Голосеменные растения — классификация, строение, значение

Голосеменные растения, которых также называют гимноспермами, произошли от отдела папоротниковидных 370 млн. лет назад. Причиной послужили изменения климата – он стал холодным и сухим. В таких условиях размножение требовательными к влажности спорами стало неэффективным. Это привело к возникновению менее прихотливых семенных растений.

Оглавление:

Краткая характеристика

Свое название голосеменные растения получили благодаря особому расположению семян – они не имеют замкнутого вместилища, а завязь чаще всего представлена чешуей.

Семя, состоящее из зародыша, защитного покрова и запаса питательных веществ располагается голо и способно длительное время пребывать в состоянии покоя. Попав в благоприятные условия, оно пробуждается и прорастает.

Основные признаки голосеменных растений

Среди всего многообразия растений, гимноспермов легко можно узнать по следующим признакам:

• голосеменные не цветут и не приносят плодов, семена расположены в чешуйках или шишках;
• большинство представителей — вечнозеленые, что делает их более стойкими к холоду;
• являются древесными растениями в форме деревьев, кустарников, лиан;
• единственным водопроводящим элементом в древесине являются трахеиды – длинные омертвевшие толстостенные клетки.

Также листья многих голосеменных имеют узкую форму (игольчатую или чешуевидную). Благодаря этому морфологическому признаку растение уменьшает площадь, с которой может испаряться влага, сохраняя тем самым жидкость для собственной жизнедеятельности.

Классификация голосеменных и их примеры

Среди всего числа видов существующих растений (320 тысяч), на долю голосеменных приходится менее одного процента. Однако гимноспермы, которых насчитывается всего 1100 видов, широко распространены в разных климатических зонах.

В систематике отдела голосеменных биологи выделяют 4 класса. Подробное описание классов и их особенностей с примерами приведено ниже.

Класс	Описание	Примеры
Гинкговые	Единственный сохранившийся вид является живым ископаемым. Представляет собой лиственное раздельнополое дерево. Семена внешне похожи на круглые орехи, защищены несколькими слоями кожуры. В отличие от большинства других голосеменных, гинкго не является вечнозеленым и сбрасывает листву. Еще одна уникальная особенность (свойственная также саговникам) — использование подвижных сперматозоидов в процессе размножения. Гинкго – самое примитивное из существующих ныне голосеменных.	Двулопастный гинкго
Саговниковые	По внешнему строению эти растения напоминают пальму. Их вечнозеленые листья плотные, хорошо сохраняют влагу. В отличие от развитых представителей голосеменных, ствол саговников образован сердцевиной и корой. Распространены в тропическом и субтропическом климате. Саговники относятся к двудомным растениям – существуют мужские и женские особи. Размер шишки, в которой находятся семена, у некоторых видов достигает огромных размеров.	Известно более 90 видов этого растения, среди них саговники вида: Армстронга; Паньчжихуанский; Туара; Шевальери; Михолица; Цератозамия.
Гнетовые	Чаще всего эти растения представлены кустарниками или лианами, для которых характерна двудомность. Имеют большие листья, пронизанные сетчатыми жилками. Органы, производящие споры и семена, расположены на колосовидных побегах, кончики которых имеют форму чешуек.	Наукой описано около 110 видов, среди них: Вельвичия удивительная; Мелинжо; Гнетум африканский; Хвойник односемянный; Хвойник шишконосный.
Хвойные	Многие хвойные – двудомные деревья с узкой вечнозеленой листвой в виде иголок или чешуек. Растения этого класса способны выделять смолу, ускоряющую заживление поврежденных участков. Органы размножения представлены разнополыми шишками.	Самый распространенный класс, включающий свыше 650 видов, наиболее известные из них: сосна; ель лиственница; секвойя; кипарис.

В таблице указаны лишь существующие ныне виды. Согласно ископаемым останкам, к отделу также относились вымершие семенные папоротники и беннеттитовые, которые напоминали современный саговник.

