Розділ «Тема 34. РІЗНОМАНІТНІСТЬ РОСЛИН. ГОЛОНАСІННІ»

Вищих насінні рослини

Вищі насінні рослини – це група вищих рослин, які розмножуються та розселюються за допомогою насіння. До вищих насінних рослин належать представники відділів Голонасінні та Покритонасінні. Ознаками удосконалення вищих насінних рослин порівняно з вищими споровими рослинами є: 1) розмноження носінням, яке містить зародок майбутньої рослини, та набагато більший запас поживних речовин, аніж спора, а також насінина вкрита шкіркою, яка захищає зародок від несприятливих впливів навколишнього середовища; 2) заплідненню передує запилення – перенесення пилкових зерен, які містять нерухливі чоловічі гамети – спермії до частин рослини, в яких розміщені насінні зачатки з яйцеклітинами; 3) розвиток зародка здійснюється під захистом покривів насінного зачатка та за рахунок поживних речовин добре розвиненого спорофітного покоління; 4) для статевого розмноження вода не потрібна (чоловічі гамети, щоб запліднити яйцеклітину, проникають до насінного зачатка через пилкову трубку, а не через водне середовище); 5) насінні рослини представлені усіма життєвими формами – травами, кущами, деревами.

У насінних рослин нестатеве покоління є переважаючим, а статеве дуже сильно зменшується і спрощується. У життєвому циклі вищих насінних рослин спорофіт має ще більше значення, ніж у вищих спорових рослин. Він є не тільки носієм органів спороношення, а й домівкою для гаметофіта. У всіх вищих спорових рослин гаметофіти є вільноживучими й існують самостійно. У насінних рослин гаметофіти розвиваються і живуть на спорофіті, живлячись за рахунок його поживних речовин. Усі вищі насінні рослини є виключно різноспоровими. Спори у них двох типів – мікроспори дають початок чоловічому гаметофіту, а мегаспори – жіночому. Спори у насінних рослин, на відміну від спорових, розвиваються під захистом всередині насінних зачатків і пилкових мішків, які розташовані на спорофіті.

Отже, поява насінини, наявність запилення і внутрішнього запліднення, розвиток зародка всередині насінного зачатка, розвиток спрощеного гаметофіта за рахунок поживних речовин спорофіта, різноманітність життєвих фори – головні переваги насінних рослин, які дали їм можливість пристосуватися до наземних умов життя і досягти більш високого рівня розвитку порівняно із вищими споровими рослинами.

Особливості будови і розвитку голонасінних

Голонасінні (Pinophyta) – це вищі насінні рослини, у яких насінні зачатки і насіння лежать відкрито на плодолистках. Це, переважно, дерева, рідше кущі, трав'янистих форм немає. Відомо близько 800 сучасних видів голонасінних рослин, в Україні – близько 20 видів.

Голонасінні характеризуються рядом прогресивних ознак. Вони мають насінні зачатки, у яких розвивається жіночий гаметофіт, відбувається запліднення і утворюється насіння із зародком. Зародок складається з корінця, брунечки і сім'ядолей, із зародка за рахунок поживних речовин насінини розвивається після періоду спокою нове спорофітне покоління. Стовбури вищих спорових рослин потовщуються за рахунок кори, а стовбури голонасінних – унаслідок розростання деревини. Росту стебла в товщину сприяє камбій. Досконалішими у голонасінних стають і провідні тканини, які можуть піднімати воду від коренів до листків на багатометрову висоту. У голонасінних корінь закладається ще в зародку, з нього розвивається головний корінь. Він формує стрижневу кореневу систему, що може проникати глибоко в ґрунт, добре закріплюючи в ньому рослину. У голонасінних додаткових коренів немає. Дуже важливим пристосуванням для життя за умов суші стало виникнення пилкової трубки, яка утворюється з клітини пилку. Зрілі пилкові зерна у голонасінних містять вегетативну клітину та два спермії. Після того, як пилок потрапив на насінний зачаток, вегетативна клітина витягується й утворює цю пилкову трубку, по якій чоловічі гамети потрапляють до яйцеклітини. Таким чином, голонасінним для запліднення вода вже не потрібна.

Отже, голонасінні мають ряд переваг порівняно з вищими споровими: а) у них є насінний зачаток і насінина; 6) запліднення – без води; в) ріст стебла в товщину за рахунок деревини; д) з'являється головний корінь і стрижнева коренева система.

