Значение водорослей в природе и жизни людей

- входят в состав разных биогеоценозов и принимают участие в круговороте веществ в природе;

- в процессе фотосинтеза выделяют кислород, необходимый для дыхания большинства живых организмов и формирования озонового экрана в атмосфере;

- в результате фотосинтеза продуцируют большое количество органической массы;

- принимают участие в процессе природного очищения водоемов;

- выделяют в окружающую среду разнообразные химические соединения, влияя на развитие других организмов;

- принимают участие в процессах формирования структуры и плодородия почв;

- играют важную роль в формировании осадочных пород (графита и мрамора, диатомита, горючих сланцев и мела);

- являются кормом для разных водных жителей;

- используются в еду человеком (порфира, хлорелла, ламинария, ульва);

- являются ценным источником промышленного сырья (альгонатов, которые используются для повышения качества пищевых продуктов, красителей, клеев, при печатании книг, производстве пластмасс, синтетических волокон; манита, который используется в производстве синтетических смол, красок, бумаги, взрывчатых веществ, при изготовлении таблеток, для дубления шкур; агар-агара, необходимого в кондитерской промышленности и при изготовлении капсул и таблеток, а также йода, брома, микроэлементов);

- являются объектами биологических исследований (эвглена, хара, хлорелла);

- обусловливают цветение воды, ухудшая ее качество;

- вызывают обрастание корпусов суден, водогонных труб и подводных металлических конструкций, вследствие чего снижается скорость движения суден, увеличиваются расходы горючего, усиливается коррозия металлических деталей, загрязняются водопроводы.

ВЫСШИЕ СПОРОВЫЕ РАСТЕНИЯ

Общая характеристика и разнообразие. Особенности жизненного цикла

Высшие споровые растения по происхождению значительно старее, чем семенные. Они были первыми сосудистыми растениями, которые заселили сушу. При бесполом размножении на диплоидном спорофите в спорангиях вследствие мейоза образуются неподвижные споры с разными приспособлениями для распространения (водой, ветром, с помощью животных или птиц). Способность образовывать споры является одним из основных приспособлений растений к жизни в условиях суши. В спорангиях некоторых растений образуются одинаковые споры (это равноспоровые растения – плауны, хвощи, некоторые папоротники); у других – разные: маленькие – микроспоры и большие – мега- или макроспоры (это разноспоровые растения, все семенные и некоторые споровые). Из проросшей споры образуется гаметофит (заросток), на котором развиваются половые органы – антеридии и архегонии. У разноспоровых растений гаметофиты разнополые. Микроспоры, прорастая, формируют мужской гаметофит с антеридиями и мегаспоры – женский с архегониями. В антеридиях развиваются подвижные мужские гаметы со жгутиками – сперматозоиды или неподвижные без жгутиков – спермии, а в архегониях женские гаметы – яйцеклетки. Процесс оплодотворения происходит только при наличии капельножидкой воды. В процессе оплодотворения в женском гаметангии образуется зигота, из которой развивается зародыш. Последний вырастает в новый диплоидный спорофит. У всех высших растений, за исключением моховидных, спорофит является доминирующим поколением, он усовершенствовался в процессе эволюционного развития.

Высшие споровые растения делятся на бессосудистые и сосудистые. К высших бессосудистым принадлежат представители отдела Моховидных. Все другие споровые (Плауновидные и Папоротниковидные) составляют отделы высших сосудистых растений.

Отдел Мхи

Общая характеристика и особенности распространения на планете. Разнообразие. Ко мхам принадлежат растения, которые по общей организации и по экологии близки к водорослям. У мхов, как и у водорослей, нет сосудов и корней. Однако есть многоклеточные ризоиды. Это аналогичные корням органы, которые выполняют функции корней, но отличаются от них строением и происхождением. Ризоиды состоят из одинаковых клеток, у них нет проводящей ткани. Имея такое строение, ризоиды не могут обеспечить почвенного питания большого растения. В цикле развития мхов преобладает фаза гаметофита. Именно поэтому мхи рассматриваются как самостоятельная ветвь эволюции растений.

