida):
- •Эфедровые и вельвичиевые:
- •Гнетум (Gnetum):
- •Ископаемые и современные гинкговые (Ginkgoopsida):
- •Происхождение женской шишки хвойных:
- •Листья лебахиевых (Lebachiaceae)
- •Араукариевые (Araucariaceae):
- •Таксодиевые (Taxodiaceae):
- •Кипарисовые (Cupressaceae):
- •Тисс ягодный (Taxus baccata):
- •Сосновые:
- •Сосновые:
Сосновые:
А — лиственница (Larix deciduas): 1 — вегетативный побег; 2 — ветви с женскими и мужскими шишками: ук. п — укороченные побеги; д. п — проросшие удлиненные побеги; м, ш — мужская шишка; ж. ш — женская шишка; Б — кедр (Cedrus deodara): l — побег с женской шишкой; 2 — побег с мужскими шишками; 3 — семенная чешуя с семязачатками
Подсемейство сосновые (Pinoideae) содержит один род сосну (Pinus) со 100 видами. Оно характеризуется наличием двух типов побегов; в отличие от предыдущего подсемейства на их удлиненных побегах располагаются только чешуевидные листья, выполняющие функцию почечных чешуи и весной опадающие. В их пазухах закладываются почки; большинство из них весной этого же года формируют укороченные побеги. Они имеют в основании тонкие пленчатые, быстро засыхающие листья и 2—5 (реже 8—11) зеленых хвоинок. Эти побеги постоянно остаются укороченными, и лишь крайне экстремальные условия (пожары, неординарные холода, повышенная радиация) могут вызвать их рост. На самой вершине удлиненных побегов несколько пазушных почек (от 1 до 5—6) сохраняются до следующего года и весной развивают удлиненные боковые побеги в виде мутовки. Мужские шишки формируются в основании удлиненных побегов вместо укороченных побегов, образуя в совокупности рыхлые констробилы. Каждая шишка — микростробил — состоит из короткой оси, на которой располагаются плоские микроспорофиллы. На их нижней поверхности находятся погруженные в ткань спорофилла 2 микроспорангия — пыльцевые гнезда, формирующие микроспоры, а затем пыльцу. Женские шишки — констробилы — образуются на вершине другого удлиненного побега в год его образования. Они возникают в количестве 1—5 вместо удлиненных побегов мутовки. У сосны обыкновенной они имеют размеры 2—4 мм и окрашены в буро-красный цвет. Каждая шишка состоит из оси с плотно расположенными маленькими свободными кроющими чешуйками. В их пазухах находятся относительно крупные семенные чешуи, на верхней поверхности которых формируется по 2 семязачатка. Опыление происходит весной этого же года, однако пыльцевая трубка растет очень медленно, и оплодотворение происходит лишь весной следующего года. К этому времени шишки приобретают зеленую окраску и увеличиваются до 2—3 см. Созревание семян происходит в конце осени, а раскрывание шишки и высевание семян — во второй половине зимы. .
Ареал этого рода широк, в Евразии — от Западной Европы до Дальнего Востока и по всей Северной Америке, заходит в Центральную Америку. Сосна встречается от тундр до степей, что говорит о широкой экологической пластичности этого рода. Сосна нетребовательна к минеральному питанию, к теплу, может произрастать на сухих песках и в заболоченных местах, но она очень светолюбива. Многие виды сосны на протяжении всего ареала образуют чистые или смешанные леса. Наиболее широко распространена сосна обыкновенная (P. silvestris) с 2 хвоинками на укороченном побеге и с крылатым семенем. Ее ареал охватывает всю Европу и большую часть Азии, где она формирует самые разнообразные сообщества — от сфагновых сосняков до сухих боров. Условиями обитания во многом определяется ценность ее древесины: на сухих, бедных почвах формируется прочная смолистая кондовая древесина, на влажных богатых почвах — менее прочная мяндовая древесина. По всей Сибири и в Монголии распространена сосна сибирская, или сибирский кедр (P. sibirica), образующая знаменитые кедрачи. Сосна сибирская — высокое дерево с густой кроной; на ее укороченных побегах располагается пучок из 5 хвоинок. Бескрылые семена — «кедровые орешки» созревают лишь на 3-й год; они содержат много масла и поэтому употребляются в пищу. Из семян извлекают техническим путем масло, используемое и в пищевой промышленности, и для технических целей. Сосна сибирская имеет относительно мягкую древесину, которая используется для поделок и для изготовления карандашей. К этому виду близок кедровый стланик (P. pumila), который произрастает в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Его густые заросли служат убежищем для промысловых животных, которые к тому же питаются орешками. На Дальнем Востоке распространена корейская сосна (P. koraiensis), образующая леса по сухим горным склонам. Семена ее более крупные, чем у сибирской сосны, имеют треугольную форму и твердую светлую семенную кожуру. Древесина ее имеет розоватый оттенок и очень ценится в мебельной промышленности. В Крыму, Малой Азии, на Балканах произрастает палласова сосна (P. pallasiana), образующая обширные леса. На Черноморском побережье Кавказа, на южном берегу Крыма встречается реликтовый эндемичный вид пииундская сосна (P. pithyusa) — невысокое дерево с пучками длинных, до 15 см, светло-зеленых хвоинок. На мысе Пицунда сохранилась небольшая заповедная роща из пицундской сосны. В Грузии произрастает эндемичный вид — эльдарская сосна (P. eldarica) — невысокое дерево с искривленным стволом. В западном Средиземноморье дико произрастает и широко культивируется пиния (P. pinia). Она обладает ценной древесиной и очень вкусными, самыми крупными орешками.