У голонасінних, які є винятково різноспоровими рослинами, гаметофіти розвиваються і живуть на спорофіті, живлячись за рахунок його поживних речовин. Чоловічий і жіночий гаметофіти дуже зменшені й спрощені та повністю залежать від спорофіта. Чоловічий гаметофіт представлений пилковим зерном, який розвивається всередині пилкових мішків. Жіночий гаметофіт – це ендосперм з архегоніями, який розвивається всередині насінного зачатка. Запилення, під час якого пилкові зерна потрапляють до насінного зачатка, відбувається за допомогою вітру. Після надходження сперміїв через пилкову трубку до яйцеклітини відбувається одинарне запліднення: один спермій зливається з яйцеклітиною, а другий – гине. Від часу попадання пилку на насінний зачаток і до злиття гамет проходить не менше півроку, що є несприятливим для розмноження явищем. Розмножуються голонасінні тільки насінням і дуже рідко вегетативно.

Отже, розвиток гаметофітного покоління відбувається на спорофіті і за рахунок його поживних речовин.

Особливості поширення та різноманітності голонасінних

Голонасінні – вічнозелені рослини, у яких листки живуть тривалий час. За будовою листків їх поділяють на дві групи: з великими і дрібними листками. Сучасні голонасінні поширені по всій земній кулі, але найбільша їх різноманітність у північних півкулях, в Австралії і на прилеглих островах. До відділу Голонасінні належить кілька класів: Саговниковидні, Гнетовидні, Гінкговидні та Хвойні.

Представники класу Саговники в наш час збереглися в тропіках і субтропіках Південно-Східної Азії, Африки, Америки і Австралії. Існує 305 описаних видів рослин цього класу.

Рослини дуже схожі на пальми, їх стовбур висотою до 20 метрів і майже ніколи не розгалужується. Зверху багато великих, інколи колючих листків. Одним із представників класу Саговниковидні є саговник поникаючий. Це деревна дводомна рослина з невисоким (до 4 м заввишки), але досить товстим (до 1 м в діаметрі) стовбуром і кроною красивих шкірястих перистих листків до 1-2 м завдовжки. В Україні його культивують в оранжереях і на відкритому ґрунті на Чорноморському узбережжі Криму.

Саговник

Вельвічія дивна

Клас Гнетовидні представлений в Україні двома видами. Ефедра двоколоскова – низький (до 5-15 см заввишки) дуже галузистий чагарник з ребристими жовто-зеленими пагонами, який нагадує хвощ. Поширений на посушливих приморських пісках і схилах степу, на півдні лісостепу та в Криму. На південному березі Криму зустрічається невеликий чагарник (до 10-15 см заввишки) – ефедра деревна. Насіння їстівне, має вигляд яскраво-червоної ягоди (народна назва – степова малина), а також охоче поїдають птахи. Дуже цікавою рослиною з класу Гнетовидні є вельвічія дивна, яка росте тільки в прибережній частині пустелі Наміб на південному заході Африки. Вона чудово пристосована до надпосушливого клімату цієї пустелі, де випадає тільки до 25 мм опадів на рік. Стовбур вельвічії короткий (до 0,5 м) і товстий (до 1 м в діаметрі), майже повністю захований у пісок. Від нього вниз відходить корінь, довжиною до 3 м, а вгору – два великі шкірясті листки завдовжки 2-3 м і шириною понад 1 м. Листки необмежено довго ростуть, розриваються на окремі стрічки і нагадують щупальці, за що вельвічія отримала назву "рослина-восьминіг". Кількість продихів на її листках досягає 22 тис. на 1 см2.

У наш час клас Гінкговидні представлений лише одним реліктовим видом – гінкго дволопатеве. Цей вид зберігся в природному стані лише в горах Східного Китаю, де утворює мішані ліси. Гінкго – це дводомне дерево до 30-40 м заввишки, з гладенькою сірою корою і дволопатевими листочками, які опадають кожного року восени. У перекладі з японської мови гінкго означає "срібний абрикос" або "срібне яблуко". Насіння гінкго їстивне, але м'ясистий шар має неприємний запах. Цей вид є декоративною рослиною, перспективний для озеленення, відзначається стійкістю до міського повітря, інфекцій, комах-шкідників. Листя та насіння використовується в медицині для виготовлення знеболювальних препаратів та стимуляторів кровообігу і мозкової діяльності, а також у парфюмерії для отримання шампунів, мила тощо.

Особливості будови та життєдіяльності хвойних