Гаметофит мха – это зеленое растение, которое напоминает побег со стеблем и листьями (филлодиями), иногда имеет вид листовидного таллома (слоевища). Гаметофит моховидных – доминирующее поколение в цикле развития. Мхи – преимущественно многолетние, реже – однолетние травянистые растения.

Для оплодотворения моховидных нужна вода. Спорофит играет подчиненную роль и самостоятельно не существует, развивается и всегда находится на гаметофите, беря у него воду и питательные вещества. Морфологически это цилиндрическая ножка, на которой расположена круглая или эллиптическая коробочка, внутри которой формируется споргонная ткань. После редукционного деления ее клетки развиваются в споры.

Насчитывают около 16 тыс. видов мхов. Ископаемые остатки известны начиная с карбона. Мхи распространены на всей земле, но неравномерно. В тропических странах они часто встречаются в горах. Относительно много виды растет в засушливых местах (степи). Некоторые виды мхов ведут эпифитный способ жизни на деревьях или водный. Основное разнообразие мхов сосредоточено в северном полушарии, в местах с умеренным и даже холодным климатом. Эти растения образуют почти чистые заросли на больших площадях. Как и лишайники, они весьма чувствительны к загрязнению воздуха (особенно двуокисью серы) и в очень загрязненных местах или совсем не растут, или представлены только небольшим количеством видов. Некоторые мхи растут в пустынях, в местах, которые нагреваются солнцем.

Существует 3 класса мхов: Антоцеротовые, Печеночные и настоящие мхи. Самый многочисленный из низ класс настоящие мхи, который включает 3 подкласса: Андреевы, Белые (Сфагны) и Зеленые.

Особенности строения и процессов жизнедеятельности мхов на примере кукушкиного льна и сфагнума. Зеленые мхи распространены в разных экологических зонах: от тундры и лесотундры до степных и пустынных районов. Они доминируют на болотах и в некоторых типах лесов. Во влажных лесах под покровом елей и сосен мхи часто образуют сплошной ковер. Стебель кукушкиного льна не ветвится, может достигать высоты 40 см, покрыт эпидермой. Под ней находится механическая ткань, ниже которой залегают проводящие элементы. Листья (филоиды) многочисленные, размещены на стебле тремя рядами или по спирали. Они узкие, к верхушке заостренные, по краю пильчастые, с серединной жилкой и выростами в виде пластинок, которые состоят из ассимилирующих клеток. Органы полового размножения (антеридии и архегонии) расположены на разных стеблях (двудомное растение). Спорофит, который развивается из зиготы наследующий год после оплодотворения, состоит из гаустория, ножки и коробочки (спорогоний). Коробочка сверху покрыта колпачком, который сдувается ветром только после созревания спор. Внутри коробочки есть спорогонная ткань, клетки которой делятся мейозом, образуя споры. Из споры при неблагоприятных условиях развивается протонема в виде зеленой нити. На ней закладываются почки, из которых со временем и развиваются мужские и женские экземпляры гаметофита кукушкиного льна.

Белые мхи представлены одним родом с 350 видами. Стебель сфагнума прямостоячий, содержит блок тонкостенных паренхиматических клеток, которые выполняют проводящую и запасающую функции. Этот блок клеток окружен толстостенными клетками. Это механическая ткань. Периферическая часть стебля состоит из больших мертвых клеток. Образуются многочисленные боковые ветки, плотно покрытые филоидами – листьями без жилкования с одним слоем клеток двух типов: узенькие и удлиненные (хлорофиллоносные), которые образуют сетку, в петлях которой находятся мертвые (водоносные) клетки с порами и спиральными утолщениями оболочки. Эти клетки могут накапливать и долго задерживать воду. За счет своих адсорбирующих и антисептических свойств эти мхи широко использовались как перевязочный материал. Кроме того, сфагнум имеет бактерицидные свойства, т.к. содержит вещество-антибиотик сфагнол.

