Голонасінні: розмноження і будова. Особливості розмноження голонасінних рослин

Голонасінні - це найдавніші насіннєві рослини нашої планети. Вони зіграли важливу роль в розвитку живої природи та продовжують займати значну позицію у житті Землі. Добре відомі нам ялина, сосна, ялиця, туя, тис або модрина та маловідомі вельвічія, сага або гінкго - все це представники групи, іменованої "Голонасінні рослини". Будова і розмноження їх ми і розглянемо далі в статті.

Походження і вік

Вік голонасінних - 350 млн років. Вони з'явилися у верхньому девоні (Палеозой) і до початку мезозойської ери вже досягли розквіту. Імовірно їх походження пов'язують з поступовою еволюцією спорових - папоротей. Порівняно з ними, новий вид рослин вже мав сім'ябруньки і пилкові зерна, які безпосередньо брали участь у формуванні насіння. У наявності був ряд переваг, якими володіли голонасінні:

розмноження відбувалося без участі води;

насінна шкірка і запас поживних речовин забезпечували збереження проростка.

З цих причин через короткий час зелений покрив планети вже становили здебільшого голонасінні, будова та розмноження яких сприяло успішному освоєнню нових територій і екологічних ніш.

Особливості будови

В основному названі рослини ростуть у формі дерев і чагарників, частіше - вічнозелених, і рідко - листопадних. Іноді вони можуть досягати величезних розмірів (секвойя, кедр). Листя у переважній більшості у них голковидні або мають вигляд лусочок. Вони називаються хвоєю і містять смоляні ходи. Деревина становить більшу частину стовбура. У ній містяться порожні, мертві клітини з перфорованими стінками - трахеиды . Їх наявність - ознака, специфічний для цієї групи рослин. Саме по ним здійснюється висхідний струм води від кореня до листків.
Крім трахеид, деревина голонасінних містить також смоляні ходи. Тому представників рослин цієї групи легко дізнатися по запашного хвойному запаху. Смола просочує деревину, що перешкоджає її загнивання. Завдяки цьому, серед хвойних дерев дуже багато довгожителів. Наприклад, вік деяких секвой налічує близько 3 тис. років. Найбільш важливе еволюційна перевага, яким володіють голонасінні, - розмноження без участі краплинної вологи і наявність утворень, що виконують роль органів розмноження.

Органи розмноження голонасінних рослин

Відсутність кольорів - ключова особливість, якої мають голонасінні. Розмноження цих рослин відбувається за участю шишок, або стробил . Ці утворення легко розпізнати на сосни, ялини, ялиці, модрини та інших представників хвойних. Їх можна назвати органами статевого розмноження. Зазвичай шишки різностатеві - вони можуть бути чоловічими і жіночими і розташовуватися або на одній рослині (однодомні), або на різних (дводомні), відрізняючись розмірами і забарвленням. Чоловічі шишки називають микростробилами , а жіночі - мегастробилами . Стробила являє собою вкорочений і видозмінений пагін, на якому розташовуються спорофиллы - видозмінені листки. У микростробилах дозріває пилок. У мегастробилах - семязачатки.

Особливості розмноження голонасінних

Зазвичай процес розмноження голонасінних рослин розглядають на прикладі сосни звичайної. Це однодомна рослина, тобто чоловічі і жіночі шишки у нього розвиваються на одному дереві. Перші з них більш великі, червонуватого забарвлення. Другі - дрібні, зеленуваті або сизі. Схема розмноження голонасінних рослин досить проста. Коли в микростробилах дозріває пилок, вона висипається, поширюється вітром і може долати великі відстані. Для цього кожне пыльцевое зерно забезпечений спеціальними пристосуваннями - пилковими мішками. Порошинки потрапляють на семязачатки, що розвиваються на мегастробилах. Так відбувається запилення. Зазвичай воно припадає на кінець весни або початок літа. Опылившиеся жіночі шишки змикаються, їх лусочки склеюються смолою. Запліднення відбувається в семязачатках всередині зімкнулися шишок.

