Голонасінні рослини — характеристика і значення в природі

Особливе місце в природі займають голонасінні рослини. Вони охоплюють багато класів сімейств. Всі голонасінні мають відмінні риси будови та розмноження. Відділ має важливе значення як для природи, так і для господарської діяльності людини.

Наукою накопичено чимало цікавих фактів, що стосуються походження і життєвого циклу цих рослин.

Загальна характеристика і відмінності

Щоб дізнатися про особливості будови голонасінних рослин, потрібно розглянути їх структуру в порівнянні з покритонасінними. Головна відмінна риса – рослини відділу голонасінних не мають квітки та плодів.

Насіння у цього різновиду рослин формуються з насінних зачатків. Замість квітів і плодів у них є шишка.

Її зовнішній вигляд і розмір може сильно відрізнятися у різних видів і сімейств. У дорослих екземплярів шишки бувають чоловічими та жіночими. Відрізнити їх можна за зовнішнім виглядом. Чоловіча шишка нагадує пензлик жовтуватого кольору, покритий пилком. Жіноча має червонувато-коричневе забарвлення і більше схожа на звичайну деревну бруньку.

Можна назвати ще одну характерну рису цього відділу – всі вхідні в нього рослини вічнозелені. В основному – це чагарники та хвойні дерева, набагато рідше можна зустріти ліани та листопадні дерева, трав’янисті види зустрічаються ще рідше.

Листя голонасінних можуть мати різну форму:

• голки – у ялівця, ялини або сосни;
• лусочки – у кипариса або туї;
• перисте листя – у папоротей;
• розгалужені листочки;
• дволопатеві.

Усередині листя-лусочок розташовуються насінні зачатки. Листя всіх голонасінних покриті товстою кутикулою. Їх гирла, зазвичай, запаяні смолистим виділенням.

Серед представників цього відділу зустрічаються:

• однодомні (коли на одному дереві ростуть чоловічі та жіночі шишки);
• дводомні (шишки різної статі ростуть на різних деревах).

Коренева система у таких рослин стрижнева. Від головного довгого і товстого кореня відходять коротші бічні гілки.

Деревина потужна і добре розвинена, а серцевина і кора тонкі та невиражені, тому такі породи високо цінуються в промисловості. У деревині, листі та корі міститься велика кількість смоли та ефірних олій.

Подібності та відмінності голонасінних

Вивчити подібності та відмінності голонасінних і покритонасінних дозволяють короткі дані з таблиці:

Значення в природі та господарстві

Рослини відділу голонасінних грають в природі важливе значення. Вони виконують такі функції:

• виділяють велику кількість кисню і поглинають вуглекислий газ;
• виділяють фітонциди, що володіють протимікробним ефектом;
• впливають на клімат тієї місцевості, де ростуть;
• захищають ґрунти від ерозії;
• служать житлом і джерелом їжі для тварин.

Не менш важливе значення мають рослини в народному господарстві. Їх деревину використовують для виготовлення меблів, паперу, музичних інструментів та інших товарів.

Вміщені в рослинах ефірні олії та фітонциди використовують у фармацевтиці та косметології як ефективні препарати. Прекрасно зарекомендували себе хвойні породи в ландшафтному дизайні та при створенні рекреаційних зон.

Класифікація відділу голонасінних

Відділ голонасінних складається з 4 великих класів. Систематика охоплює:

• Хвойні – поділяються на 560 видів.
• Гнітові – включає 70 видів.
• Саговников і- близько 20 видів.
• Гінкгові – 1 вид, від якого отримав назву весь клас.