Ризоидов у сфагнума нет. Он поглощает воду всей поверхностью. Растений однодомное. Архегонии и антеридии сфагновых мхов располагаются на боковых веточках и имеют типичное для моховидных строение. Из оплодотворенной клетки развивается спорофит. Он состоит из круглой коробочки и короткой ножки.

Сфагнумы растут на влажном субстрате и обычно погружены в воду, поэтому у них нет ризоидов и влага поступает непосредственно в стебель. Со временем нижняя часть мхов отмирает. Протонема у них пластинчатая, на ней закладывается только одна почка, которая дает начало стеблю сфагнового мха.

Образование торфа.Обычно сфагнум густым ковром покрывает болото. Стебли его растут верхушками, нижние части постепенно отмирают и медленно разлагаются при недостаточном поступлении кислорода. В слое торфа постоянно поддерживается низкая температура, развивается высокая кислотность, поэтому процессы гниения тут протекают очень медленно, что способствует продолжительному сохранению растительных остатков. Так образуется торф. Сфагновый торф накапливается очень медленно. Торф плохо проводит тепло, в нем почти нет кислорода. Он всегда холодный, имеет консервирующие свойства, создает анаэробную среду. В нем почти не развиваются бактерии и грибы. Все, что попадает в торф, консервируется в его массе.

Роль Моховидных в природе и жизни человека.Мхи играют важную роль в природе и хозяйственной деятельности человека:

- создают сплошной наземный покров в тундре, лесах и болотах;

- сохраняют влагу и имеют важное значение в обеспечении суши водой;

- способствуют образованию торфа, который используется как топливо и сырье для примышленного получения воска, парафина, аммиака, уксусной кислоты, красок, спирта, а также в сельском хозяйстве как удобрение, мульчу, упаковочный материал;

- способны аккумулировать (накапливать) радиоактивыне вещества;

- сфагновые мхи можно использовать как заменитель ваты – благодаря содержащемуся антибиотическому веществу сфагнолу они оказывают бактерицидное действие.

Отдел Плауны

Общая характеристика и особенности распространения на планете. Разнообразие.Этот отдел объединяет около 100 современных видов, которые дошли к нам из девонского периода. Плауны возникли из псилофитов и были распространены в палеозойскую эру, начиная с силурийского периода. Современные Плауны – это многолетние вечнозеленые травянистые растения с ползущим стеблем. Древесные формы отдела занимали доминирующее положение и создавали леса в каменноугольный период.

Особенности строения и процессов жизнедеятельности на примере плауна булавовидного.Этот представитель часто встречается в хвойных лесах на увлажненных почвах. Это многолетнее вечнозеленое растение. Его доминирующим поколением является спорофит, который состоит из ветвистого ползучего стебля, от которого отходят дополнительные корни и дихотомично разветвленные побеги, которые заканчиваются спороносными колосками. Литься жесткие, мелкие, линейные, расположены спирально и очень густо. Спороносные колоски состоят из споролистиков, возле основания которых находятся спорангии, где формируются одинаковые гаплоидные споры. Вегетативно плаун размножается частями ползущего стебля. Попав в почву, споры прорастают в заросток (гаметофит однодомный) только через несколько лет. Заросток имеет ризоиды и питается сапрофитно. Развитию зародыша способствует внутренняя микориза, но развивается он очень медленно, и только через 12-15 лет на нем образуются антеридии и архегонии. После оплодотворения из зиготы развивается новое вечнозеленое растение – спорофит. У некоторых видов заростки двудомные и развиваются за счет питательных веществ споры в течение нескольких недель.