Як відбувається процес запліднення

Всередині семязачатка знаходиться жіночий гаметофит, або зародковий мішок, який попередньо проходить кілька стадій дозрівання. Пилок потрапляє на пыльцевход семязачатка, вона починає проростати в пилкову трубку у напрямку до архегонию (від грецького arche — "початок", gone — "материнська утроба"). Дане освіта містить у собі яйцеклітину. Всього в семязачатке їх розвивається два, але запліднення піддається тільки один. До того моменту в пилкової зерні вже дозріли два спермія і почали просування по зростаючій трубці. Коли один з сперміїв досягає яйцеклітини, відбувається запліднення. Другий спермій при цьому відмирає. Після злиття двох статевих клітин утворюється зародок насінини - зигота. Сам же семязачаток перетворюється в насінину. Проростаючи, воно буде користуватися запасом поживних речовин. Саме так відбувається розмноження голонасінних рослин. Схема цього процесу наведена на фотографії.

Визрівання і поширення насіння

Після того як відбулося запліднення, починається дозрівання насіння. У сосни звичайної обидва ці процеси тривають протягом 2 років. Дозріваючи, шишки дерев'яніють і змінюють забарвлення. Поступово їх лусочки розмикаються, і з них висипають насіння.
Голонасінні рослини не утворюють плодів. Але для того щоб поширюватися на великі відстані, насіння мають спеціальні пристосування - крилоподібні плівчасті вирости, легко переносяться вітром. Якщо зовнішні умови не сприяють проростання, насіння може тривалий час спочивати до настання оптимального температурного режиму. Саме ці особливості дозволили голосеменным досягти високої чисельності видів і поширитися на великих територіях.

Чисельність видів та представники

Ця група налічує близько 600-700 видів. Не всі з них збереглися до наших днів, деякі представники існують тільки у викопному вигляді. Наприклад:

кордаитовые;

беннетитові;

насіннєві папороті.

Інші представники поширені по всій земній кулі і виростають у всіх кліматичних зонах: від південних тропічних (сагові пальми) до холодних північних широт (кедр, модрина, ялина, сосна). Найдавніший представник голонасінних, існуючий донині, - Гінкго Білоба (дволопатеве). Це рослина названо живим викопним, так як воно росте на планеті з мезозойської ери, про що свідчать численні відбитки у відкладеннях древніх гірських порід.

Еволюційний розвиток

Перші голонасінні, що виникли в Палеозойської ери, володіли цілим рядом переваг, які давали їм у той час зайняти домінуючу позицію на планеті. Ці еволюційно нові ознаки носять назву ароморфозов та дозволяють вийти на новий рівень в освоєнні нових територій і екологічних ніш. Виділяють кілька таких особливостей, які мають голонасінні:

Розмноження здійснюється без участі водного середовища. Це дозволило заселити великі території на суші.

Запліднення відбувається всередині семязачатка і захищене від зовнішніх впливів - такі особливості розмноження голонасінних рослин забезпечують більшу схоронність майбутньої рослини.

Поява насіння дозволило забезпечити майбутній зародок захисними покривами (насінна шкірка) та запасом харчування (ендосперм), що, в свою чергу, збільшило чисельність рослин цієї групи.

Саме ці риси відрізняли їх від предків - папоротеподібних. Наступним, і на сьогоднішній день останнім етапом еволюційного розвитку рослинного світу є поява покритонасінних рослин.

Значення голонасінних

Роль голонасінних рослин важко переоцінити. Саме вони наповнюють близько третини лісів земної кулі, які беруть участь в очищенні повітря та постійному оновленні кисню. Крім того, поява і широке розповсюдження на планеті рослин, які продукують велику кількість кисню, призвело до появи інших організмів, здатних використовувати цей газ в процесі свого дихання. Хвойні - основні постачальники деревини для різних сфер життя людини. Це сировина активно використовують у виготовленні меблів, будівництві, виробництві судів та інших стратегічно важливих областях господарської діяльності. Волокна деревини ялини особливо цінні при виготовленні високоякісних сортів паперу. Голонасінні знайшли широке застосування в медицині. Особливі речовини - фітонциди, які виділяються практично всіма хвойними деревами, здатні очищати повітря від хвороботворних мікробів. З цієї причини більшість санаторіїв і здравниць будують на території хвойних лісів. Така терапія здатна значно полегшити або усунути багато легеневі захворювання.