Отдел Голосеменные (Pinophyta)

 

Растения, относящиеся к отделу голосеменных (Pinophyta) отличаются от всех остальных представителей растительного мира тем, что производят семена. А все семенные растения, как голосеменные, так и цветковые, являются разноспоровыми. Это значит, что споры у них двух разных типов – микроспоры (мужские споры) и мегаспоры (женские споры). Первые дают начало мужскому гаметофиту, а вторые – женскому. В этом отношении семенные

растения не отличаются от таких разноспоровых бесеменных растений, как селагинелла, полушник, марсилея или сальвиния. Тем не менее между ними имеются весьма существенные различия.

В то время как у огромного большинства бессеменных высших растений мегаспоры освобождаются из мегаспорангия, у семенных растений их единственная зрелая мегаспора остается постоянно заключенной внутри мегаспорангия и здесь же, внутри мегаспоры, происходит развитие женского гаметофита и процесс оплодотворения. Определенный шаг в этом направлении уже можно наблюдать у разноспоровых бессеменных растений. Так, у некоторых видов селагинеллы мегаспора остается внутри мегаспорангия и после оплодотворения, вплоть до значительного развития зародыша и даже молодого

растеньица. Еще больше приближение к семенным растениям наблюдается у некоторых вымерших плауновидных, например у каменноугольных родов миадесмия (Miadesmia) и лепидокарпон (Lepidocarpon), у которых мегаспорангий был окружен покровом из свернувшегося спорофиллоида (или его боковых выростов).

Это уже максимальное приближение к семени, но образование это является скорее аналогом, чем гомологом семени. Настоящее семя появляется только у голосеменных, при том значительно раньше, чем у таких растений, как миадесмия и лепидокарпон. В отличие от семенных плауновидных мегаспорангий у семенных растений окружен особым защитным покровом, называемым интегументом. Он умеет совершенно иное происхождение, чем покрывало мегаспорангиев миадесмии или лепитокарбона.

Мегаспорангий с окружающим его энтегументом называется семязачатком или семяпочкой. Это действительно зачаток семени, с которого после оплодотворения развивается семя.

Пыльцевые зерна у всех саговниковых мелкие, широкоэллиптические, лодочковидные и имеют на дистальной стороне одну борозду.

Например, у рода эфедра (Ephedra), относящийся к классу Гнетовые (Gnetopsida) при прорастании микроспоры отделяется сначала первая проталлиальная клетка. При втором делении образуется ядро второй проталлиальной клетки, но самой клетки не образуется, так ядро это не отделяется перегородкой от ядра антеридиальной клетки. Далее ядро антеридиальной клетки делится, образуя ядро генеративной клетки. Оно образует два ядра, одно из которых дает начало двум спермиям. А цель пыльцевых зерен попасть на женский гаметофит. Когда это произойдет, образуется короткая пыльцевая трубка, которая  через шейку архегония достигает яйцеклетки. Спермий, достигнув яйцеклетки, сливается с ней,

образуя зародыш.

У представителей подкласса Хвойные (Pinidae) каждая функционирующая материнская клетка микроспор дает начало четырем гаплоидным микроспорам, которые в течение некоторого времени оказываются заключенными внутри оболочки микроспор. Число микроспор обычно очень велико, иногда исключительно большое. Они чрезвычайно легкие, что помогает их распространению ветром. Чрезвычайно своебразной является форма пыльцевых зерен. У большинства представителей семейства сосновых и подокарповых она

бобовидная, с двумя выступами – воздушными мешками. Для большинства видов тсуги (Tsuga) типична шарообразная пыльца с одним опоясывающим воздушным мешком. Шарообразные безмешковые пыльцевые зерна имеются у лиственницы.

Самым старым деревом на Земле считается тоже голосеменное растение - сосна остистая (Pinus longaeva или P.aristata), растущая в горах Восточной Невады. Радиоуглеродный метод анализа показал, что возраст этого дерева составляет около 4900 лет.

 

Найдено недостающее звено между цветковыми и голосемянными растениями

Цветущее растение Амборелла (Amborella) оказалось живым ископаемым, выжившим на Земле в течение 130 миллионов лет. Профессор Вильям Фридман (William Friedman) из университета Колорадо в Болдере (University of Colorado at Boulder) полагает, что Амборелла — недостающее звено между цветущими растениями и их предками.

Амборелла — это маленький кустарник с крошечными зеленовато-жёлтыми цветами и красными фруктами, который растёт только в дождевых лесах Новой Каледонии.

Используя лазер, флуоресценцию и электронную микроскопию, Фридман и его коллеги установили, что цветущее растение Амборелла отличается от прочих покрытосемянных. Если коротко: Амборелла имеет одну дополнительную бесплодную клетку, которая сопровождает яйцеклетку в женской части её репродуктивного аппарата, зародышевом мешке.

Учёные считают, что ангиоспермы (покрытосемянные, они же — цветущие растения) отклонились на эволюционном дереве от растений-гимноспермов (голосемянных) примерно 130-150 миллионов лет назад, в эпоху динозавров, став теперь доминирующими растениями на Земле.

Дополнительная клетка в Амборелле, полагают авторы работы, является следом бурных эволюционных изменений в ранних покрытосемянных растениях, своего рода реликтом более примитивного механизма размножения. И также этот необычный эмбриональный мешок Амбореллы, согласно Фридману, — первая новая разновидность полового аппарата у цветковых растений, открытая за последние 50 лет.

Вероятно, что детальное изучение этого растения поможет пролить свет на то, что ещё Дарвин назвал "отвратительной тайной" — происхождение цветковых растений. Этот, мало ещё исследованный шаг эволюции растений представляет собой один из самых крупных вызовов для современных биологов.

Необычная структура Амбореллы, в конечном счёте, может связать её с голосемянными растениями, став, полагает Фридман, таким образом, недостающим звеном эволюции. Да ещё и живым, словно кистепёрая рыба.

Используемые материалы:

o «Жизнь растений», том 4. – Москва. «Просвящение», 1978

o «Жизнь растений», том 5(1).- Москва. «Просвящение», 1981

o Большой биологический энциклопедический словарь.- Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», Москва, 1999

o Еленевский А.Г., Соловьева Н.П., Тихомиров В.Н. «Ботаника высших, или наземных растений». – Москва. Издательский центр «Академия», 2000o Пименов А. В. «Уроки общей биологии», 12-13 главыo Виртуальная школа Кирилла и Мефодия: «Биология», 2006o http://www.membrana.ru/lenta/?5902