Роль Плаунов в природе и жизни человека:

- надземные вегетативные органы образуют значительную биомассу, но некоторые виды содержат алкалоиды и поэтому не используются животными;

- споры плаунов, которые содержат невысыхающее масло, используют в медицине как детскую присыпку и при повреждениях кожи как подсушивающее и болеутоляющее средство;

- иногда споры используют в металлургической промышленности при фасонном литье для обсыпания стенок формы, чтобы детали были гладкими и легко вынимались;

- использование плаунов для изготовления венков и гирлянд привело к резкому уменьшению количества этих растений, поэтому они нуждаются в бережном отношении и охране.

Отдел Хвощи

Общая характеристика и особенности распространения на планете. Разнообразие.Семейства этого вида известны с девонского периода, но наибольшего разнообразия достигли в палеозое. В каменноугольный период они имели вид больших деревьев до 15 м высотой и с толщиной стволов до 20 см.

Современные хвощи представлены только одним родом, который объединяет около 30 видов многолетних травянистых растений, распространенных на всех континентах, кроме Австралии. Среди хвощей встречаются довольно большие растения (хвощ гигантский). Это лазящее растение тропического леса Южной Америки. В тропических лесах Мексики растет хвощ Шафнера.

Хвощ разных видов распространен на болотистых и увлажненных местностях, возле рек, вдоль лесных полян. Для него характерны членистые членистые стебли и мелкие чешуевидные листья, кольчасто собранные в узлах. Междоузлия ребристые, жесткие от содержания кремнезема, которым пропитаны оболочки клеток эпидермы. Подземными органами хвощей являются корневища с дополнительными корнями.

Спороносные колоски хвощей (стробилы) образуются на верхушках обычных вегетативных стеблей или на верхушках стеблей, которые не имеют хлорофилл и появляются рано весной, раньше появления вегетативных стеблей. В спорангиях споры снаружи одинаковые, с лентовидными выростами – элатерами, которые во влажном состоянии спирально скручены, а в сухом – раскручиваются, что способствует рассеиванию спор. Гаметофиты хвощей зеленые, живут самостоятельно, обычно небольших размеров, бывают одно- и двуполые. Из зиготы образуется зародыш, который вырастает в новый спорофит.

Особенности строения и процессов жизнедеятельности на примере хвоща полевого.Хвощ полевой распространен на лугах и как бурьян в посевах. Это многолетнее растение, имеет корневище с клубнями, в которых хранятся питательные вещества. Благодаря последним весной на корневище вырастают весенние (спороносные) побеги с недоразвитыми листьями, на верхушке которых образуется спороносный колосок. После созревания и рассеивания спор весенние побеги отмирают, а на корневище вырастают летние зеленые полые побеги, в узлах которых кольчато расположены ветки с мелкими чешуевидными листьями. Споры у хвоща полевого физиологически неравноценны: могут образовывать женский, мужской или двуполый гаметофит, который имеет вид зеленой расчлененной на лопасти пластинки, которая прикрепляется к грунту ризоидами. После оплодотворения из зиготы развивается зародыш, который вырастет в спорофит.

Роль Хвощей в природе и жизни человека:

- играют определенную роль в формировании растительного покрова;

- являются биоиндикаторами кислых почв;

- хвощи ветвистый, рябой и зимующий используются как кормовые растения для домашних и диких животных, но после поедания болотного, речного и полевого хвощей бывают случаи отравления лошадей, крупного рогатого скота и овец;

- большинство хвощей злостные бурьяны полей и пастбищ, особенно за счет высокой способности к вегетативному размножению корневищем;

- жесткие стебли хвощей используют для чистки металлической посуды и полировки дерева;

- хвощ полевой – ценное лекарственное растение.

Отдел Папоротники

Общая характеристика и особенности распространения на планете. Разнообразие.Отдел папоротники объединяет около 12 тыс. современных видов, живущих преимущественно в тропиках, а треть – в умеренных областях и даже в пустынных районах. Папоротники сильно различаются жизненными формами: есть древовидные, водные. Среди обитателей тропиков известны виды – эпифиты.