На территории Северной Америки произрастает около 40 видов сосны; некоторые из них образуют на больших территориях ценные светлохвойные леса. К ним относится великолепная веймутовая сосна (P. strobus) — высокое, очень декоративное дерево с пучком из 5—7 длинных сизоватых хвоинок. В горных районах Центральной Америки ценные леса образует знаменитая сосна Монтесумы (P. montezumae) — одна из самых крупных сосен. На этой же территории на высоте 3700 м произрастает высокогорный карликовый вид — сосна-пальмочка (P. culminicola), высота которой не превышает 1 м.
Хозяйственное значение сосен переоценить трудно. Древесина ее используется в жилищном строительстве, в кораблестроении, в вагоностроении, в авиационной промышленности, в столярном и мебельном производстве. Она высоко ценится у забойщиков для крепления в шахтах, так как при смещении пород она издает характерный скрип, предупреждающий об опасности. Смола, вытекающая из стволов сосны, — живица используется для изготовления канифоли, скипидара, камфоры. Хвоя, содержащая большое количество витамина С и каротина, идет на изготовление хвойно-витаминной муки, применяемой в животноводстве. Сосны, хотя и весьма декоративны, но оказываются очень чувствительными к загрязнению воздуха, поэтому для озеленения городов они не могут быть использованы.
Завершая характеристику голосеменных растений, следует подчеркнуть наиболее важные их особенности.
1. Все голосеменные — растения разноспоровые, причем развитие мегаспоры в женский гаметофит — эндосперм происходит внутри мегаспорангия
(нуцеллуса) на материнском организме. Следовательно, опыление и оплодотворение также осуществляются на материнском организме.
2. Появление интегумента привело в формированию семязачатков различных структур; причем для каждого таксона голосеменных характерен свой тип семязачатка.
3. В отличие от покрытосеменных у голосеменных отсутствует пестик, поэтому переносимая, ветром пыльца непосредственно попадает на семязачаток.
4. Из семязачатка развивается семя, принципиально отличающееся от одноклеточной споры. Семя, являющееся зачатком нового организма, имеет зародыш, запас питательных веществ и надежную защиту в виде семенной кожуры. Это обстоятельство в значительной степени способствовало широкому распространению семенных растений и занятию ими господствующего положения на Земле.
5. Наличие зародышевого корешка семени послужило базой для формирования корневой системы стержневого типа, характерного для большинства древесных форм.
6. Наличие длительно функционирующего камбия, который у большинства голосеменных продуцирует мощную древесину, также явилось основой формирования древесных жизненных форм. Для голосеменных растений это направление оказалось генеральным.
7. Листья синтеломного происхождения эволюционировали у голосеменных в двух направлениях. У наиболее древних видов, имеющих неветвящиеся побеги, сохранились длительно живущие крупные листья с рассеченной листовой пластинкой. С появлением ветвления происходило уменьшение размеров листьев, что оказалось особенно важным в условиях холодного или сухого климата. В настоящее время голосеменные, представленные в основном хвойными породами, имеют довольно широкий ареал в Северном полушарии, и вместе с покрытосеменными на обширных территориях занимают ведущее положение в формировании растительных сообществ.