II. ВЫСШИЕ СЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ

1. Отдел ГОЛОСЕМЕННЫЕ,

ИЛИ СОСНОВЫЕ (Gymnospermae, Pinophyta)

По своей организации голосеменные являются промежуточной сту- пенью между папоротниковидными и покрытосеменными. Это деревья или кустарники с хорошо развитой корневой системой, стеблями и листьями, которые обычно игловидные, реже чешуйчатые. Для голосеменных харак- терны следующие особенности:

– развитие в шишках (стробилах) голых, непокрытых семяпочек – поэтому отдел получил название Голосеменных;

– размножение и распространение посредством семян;

– дальнейшая редукция гаметофитов;

– наличие архегониев;

– половой процесс не зависящий от воды.

Общее число видов современных голосеменных около 800, их под- разделяют на 4 класса: Саговниковые, Гинкговые, Хвойные и Гнетовые.

В умеренных широтах хорошо сохранился один класс голосеменных

– Хвойные (Pinopsida), его представители, наряду с покрытосеменными, представляют растительность лесов России. Типичным представителем хвойных из семейства Сосновых (Pinaceae) является cосна обыкновенная. Это высокое (до 40 м) вечнозеленое дерево. Хвоя растет попарно на укоро- ченных побегах. Мужские шишки (стробилы) собраны колосовидно у ос- нования побегов текущего года, желтые. Женские шишки (стробилы) рас- полагаются по 1-3 на концах побегов, свисая вниз. Семена имеют пленчатое крыло, в пазухе каждой семенной чешуи находится по два семени.

Мужская шишка сосны обыкновенной – это стержень, от которого во все стороны отходят микроспорофиллы, или тычинки, имеющие по два микроспорангия, или пыльника, в которых развивается масса мельчайшей желтой пыльцы. Пыльца (микроспора) имеет две оболочки: наружную, тол- стую, экзину и внутреннюю, тонкую, интину. Экзина имеет два пузыре- видных вздутия, что способствует ее переносу ветром. Ядро микроспоры делится и дает начало двум проталлиальным клеткам (заросток), которые вскоре отмирают. Следующее деление ядра образует спорогенную клетку, впоследствии дающую два спермия, и вегетативную клетку, образующую пыльцевую трубочку.

Женская шишка представляет собой стержень, от которого во все стороны отходят чешуи двух родов: наружные, бесплодные, или кроющие, и внутренние, семенные, на которых образуется два семязачатка. Семязача- ток (мегаспорангий) снаружи имеет покров, или интегумент, с пыльцевхо- дом на верхушке, обращенной вниз. В нуцеллусе семяпочки путем редук- ционного деления развивается эндосперм, или женский заросток (гамето- фит). В его верхушечной части закладывается два упрощенных архегония, в дальнейшем развивается только один из них, в нем созревает яйцеклетка.

Пыльцевое зерно, проникшее через микропиле в семязачаток, про- растает через 9 месяцев. Два образовавшихся спермия спускаются по пыль- цевой трубочке, которая продвигается через нуцеллус. Конец ее лопается и спермии проникают в архегоний. Один из них оплодотворяет яйцеклетку. От опыления до оплодотворения проходит почти год. Затем из оплодотво- ренной яйцеклетки образуется зигота, далее – зародыш; из интегумента – кожура семени; в целом из семязачатка – семя. Созревание семени длится тоже около года. Следовательно, полный цикл развития сосны (от опыле- ния до созревания семян) длится 1,5 года. Ежегодно на сосне можно наблюдать 3 типа шишек: красные, маленькие – в них происходит процесс опыления; зеленые, несколько крупнее – в них идет процесс оплодотворе- ния; коричневые, самые крупные – в них созревают семена (рис. 86).

Рис. 86. Жизненный цикл сосны: А – спорофит, Б – гаметофит, М – мейоз; а – семя, б – зародыш, в – побег, г – мужской гаметофит, д – образование

женского гаметофита; 1 – зародыш, 2 – эндосперм, 3 – спермодерма, 4 – мужские шишки, 5, 6 – женские шишки, 7 – микроспорофилл,

8 – микроспорангий, 9 – микроспора, 10 – экзина, 11- интина,

12 – воздушная полость, 13 – проталлиальные клетки, 14 – антеридиальная клетка, 15 – вегетативная клетка, 16 – спермагенная клетка, 17 – пыльцевая трубка, 18 – семенная чешуйка, 19 – кроющая чешуйка, 20 – семязачаток, 21 – интегумент, 22 – микропиле, 23 – нуцеллус, 24 – археспориальная клетка, 25 – мегаспора, 26 – эндосперм, 27 – архегоний с яйцеклеткой

Класс Гинкговые(Ginkgoopsida). В настоящее время представлены одним видом, произрастающем дико только в Китае, Гинкго двулопостный. Это – дерево до 40 метров высотой с крупными листьями и съедобными семенами.

Класс Саговниковые(Cycadopsida) представлен живущими в тро- пиках и субтропиках саговниками – крупными вечнозелеными двудомными растениями высотой до 20 метров. Они интересны в эволюционном отно- шении, поскольку это первые высшие растения, имеющие главный корень.

Класс Гнетовые(Gnetopsida). Представлен деревьями, кустарника- ми, лианами, распространенными во влажных тропических лесах.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Работа. Отдел Голосеменные, класс Хвойные, сем. Сосновые, Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.)

Порядок работы. Рассмотреть гербарную коллекцию различных представителей сем. Сосновые. Сравнить различные виды. Выделить их ос- новные диагностические признаки. Рассмотреть коллекцию шишек.

Изучить гербарий сосны обыкновенной, рассмотреть строение хвои, мужских и женских шишек.

С помощью микроскопа рассмотреть и зарисовать строение мужской шишки на постоянном микропрепарате продольного среза. На рисунке от- метить ось и микроспорофиллы.

Рассмотреть и зарисовать под микроскопом пыльцу сосны. На рисун- ке отметить воздушные мешки – выросты экзины.

По таблице изучить цикл развития сосны обыкновенной, нарисовать его в альбом.

Вопросы по теме «Высшие семенные растения»

1. Почему споровые растения не смогли стать господствующими на суше? 2.Чем представлен спорофит сосны обыкновенной?

3.В чем преимущества Голосеменных растений перед споровыми?

4.Почему в настоящее время из всех Голосеменных массово сохранились только Хвойные?

5.Опишите цикл развития сосны обыкновенной.

6.Каково значение Голосеменных в природе и народном хозяйстве?

2. Отдел ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ,

ИЛИ МАГНОЛИЕВЫЕ (Angiospermaе, Magnoliophyta)