Большинство лесных папоротников умеренных областей состоят из корневища с дополнительными корнями и листьев, которые отходят пучком от верхней части корневища. Листья – вайи обычно с рассеченной пластинкой, разделенной на частички, которые прикрепляются к общему черешку. Почти у всех папоротников молодые листья скручены в спираль. Спорангии образуются на нижней поверхности обычных или видоизмененных вай или на особенных осях. Они собраны в кучки – сорусы. Топография размещения сорусов на листе является одним из таксономических признаков. Каждый вид папоротников имеет свой рисунок.

Прорастая, споры образуют двуполый зеленый гаметофит, который имеет форму сердцевидной пластинки и закрепляется в почве ризоидами. Антеридии и архегонии формируются на нижней поверхности гаметофита, причем антеридии – между ризоидами, архегонии – ближе к сердцевидной выемке. Ризоидами пластинка прижимается к почве, поэтому там всегда есть вода в виде пленки, по которой и передвигаются сперматозоиды к яйцеклетке. После оплодотворения из зиготы формируется зародыш и в дальнейшем – спорофит папоротника. Разница во времени формирования мужских и женских гамет способствует перекрестному оплодотворению.

Особенности строения и процессов жизнедеятельности на примере щитника мужского.Представителем является щитник мужской, растущий в тенистых местах лесов. Это многолетнее травянистое растение с утолщенным коротким корневищем, покрытым темно-бурыми, почти черными остатками черешков листьев. От корневища отходят дополнительные корни и несколько больших дваждыперисторассеченных листьев. Лист у папоротников стеблевого происхождения и растет верхушкой, как стебель. Молодые листья скручены. Во второй половине лета на нижней поверхности листьев образуются сорусы со спорангиями, прикрытыми индузиями. Попав в благоприятные условия, споры прорастают в двуполый зеленый зародыш. На ранней стадии своего развития в зародыш, т.е. молодой спорофит, питательные вещества поступают от гаметофита. Однако он растет очень быстро и вскоре становится независимым организмом. К этому моменту гаметофит отмирает.

Роль Папоротников в природе и жизни человека:

- участвуют в формировании растительных группировок лесных и горных районов;

- образуют существенную органическую массу;

- вымершие папоротники вместе с другими споровыми и первыми голосеменными растениями играли ведущую роль в формировании залежей каменного угля;

- многие современные виды культивируют как оранжерейные, комнатные и садово-парковые декоративные растения;

- молодые листья некоторых видов используют в пищу в свежем, соленом и маринованном видах;

- тропический водный папоротник азола используют как азотное удобрение на рисовых полях;

- многие виды используют в народной медицине и гомеопатии для лечения разных болезней, антигельминтные средства.

Отдел Голосеменные

Общая характеристика и особенности распространения на планете. Разнообразие.Наиглавнейшая особенность этих растений заключается в образовании семени. Она возникла в процессе эволюции и способствовала выживанию растений в условиях другой окружающей среды. Все семенные растения разноспоровые. Их гаметофиты сильно редуцированы. Женский гаметофит развивается внутри мегаспорангия, который у голосеменных получил название семенного зачатка. Отдел Голосеменные, или Сосновые, объединяет около 800 видов. Современные голосеменные – это деревья и кусты или лианы с хорошо развитой корневой системой, стеблем и листьями. Травянистых форм нет. На корнях часто селятся грибы, образуя микоризу, а ветвление стеблей обычно моноподиальное. Древесина состоит из трахеид, у флоэмы нет клеток-спутниц и механической ткани. Характерным является вторичное утолщение стебля и корня за счет наличия камбия и феллогена. Большинство голосеменных имеет смоляные ходы.

Листья из обычно представлены хвоей, иногда – чешуйками; у некоторых видов листовая пластинка широкая, плоская (гинкго) или удлиненная и рассеченная (саговник). Вегетативное размножение распространено не очень и происходит черенками или выводковыми почками.