Найбільш поширеним є клас хвойні. Різноманіття його представників можна знайти на всіх материках. Щоб дізнатися, які рослини належать до хвойних, необхідно розглянути 7 сімейств цього класу:

• Араукарієві – включає рід агатіс, араукарія і волемія.
• Головчато-тисові – включає роди головчато-тисових, аментотаксус, торея.
• Кипарисові – ялівець, кипарис, туя.
• Соснові – підрозділяється на 11 родів (як приклади можна привести сосну, ялину, кедр, модрину та ін).
• Подокарпові.
• Sciadopitys verticillata – зустрічається тільки в Японії.
• Тисові – в їх число входить 6 родів.

Найбільш типовим представником класу гнітових є хвойник (з сімейства ефедрових). Клас гінкгові містить єдиного представника – дерево гінкго, що росте в Китаї і Японії.

Особливості розмноження та еволюція

Розмноження голонасінних рослин протікає за досить простою схемою. У чоловічих шишках визріває велика кількість пилку (гаметофітів). Він розноситься вітром на досить великі відстані.

У кожного зернятка є особливе пристосування, яке називається пилковим мішком. Переносячись з потоками повітря, порошинки потрапляють на насінні зачатки жіночих шишок, і відбувається запилення.

Зазвичай цей процес відбувається в теплу пору року – в кінці весни або початку літа. Після завершення процесу лусочки жіночих шишок складаються і проміжки заповнює смола. Всередині запускається процес запліднення.

У жіночій шишці знаходиться зародковий мішок. Він, своєю чергою, теж проходить кілька стадій розвитку. Коли 2 статеві клітини зливаються, утворюється зародок – зигота.

Вперше представники голонасінних виникли ще в палеозої та швидко стали одними з найважливіших представників флори того періоду. Ідіоадаптація відбулася за кількома еволюційними ознаками:

• Розмноження голонасінних здійснювалося поза водного середовища, що дозволило їм швидко поширитися на суші.
• Статеві клітини та зигота, що зливаються, надійно захищені. Це дає можливість уберегти майбутні рослини від негативних зовнішніх факторів.
• У зародка з’явилася захисна насіннєва шкірка і значний запас поживних речовин.

Всі ці фактори дали можливість голонасінним швидко збільшити свою чисельність і розселитися по всій планеті.

Родина соснові

На відміну від інших груп, представники цієї родини ростуть тільки в Північній півкулі. Окремі види можна знайти навіть за Полярним колом. Виняток становить сосна Меркуза, що росте нижче лінії екватора.

Найбільшими родами сімейства є:

Широке розмаїття цих дерев представлено в російських лісах. Найчастіше соснові – це вічнозелені дерева, проте зустрічаються також листопадні та навіть сланкі чагарники. Довжина голок або лусочок становить у різних порід від декількох мм до 35 — 45 см.

Хвоя тримається на гілках від 3 до 7 років. Лише у модрини вона змінюється щорічно. Голки або листочки можуть розташовуватися на гілках поодинці або пучками.

Гіфи грибів постачають деревам мінеральні солі та вологу, а у відповідь отримують органічні поживні речовини. З такими грибами на коренях сосни виживають і розмножуються навіть на мізерному кам’янистому ґрунті.

Більшість соснових – це великі дерева висотою до 60 м. Окремі екземпляри досягають 80-90 м. Ці породи відрізняються великою швидкістю росту. Лише в умовах Заполяр’я або на високогірних схилах сосна може бути карликовою або стелитися по землі. Вік дерева можна визначити по річних кільцях на зрізі стовбура.

Всі соснові відрізняються різноманітною фактурою деревини. З неї в усі часи створювалися житлові та господарські будівлі, культові споруди. Останнім часом деревина хвойних особливо цінується у виробництві паперу завдяки своїм довгим волокнам.

Різновиди кипарисових

У цьому сімействі біологи описали понад 130 видів вічнозелених рослин — дерев, чагарників і сланких. Зустрічаються вони в Північній Америці, Східній Азії, а також в південній півкулі. У Росії кипарисові представлені ялівцем і туєю, а в Україні, в Криму, — кипарисами.