Отличие голосеменных от покрытосеменных

Покрытосеменные образовались как результат эволюции голосеменных с разницей в 230 млн. лет. Цветковые — более совершенная форма растений, доминирующая на планете, однако эволюционная преемственность означает, что для этих разных отделов характерны как различия, так и общие признаки.

Основное отличие – образование эффективного органа размножения – цветка. Благодаря этому в опылении активно участвуют насекомые и животные, способные перенести пыльцу на большие расстояния.

Способствует распространению и наличие плодов. Птица или животное, съев его, переваривает лишь мякоть, а семечки выводятся через выделительную систему далеко от растения-родителя.

Отличается и способ оплодотворения — у покрытосеменных оно двойное. Мужские половые клетки сливаются с яйцеклеткой, из которой развивается зародыш, а также с диплоидной клеткой, ответственной за образование питательного материала для зародыша. Таким образом, оболочка для семени появляется после оплодотворения.

Сходство голосеменных и покрытосеменных заключается в том, что в размножении растений этих отделов используются семена и пыльца. Общей характеристикой семенных также является наличие развитых веток, листьев, древесины.

Особенности строения

Отделы семенных растений отличаются не только механизмом размножения, но и особенностями строения. Покрытосеменные имеют эффективную систему, обеспечивающую ткани водой – сосуды. По ним влага перемещается быстрее, чем по клеткам-трахеидам голосеменных.

Помимо этого, у цветковых лучше развит обмен органическими веществами, выработанными при фотосинтезе.

Расположение листьев и веток покрытосеменных совершеннее. Фотосинтез в клетках цветковых проходит активнее. Интенсивному распространению способствует большее количество форм – если среди голосеменных присутствуют лишь древовидные, то цветковые бывают и в виде трав.

Размножение голосеменных растений

Процессу размножения каждого класса голосеменных присущи те или иные особенности. В качестве примера может послужить цикл развития сосны, на которой одновременно формируются шишки обоих полов.

В начале весны мужские и женские гаметофиты – органы, вырабатывающие половые клетки – выражены слабо. Мужские шишки кучно растут в основании молодого побега и имеют маленький размер. В их чешуйках образуется пыльца. Женские с зачатками семени – крупнее, вырастают на кончиках веток.

Созревшая пыльца далеко разносится ветром. При попадании на женскую шишку, происходит оплодотворение. После слияния мужского спермия и женской яйцеклетки, в запечатавшейся шишке образуется новая клетка – зигота, а из нее – зародыш и семя.

Созревая в течение полутора лет, семена сосны в итоге покидают раскрывшуюся шишку и уносятся ветром. Попав в благоприятные условия, семя прорастает, начиная жизненный цикл новой особи.

Интересные факты о голосеменных растениях

Голосеменные произошли от папоротников и являются одной из древнейших групп растений. Спустя сотни миллионов лет от группы отсоединились более распространенные покрытосеменные или цветковые.

Большинство голосеменных – деревья, среди которых встречаются настоящие гиганты и долгожители.

К примеру, секвойя является самым высоким видом деревьев, ее высота превышает сотню метров, а срок жизни – несколько тысяч лет.

Шишки хвойных очень чувствительны к изменению уровня влажности. Если влаги много — они сжимаются, если мало — раскрываются.

Древесина хвойных растений – ценный материал, обладающий полезными свойствами. Благодаря прочности, долговечности и устойчивости к гниению, она широко применяется в различных областях промышленности.

Смола и масло некоторых видов гимноспермов обладают лечебными свойствами. Они активно используются при производстве косметики и лекарственных средств. Хвойные выделяют в кислород вещества, разрушающие микроорганизмы, и тем самым очищают воздух.

Значение голосеменных в природе

Голосеменные, а особенно хвойные, вносят значительный вклад в лесообразование, поскольку большинство лесов Евразии и Северной Америки – смешанные. В некоторых местах произрастают леса, состоящие исключительно из хвойных деревьев.

Их значение огромно – они являются местом обитания животных, птиц и насекомых, защищают почву от выветривания и размытия, выделяют кислород.