Семенные зачатки находятся на открытых видоизмененных листиках – семенных чешуйках, собранных на общей оси и образуют женскую шишку (мегастробил). На каждой семенной чешуйке есть несколько семенных зачатков. Они покрыты двумя покровами – интегументами, которые в верхней части незамкнуты и образуют пыльцевход – микропиле. Под покровами есть ядро семенного зачатка – нуцеллус. После оплодотворения интегументы превращаются в семенную кожуру, а части семенного зачатка формируют внутреннюю часть семени – зародыш (молодой спорофит) и запас питательных веществ. Наличие такого запаса существенно повышает выживаемость молодого растения.

Микроспорангии формируются на микроспоролистиках, которые вместе с микроспорангиями называются тычинками, а микроспорангии – пыльниками. Тычинки собраны на одной оси и образуют колосок – микростробил. Несколько микростробил формируют мужскую шишку. В микроспорангиях образуются сильно редуцированные мужские гаметофиты – пыльца.

В пыльниках мейотически формируются микроспоры, прорастающие в своем микроспорангии и в своей оболочке, образуя пыльцу – мужской гаметофит. Каждое пыльцевое зерно покрыто двумя оболочками: внешней – экзиной и внутренней – интиной. Экзина толстая, с наружными утолщениями, характерными для соответствующего вида, и с двумя пузырчатыми мешками, которые способствуют перенесению пыльцы ветром. Интина тонкая, эластичная.

Приблизительно через месяц после опыления в нуцеллусе отделяется одна клетка, которая делится мейозом, образуя 4 гаплоидные мегаспори. Одна из них (иногда отмирают) формирует женский гаметофит – первичный эндосперм (гаплоидный), на котором образуется два-три редуцированных архегония.

Гаметофит развивается очень медленно. Завершается его развитие приблизительно через 15 мес. После опыления. Пыльца за это время прорастает в пыльцевую трубку, которая через ткани нуцеллуса и эндосперма продвигается к архегониям. При этом генеративная клетка делится, образуя две, одна из которых составляет сперматогенную клетку, которая снова делится, образуя два спермия. Спермии к архегониям доставляются пыльцевой трубкой. В один из архегониев переливается содержимое пыльцевой трубки с двумя спермиями. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, другой – дегенерирует. Оплодотворение происходит во всех архегониях, но формируется только один зародыш.

После оплодотворения семенной зачаток развивается в семя, состоящее из семенной кожуры, зародыша (имеет несколько семядолей) и эндосперма. К многих видов кожура имеет сухой кожистый вырост – крылышко, способствующее распространению семян ветром.

Современные виды отделу Голосеменных делятся на 4 класса: Саговниковые, Гинкговые, Хвойные и Гнетовые. Саговники распространены в тропиках и субтропиках Восточной Азии, Австралии, Африки и Америки. Родина Гинкговых – Юго-Западный Китай, но его давно широко культивируют как священное дерево в Японии и везде в Китае. Хвойные распространены преимущественно в северном полушарии, где формируются большие массивы хвойных лесов их одного или нескольких видов. В южном полушарии хвойные образуют леса в умеренных зонах. В тропиках они растут только в горах. Гнетовые распространены в Средиземноморье, Азии, Индии, Китае, Северной и Южной Америке. Это в основном жители пустынь, полупустынь и каменистых склонов.

Класс Хвойные

Общая характеристика.Класс Хвойные среди голосеменных самый распространенный и богатый представителями. Он объединяет около 50 родов (около 600 видов). Название от названия листьев – хвои, которая имеет вид иглообразных или шилообразных приспособлений для уменьшения испарения (кутикула, погруженные устьица). У некоторых видов хвоя каждый год опадает, а у других сохраняется длительный период. Рост стебля хвойных моноподиальный, на корнях образуется микориза. Во всех частях растений есть смоляные ходы. Только у некоторых видов их нет. Хвойные размножаются половым путем. Их семена находятся в женских шишках, которые у одних растений распадаются на отдельные чешуйки, у других раскрываются при созревании семени или опадают с семенами и раскрываются только после их сильного нагревания (сосна Банкса).