Основна маса порід має дрібне листя у формі голок або лусок, які багаті:

Листя розташоване супротивно або зібрані в мутовки. Деревина відрізняється міцністю і високою щільністю.

Чоловічі шишки мають невеликий розмір, ростуть окремо один від одного. Тичинки відрізняються коротким черешком і широкими лусочками, зерна пилку розташовані вільно. Жіночі шишки мають дерев’янисту структуру, розташовуються парами або зібрані в мутовки.

Іноді замість звичайних шишок у рослин є шишкоягоди. Насіння можуть бути крилатими або безкрилими, мають невелику кількість сім’ядоль (від 2 до 6).

Представники тисових

Перші тисові з’явилися на землі ще в юрському періоді. Зараз налічується приблизно 24 види цього сімейства. Всі представники покриті листям – хвоїнками, які бувають широкими або вузькими.

Шишки за формою нагадують колоски та ростуть на кінчиках пагонів або з боків. Насіння має червонувате забарвлення і покрите товстою м’ясистою оболонкою.

Ростуть тисові переважно в північних широтах, проте зустрічаються в різних кліматичних поясах. Всі види цього сімейства високо цінуються за красиву деревину. Деякі різновиди мають високі декоративні властивості та застосовуються в ландшафтному дизайні.

Голонасінні

Голонасінні (Pinophyta або Gymnospermae) — відділ вищих насінних рослин, для яких характерна наявність насінних зачатків і насінин, що лежать відкрито на спорофілах і не захищені оплоднем. Перші голонасінні з’явилися в кінці девонського періоду і зайняли основне місце серед рослин у мезозойську еру, а в її кінці були витіснені покритонасінними.

Сучасні голонасінні поділяються на чотири класи:

1. Саговникові або цикадові (Cycadopsida);
2. Гнетові (Gnetopsida);
3. Гінкгові (Ginkgoopsida);
4. Хвойні (Pinopsida).

На земній кулі нині нараховують близько 800 видів голонасінних з 12 родин. В Україні ростуть 87 видів з 6 родин. Найбільш поширеними серед них є представники класу хвойних, до якого належать родини соснових (Pinaceae), кипарисових (Cupressaceae), тисових (Taxaceae), таксодієвих (Taxodiaceae). Крім того, відомі представники класу гнетових родини ефедрових, або хвойникових (Ephedraceae) і класу гінкгоподібних родини гінкгових (Ginkgoaceae).

Серед голонасінних багато лікарських рослин. У медицині використовують пагони ефедри хвощової (Ephedra equisetina), ефедри двоколоскової (Е. distachya), бруньки сосни звичайної (Pinus silvestris), шишкоягоди ялівцю звичайного (Juniperus communis), листки гінкго дволопатевого (Ginkgo biloba) тощо.

Рослини родини соснових є найпоширенішим джерелом терпеноїдних сполук: ефірних олій, живиці, скипидару, каніфолі, камфори, бальзамів, дьогтю, а також активованого вугілля, вітамінів, дубильних речовин, етилового спирту, оцтової кислоти, целюлози тощо. Ефірна олія ялиці входить до складу препарату Уролесан; сосни — до складу препаратів Піносол, Фітолізин, Пінобін. Соснова глиця використовується для виготовлення препарату Алталекс, антиспазматичної мікстури за прописом Траскова; алкалоїди ефедри входять до складу препаратів Ефедрин, Теофедрин, Бронхолітин; екстракти листків гінкго дволопатевого є складовою препаратів Мемоплант, Гінкгогінк та ін.

Деревина голонасінних є будівельним матеріалом, використовується для виготовлення меблів, музичних інструментів, у суднобудуванні, як паливо тощо. Голонасінні — давня група переважно вічнозелених, однодомних, рідше дводомних дерев’янистих рослин, які ростуть на всій земній кулі, а в помірній зоні Північної півкулі утворюють хвойні ліси. Їх вегетативне тіло (спорофіт) розчленоване на добре виражену кореневу систему і пагін. Пагони з моноподіальним типом галуження зазвичай прямостоячі. У деяких видів родини соснових пагони двох типів: довгі зі спіральним листкорозміщенням і вкорочені, що несуть 2 або кілька листків. Для осьових органів голонасінних характерне вторинне потовщення, зумовлене появою камбію. Деревина більшості видів голонасінних представлена трахеїдами, і лише у гнетових з’являються справжні судини.

Листки голонасінних варіюють за числом, розміщенням, формою і розмірами. У більшості голонасінних України листки (глиця) сидячі, цільні, голчасті, лінійні або лускоподібні, іноді ланцетні та еліптичні. В окремих видів (гінкго дволопатеве) — черешкові, з віялоподібною широкою пластинкою. Анатомічна будова листків різноманітна і має значення як систематична ознака. У корі, деревині і листках соснових є смоляні ходи, для кипарисових характерні тільки клітини-ідіобласти з ефірною олією, для ефедрових — схізогенні ходи з бальзамом. Г. — різноспорові рослини. У сучасних видів Г. органи розмноження представлені переважно одностатевими стробілами або шишками. Це видозмінені вкорочені спороносні пагони, на осі яких у певному порядку розташовані спорофіли (споролистки). Будова стробілів Г. різноманітна, вони розташовані поодинці або скупчено. Мікростробіли (чоловічі стробіли або шишки) мають вісь, на якій розміщені мікроспорофіли (мікроспоролистки) з мікроспорангіями (пилковими мішками). У мікроспорангіях формуються мікроспори (пилок). Особливості будови оболонки пилку можуть використовуватися як систематична ознака. У мегастробілах (жіночих стробілах або шишках) на осі розташовані мегаспорофіли (насінні луски), на яких формуються мегаспорангії (насінні зачатки). У високоорганізованих представників жіночі шишки мають більш складну будову. Для мегастробілів сос-нових характерна наявність лусок двох типів: зовнішніх дрібних — покривних і внутрішніх, більших — насінних із двома насінними зачатками. Зрілі жіночі шишки мають дерев’янисті або шкірясті насінні луски, іноді вони стають м’ясистими, такі шишки називають шишкоягодами (ялівець). У гінкго дволопатевого насінний зачаток оточений особливим валиком, у ефедрових — стерильними лускоподібними листками. Для Г. характерна подальша редукція статевого покоління — гаметофітів. Чоловічий гаметофіт розвивається в мікроспорі і позбавлений антеридіїв, у гнетових і хвойних він утворює пилкову трубку. Чоловічі гамети більшості Г. нерухомі — спермії. Жіночий гаметофіт розвивається всередині насінного зачатка і складається з первинного ендосперму і 1–2 або більше архегоніїв. У деяких Г. архегонії не формуються. Після запилення і подальшого запліднення, яке відбувається безкрапельно завдяки наявності пилкової трубки, з насінного зачатка утворюється насінина. Насінина Г. захищена насінною шкіркою, містить зародок з 2 або кількома сім’ядолями і запас поживних речовин. Насінна шкірка дерев’яниста із плівчастим крилом або без нього. У деяких представників насінини оточені м’ясистим забарвленим принасінником (тис) або мають соковиту насінну шкірку і нагадують кістянку (гінкго), або внаслідок видозміни оточуючих листків — ягоду (деякі види ефедри).

Жизнь растений. В 6 т. — М., 1978. — Т. 4; Лікарські рослини. Енциклопедичний довідник / Відп. ред. А.М. Гродзінський. — К., 1991; Лотова Л.И. Морфология и анатомия высших растений. — М., 2001; Машковский М.Д. Лекарственные средства. В 2 т. — М., 2002. — Т. 1; Определитель высших растений Украины / Д.Н. Доброчаева, М.И. Котов, Ю.Н. Прокудин и др. — К., 1999.

Інші статті автора