По значению в природе и жизни человека хвойные занимают второе место после покрытосеменных и составляют группу растений, которые находятся в расцвете. Снаружи это деревья и кусты разных размеров: от карликовых (сосна-пигмей) до гигантских деревьев (секвойя, мамонтовое дерево). Сосна долговечная, или остистая, найдена в штате Невада США, ее возраст почти 4900 лет. Травянистых форм среди хвойных не выявлено. В Карпатах выше полосы лиственных лесов распространена сосна горная, а в горах Крыма – сосна крымская. На Дальнем Востоке и в Сибири растет сосна сибирская с 5 хвоинками в пучке и небольшими шишками. Лишенные чешуек семена этой сосны известны под названием кедровые орешки.

Особенности строения и процессов жизнедеятельности на примере сосны обыкновенной и ели европейской. Сосна обыкновенная распространена в природе и культуре и самое известное растение отдела Голосеменные. В густом лесу деревья сосны прямые, стройные, с гладки стволом, высотой до 35-40 м. «Прозрачная» крона расположена на самой верхушке. Нижние боковые ветки не выдерживают тени и рано отмирают. На открытых местностях сосны имеют широкополую крону. Сосновые леса растут в разных условиях, в том числе на песчаных почвах, болотах, меловых горах, голых скалах.

Корневая система сосны стержневая, хорошо развита. Кроме длинных корней, главных или боковых, имеет короткие мелкие и очень ветвистые боковые, обычно с микоризой. Дополнительных корней нет. Форма корневой системы зависит от типа почвы. Так, на песке у сосны кроме глубоких разрастаются многочисленные поверхностные корни. На болотах у нее только поверхностные корни.

Кора ствола сосны тонкая, древесина массивная и состоит из трахеид. Паренхимы в древесине осень мало и расположена она вокруг смолянистых ходов – удлиненных межклеточных просторов в виде каналов, заполненных эфирными маслами, смолой. Все эти вещества выделяются клетками однослойного эпителия, который выстилает смолянистый ход. В стволах сосны четко выражены годовые кольца прироста древесины.

Сосна – вечнозеленое растение. Ее листья – сизо-зеленые иголки (хвоя) – живут 2-3 года. Располагаются попарно на верхушках укороченных побегов молодых веток. Поверхность хвои покрыта толстым слоем кутикулы, под которой находятся мелкие клетки эпидермиса с сильно утолщенными стенками. Устьица находятся глубоко в мезофилле и заполнены зернами воска. Благодаря этому зимой сосна при наличии хвои испаряет воду в десятки раз меньше, чем оголенные покрытосеменные.

Размножается сосна семенами. Плодоносить начинает на 10-20 год жизни. К этому времени на деревьях формируются шишки двух видов: мелкие мужские и большие женские. Красноватые большие женские шишки образуются на верхушках нынешних (этого года) побегов в конце весны (их хвоинки мягкие, имеют ярко-зеленую окраску). На оси такой шишки расположены два вида чешуек: внешние – покровные и внутренние – семенные. На внешней стороне семенной чешуйки расположены два семенных зачатка с пыльцевходами на верхушках. Внутри каждого семенного зачатка из макроспоры после мейоза формируется гаплоидный женский заросток с двумя архегониями. В каждом архегонии есть большая яйцеклетка и 2-4 мелкие шеечные клетки.

Мужские шишки созревают на верхушках прошлогодних побегов. У них к оси прикреплены желтоватые листочки, несущие на себе по два микроспорангия, в которых созревают микроспоры – пыльцевые зерна.

Сосна, як и все голосеменные растения, распыляется ветром. Поздней весной или вначале лета семенные чешуйки женских шишек несколько отклоняются. Большое количество пыльцы, принесенной ветром, попадает между семенными чешуйками и задерживается, прилипая к густой жидкости, которая выделяется через пыльцевход. Жидкость смачивает пыльцевые зерна и всасывает их внутрь семенного зачатка приблизительно в течение 10 минут.

После опыления семенные чешуйки сближаются и остаются плотно прижатыми до созревания семени. У сосны от опыления до оплодотворения проходит 12-14 месяцев. Оплодотворение (не двойное) начинается с прорастания пыльцевой трубки. Эндосперм голосеменных гаплоидный.

Таким образом, у голосеменных растений мужские клетки достигают женских за счет наличия пыльцевой трубки и не требуют для этого воды. Это является важным приспособлением к жизни на суше.

После образования диплоидного ядра зиготы начинаются развитие зародыша и формирование семени. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш семени, состоящий из корешка, стебелька, нескольких семядолей (5-12) и почки; из покровов семенного зачатка формируются покровы семени.

Созревает семя в конце второго лета после опыления или в начале осени. По мере созревания женская шишка сильно разрастается, из красной становится зеленой, а потом – бурой. У зрелой бурой шишки зимой или весной чешуйки отклоняются, и семена высыпаются. Семя сосны имеет прозрачные крылышки, с помощью которых переносится ветром. Высыпаются семена через 1,5 года после опыления.

Семя сосны прорастает на любой почве: песчаной, каменистой, болотистой, даже на голых скалах. Молодые проростки могут выдерживать заморозки, недостаток влаги, но погибают в тени. Сосенки быстро растут – прирост за год составляет 30-40 см. Начиная со второго года жизни дерево образует каждый год кольцо ветвей. По их количеству можно подсчитать, сколько лет сосне.

Ель – вечнозеленое высокое стройное дерево с конусовидной кроной. Известно около 40 ее видов. В Европе, и в частности в Украине, распространена ель европейская. Родиной ели сизой является Северная Америка. Это дерево с серебристо-голубой хвоей, устойчивое к загрязнению воздуха, поэтому его высаживают в городах всего мира как декоративное растение.

В отличие от сосны, ель теневынослива, поэтому ее нижние ветки живет долго. Их хвоя короткая, жесткая, сидит одиночно, покрывая всю ветку, живет на дереве от 5 до 9 лет. Корневая система поверхностная, поэтому сильные ветры могут вывернуть дерево с корнями. Требовательнее к почве, чем сосна.

Размножается ель, как и сосна, семенами, но шишки у нее больше, семена созревают поздно осенью в тот же год. Спелые шишки раскрываются, освобождая семена той же осенью или зимой, после чего отпадают. Семя прорастает весной следующего года на влажной питательной почве в тени деревьев. Первые 15 лет ель растет медленно – годовой прирост – 5-15 см, после чего начинает расти быстрее и перегоняет сосну.

Значение хвойных в природе и жизни человека:

- являются одними из главных лесообразующих пород Евразии и Северной Америки;

- используются в народной и официальной медицине для приготовления витаминоносных, дезинфицирующих, ранозаживляющих, противоревматоидных средств;

- хвойные леса имеют водоохраннное, почвозащитное и ландшафтное значение, является важным источником древесины, из которой изготавливают пиломатериалы, музыкальные инструменты, получают древесный уксус, деготь и активированный уголь;

- из пихтовой живицы готовят бальзам, который используют в оптической промышленности для склеивания стекла, из живицы сосны и ели – скипидар и канифоль;

- эфирные масла, которые добывают из молодых побегов, шишек и хвои, содержат фитонциды – биологически активные вещества, которые пагубно действуют на микроорганизмы, а поэтому используются для оздоровления воздуха в жилых, больничных, школьных помещениях.

Поиск по сайту: