Текст книги "Голосеменные растения"
Автор книги: Владислав Сивоглазов
Соавторы: Татьяна Козлова
Жанр:
Биология
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 4 страниц)
Т. А. Козлова, В. И. Сивоглазов
Голосеменные растения
Общая характеристика голосеменных
(Pinophyta, или Gymnospermae)
Голосеменные – очень большая и древняя группа растений. Они появились на нашей планете около 370 млн лет назад, в период изменения климата: от теплого и влажного – к холодному и сухому. Такие климатические изменения стали неблагоприятными для жизнедеятельности и особенно для размножения папоротниковидных, которые господствовали тогда во флоре Земли. Для распространения голосеменных похолодание климата и уменьшение влажности не было препятствием.
Голосеменные – это настоящие сухопутные растения, для размножения которых не нужна водная среда.
Голосеменные растения не имеют цветков и плодов, их семена располагаются открыто (голо), лишь у некоторых они покрыты чешуйками. Такие особенности строения и расположения семян послужили причиной возникновения их общего названия – «голосеменные». От неблагоприятных факторов среды зародыш семени голосеменных защищен прочными семенными покровами.
У голосеменных, не имеющих цветков, тем не менее семена образуются. Это происходит в результате оплодотворения, которому предшествует опыление. Пыльца из созревших пыльцевых зерен рассеивается с помощью ветра и попадает на семязачатки, в результате чего и происходит оплодотворение.
Пыльцевые мешки и семязачатки формируются в специальных шишках – мужских и женских. Шишка состоит из участка укороченного спороносного побега – оси, к которой прикрепляются чешуйки.
На нижней стороне каждой чешуйки тех шишек, которые называются мужскими, образуются пыльцевые мешки с пыльцевыми зернами, несущими половые клетки – спермии.
Между чешуйками шишек, которые называются женскими, развиваются семязачатки. В результате многократного деления клеток семязачатка формируются яйцеклетка и эндосперм, который впоследствии питает зародыш.
Большинство голосеменных – это прямостоячие растения (деревья, кустарники). Некоторые представители голосеменных имеют шпалерную форму. Однако есть и лианы.
Стволы древесных голосеменных покрыты довольно тонкой корой, под которой располагается древесина. В центре стволов находится нечетко выраженная сердцевина. В стволах старых деревьев сердцевина едва различима. Более древнее происхождение голосеменных (по сравнению с покрытосеменными) подтверждают особенности строения древесины, которая состоит в основном из мертвых веретенообразных клеток с толстыми оболочками. Такие клетки называют трахеидами. Они выполняют опорную и проводящую функции.
У многих видов голосеменных, особенно у хвойных, в коре и древесине располагаются особые смоляные каналы, которые заполняются эфирными маслами и другими биологически активными веществами. Когда в жаркий летний день эфирные масла испаряются, воздух елового или соснового леса наполняется живительным, бодрящим ароматом.
У голосеменных форма листьев разнообразна. Так, у всех хвойных листья превратились в узколинейные или узколанцетные вечнозеленые, реже опадающие к концу лета хвоинки. Они располагаются на ветках спирально, супротивно, мутовчато или собраны в пучки от 2 до 50 в каждом. Хвоя выделяет особые биологически активные вещества – фитонциды.
У других голосеменных (саговниковые и гинкговые) листья имеют хорошо развитые листовые пластинки, которые похожи на листья пальм и других цветковых растений.
Класс Гинкговые
Этот класс содержит одно семейство Гинкговые с одним видом.
Гинкго двулопастное (Ginkgo biloba)
Гинкго двулопастное, до конца XVII века неизвестное европейцам, представляет собой листопадное дерево высотой до 30–40 м. Побеги гинкго несут необычные веерообразные листья, листовые пластинки, которые рассечены на две половины, как бы на две лопасти. Отсюда произошло видовое название этого древнейшего и интересного растения – гинкго двулопастное.
Однако встречаются на побегах и листья с цельными листовыми пластинками. Жилки всех листьев разветвлены надвое. Такое жилкование, характерное только для гинкго, называется дихотомическим.
Осенью листья гинкго желтеют и опадают, что необычно для голосеменных. И эта особенность еще раз подтверждает уникальность гинкго.
Гинкго – растения двудомные.
На верхушках укороченных побегов среди листьев развиваются особые органы, содержащие либо семязачатки (на женских экземплярах), либо пыльцу (на мужских экземплярах).
Удивительно у гинкговых и развитие зародыша, которое может происходить, представьте себе, в уже опавших с дерева семязачатках!
Ни у каких других растений такого не бывает.
Прорастание семян гинкго может начинаться сразу же, как только зародыш достигает максимального развития. Это происходит потому, что семена гинкго не имеют периода покоя, а такой период свойствен почти всем семенам большинства растений. Семена гинкго съедобны. В Японии их назвали словом «гинкго», что означает «серебряный абрикос».
Такие «серебряные абрикосы», а точнее – семена живого гинкго в 1690 году прислал в Европу из Японии врач голландского посольства Э. Кемпфер. Именно он первым из европейцев обнаружил это незнакомое ему растение и заинтересовался. Он же и предложил в качестве его научного названия японское слово.
Гинкго – древнейшее растение. Ученые установили, что первые гинкго появились на Земле около 300 млн лет назад. Они – современники динозавров. Представьте себе рощи гинкговых деревьев, обильно растущих по всему тогдашнему умеренному поясу нашей планеты, в которых обитали разные виды динозавров. Очень жаль, что почти одновременно с динозаврами гинкго стали вымирать. Согласно палеонтологическим находкам, это происходило около 80 млн лет назад. Гинкго могут быть вполне обоснованно названы живыми ископаемыми.
Находки остатков гинкговых деревьев находили даже на Шпицбергене и Аляске, в Монголии и в Аргентине, на Урале и на Украине. В настоящее время дикорастущие гинкго произрастают на небольших территориях в Восточном Китае. Не случайно гинкго упоминается в китайских книгах, которые были написаны еще в VII веке.
И с незапамятных времен в Японии, Китае и Корее гинкго почитали как священное дерево и выращивали возле храмов и гробниц. Одно из деревьев гинкго, растущее в Японии, имеет возраст около 1200 лет. Своеобразным деревом-рекордсменом является дерево гинкго высотой 41 м и более 3 м в обхвате ствола, произрастающее в Корее, ему 1400 лет.
Как ценные и живописные декоративные растения гинкго начали разводить в Европе с 1730 года. Сначала их выращивали в ботанических садах Голландии, а затем и в открытом грунте субтропических областей других европейских государств, а также в Восточной Азии, Северной Америке и в России.
И что замечательно, произрастая в районах, насыщенных промышленными предприятиями, гинкго не поражаются вирусами и грибками, они не угнетаются от повышенного задымления и редко повреждаются насекомыми. Установлено, что листья этого дерева, содержащие особые вещества, выделяют специфический запах, который отпугивает вредителей.
Люди с давних пор используют эту особенность гинкго для зашиты книг и некоторых вещей от насекомых-вредителей, помещая листья между страницами или распределяя их между вещами. Используют листья гинкго и для защиты рыборазводных водоемов от малоценной и хищной рыбы в водоемах, где собираются разводить ценные породы и виды. От веществ, выделяемых листьями, хищные рыбы погибают.
В настоящее время гинкго используют как лекарственное сырье. Из листьев и семян гинкго получают препараты, повышающие иммунитет, усиливающие обмен веществ, которые помогают людям излечиться от многих болезней. О медицинских свойствах «живого ископаемого» давно знают в Японии, где семена считаются ценным лекарственным средством и очень дорогим деликатесом.
Таким образом, древнейшее голосеменное растение – гинкго двулопастное имеет не только научное значение, но и большое практическое значение, а также является красивым декоративным растением, отличным украшением любых парков, скверов, ботанических садов.
Не случайно великий немецкий поэт Иоганн Вольфганг Гете, восхищаясь красотой этих оригинальных деревьев и отдавая дань их большому практическому значению, написал в честь гинкго поэму.
Класс Хвойные
(Pinopsida)
Хвойные – вечнозеленые, реже листопадные, обычно высокие деревья, иногда кустарники. Это самая многочисленная группа голосеменных. В растительном покрове нашей планеты хвойные леса занимают более 1/3 всей площади, покрытой лесом.
Хвойные породы образуют леса на обширных пространствах Евразии и Северной Америки. В Южном полушарии хвойные обильно произрастают в умеренном поясе Новой Зеландии, Австралии и Южной Америки. Крупнейшим лесным массивом хвойных является российская тайга.
Среди хвойных встречаются настоящие гиганты растительного мира. Так, секвойя вечнозеленая достигает 100 м в высоту при толщине ствола 10 м. Некоторые экземпляры мамонтового дерева доживают до 4000 лет, а толщина их стволов 12 м. У болотного кипариса ствол достигает 16 м в толщину.
Возраст хвойных довольно легко определяется по хорошо выраженным годичным кольцам прироста.
Семейство Сосновые
Ель обыкновенную иногда называют высокой. Действительно, красавицы ели – это очень высокие (выше 40 м) деревья с горизонтально отклоненными ветвями.
Заросли елей образуют леса – ельники. На европейской территории России такие ельники в зависимости от преобладающего почвенного покрытия относятся к разным типам: ельники-зеленомошники, ельники-долгомошники, ельники сфагновые, ельники болотно-травяные, ельники сложные.
В еловых лесах всегда присутствует чуть сказочный зеленоватый полумрак. Густые конусообразные кроны елей, смыкаясь, образуют сплошной полог, а их темно-коричневые прямые и стройные стволы создают величественно-торжественную колоннаду.
Древесина елей – бесценное богатство России. Ель дает строевой и поделочный материал, из ее древесины выделывают дранку, изготавливают лукошки, корзины, решёта, различные химикаты и лекарственные средства.
Древесина ели – один из основных компонентов сырья для производства бумаги. Так что книга, которую вы сейчас читаете, возможно, напечатана на бумаге, полученной из еловой древесины.
Ели «звучат» в концертных залах и театрах, когда играет скрипичный ансамбль. Оказывается, ни одно дерево не дает такой певучей и звонкой древесины, как ель. Не случайно из нее изготавливали свои замечательные скрипки великие мастера – Амати и Страдивари.
Известно ли вам, что еловая хвоя во много раз богаче витамином С, чем апельсин и лимон? Конечно, никто не ест свежую хвою, как плоды цитрусовых, но она служит прекрасным сырьем для приготовления витаминных препаратов.
Из древесины елей добывают канифоль, скипидар, деготь, древесный уксус, смолу. Научное название рода – Picea – происходит от латинского слова pix, что в переводе означает «смола».
Семенами елей питается множество зверей и птиц, особенно зимой, а для белок это один из основных видов корма.
Весной происходит опыление елей, после чего в шишках начинают созревать семена. Из мелких желтоватых мужских шишечек елей летят облачка пыльцы, которую в народе называют «цветень». Над ельниками повисают желтые облачка такой «цветени». Если в это время пройдет дождь, то лужи покрываются желтой пленкой пыльцы.
Каждая пылинка снабжена двумя мешочками, наполненными воздухом, благодаря чему пыльца елей может перелетать на очень большие расстояния, иногда свыше 100 км. Пыльца, переносимая ветром, падает на чешуи женских шишек, прилипает к семяпочкам, которые выделяют липкий сок.
Крылатые черно-бурые семена созревают в продолговато-эллиптических шишках осенью того же года. В начале созревания свисающие шишки (длиной 6–12 см, а некоторые – до 15 см) имеют красноватый оттенок, затем они становятся коричневыми и блестящими.
Ель начинает приносить семена в редколесье на пятнадцатом году жизни, а в густом еловом лесу – с 25–30 лет. Семена елей обладают хорошей всхожестью, которая сохраняется до 8–10 лет.
Ель теневынослива, и рядом с мощными старыми елями могут хорошо произрастать молодые елочки-подростки. Видоизмененные листья ели короткие, четырехгранные, темно-зеленые хвоинки густо расположены на ветвях. Хвоя держится на побегах елей 5–7, иногда 9 лет.
Иногда нижние ветви елей касаются поверхности лесной почвы, и тогда может происходить укоренение и рост этих побегов – чрезвычайно редкое явление среди хвойных деревьев.
Еловые леса необходимо беречь и охранять от пожаров.
Загрязнение воздуха и почвы, а также высокие летние температуры отрицательно воздействуют на еловые насаждения. Происходит нарушение роста, повреждение и сбрасывание хвои, ослабление всего дерева.
Ель называют ветровальной породой. Главный корень у ели с трехлетнего возраста перестает расти, а к десяти годам почти исчезает. Одновременно начинают развиваться боковые корни, образуя обильную, сильно разросшуюся корневую систему. Такая корневая система неустойчива и под сильными порывами ветра тяжелую крону не выдерживает – ель падает с вывернутыми корнями.
Корни таких вывороченных из почвы деревьев создают жутковато-фантастический вид, напоминая щупальца гигантских осьминогов.
Ель устойчива к морозам. В зимнем лесу, особенно в солнечный день, ели с их темно-зелеными кронами на фоне сверкающего белизной снега поистине прекрасны. Очень хорошо ель переносит северные снежные зимы. Под тяжестью снежных пластов зеленые побеги – лапы елей прогибаются, опускаясь вниз. От этого снег скатывается, а ветви, освободившись от него, гордо распрямляются и снова красуются темно-зелеными лапами. А вот с лиственными деревьями такого не происходит. Если снег выпадает рано и листва полностью не сброшена, то под тяжестью снега ветви ломаются. От этих травм растение болеет в последующие годы.
А как прекрасны новогодние елочки! Бывает очень жаль этих красавиц после Нового года, когда их выбрасывают. Пусть лучше ель растет в лесу, а дома можно нарядить и искусственную елочку. Нет ни одного человека в нашей стране, кто бы не пел в детстве «В лесу родилась елочка, в лесу она росла…».
Пусть же в лесах России всегда растут величественные и гордые ели, так необходимые природе и нам, людям.
Деревья этого вида произрастают в Сибири, в более суровых климатических условиях, чем ель европейская, или обыкновенная. Строение и особенности жизнедеятельности двух видов елей очень сходны.
Различие проявляется в строении шишек и хвои. Хвоя ели сибирской более густая и короткая, чем у ели европейской. Чешуйки шишек у нее цельнокрайние, а у ели европейской края чешуек зазубренные. Древесина у этих двух видов елей почти не различается.
По всему Тянь-Шаню группами или поодиночке произрастают эти очень красивые деревья. Особую красоту придает им голубоватый отлив острых, торчащих вперед хвоинок. Голубоватый цвет придают хвоинкам продольные, хорошо заметные устьичные полоски, которые располагаются на всех четырех гранях зеленых или бледно-зеленых хвоинок. Поэтому ель Шренка называют еще голубой тяньшанской елью.
Деревья этого вида довольно высоки. Столетние ели вырастают до 30 м, а в оптимальных условиях и до 50 м в высоту, диаметр их ствола достигает 180 см.
Характерные конические или узкопирамидальные кроны тяньшанских елей формируются от основания ствола, где располагаются долговечные нижние побеги с густым хвойным опушением. От них вверх поднимаются, заметно и постепенно уменьшаясь к вершине дерева, побеги с густым хвойным опушением. От этого создается особый облик голубых тяньшанских елей.
Тяньшанские ели могут произрастать, казалось бы, в совершенно немыслимых условиях – на уступах отвесных скал и на обрывах, где слой почвы очень тонкий. Поверхностная, сильно разветвленная корневая система тяньшанских елей, врастающая в самые мелкие трещины горной почвы, распространяется далеко от основания ствола. Она буквально по каплям впитывает влагу с минеральными солями и обеспечивает опору и питание мощному дереву. Площадь питания одного дерева, произрастающего на маломощных горных почвах, достигает сотни квадратных метров. Поэтому ели Шренка, поднимаясь в горы до высоты 3000 м, могут создавать неповторимый и живописно-торжественный тяньшанский пейзаж.
На верхней границе ареала силуэты елей изменяются, они принимают сланцевую форму, а от ветвей, которые почти лежат на каменистой почве, отрастают придаточные корни. Укрепившись на вершинах скал, тяньшанские ели выдерживают и немыслимо сильные напоры ветра, и мороз, и холодные дожди.
Ели Шренка теневыносливы и нуждаются во влажных почвах, поэтому лучше развиваются на северных склонах, хорошо растут и на днищах ущелий.
В прошлом ели Шренка густо покрывали горы Тянь-Шаня, в настоящее время площадь их произрастания сократилась. Этот вид елей нуждается в особой охране, потому что они имеют еще очень важное водоохранное значение.
Это красивые, крупные деревья, некоторые из них достигают высоты 60 м, диаметр стволов более 1,5 м, имеют крону конусовидной формы. Это делает их похожими на ели Шренка. Но по выносливости восточные ели уступают этим высокогорным красавицам – тяньшанским елям.
Стволы молодых восточных елей имеют гладкую светло-серую кору, с годами она темнеет, растрескивается, шелушится и отслаивается некрупными чешуйками. Живописный вид деревьям придают почти горизонтальные побеги, концы которых опускаются к земле.
Побеги восточных елей покрыты короткими и густыми хвоинками. На ветвях гроздьями, часто очень скученно созревают смолистые шишки, их семена служат пищей для многих обитателей горных лесов.
Вид ели восточной распространен на Кавказе и в северной части Малой Азии. Произрастает она в горных лесах, поднимаясь на высоту до 2000 м над уровнем моря, и является основным компонентом горных лесов. Неширокими полосами, в виде «языков» заросли елей, растянувшись по горным склонам, спускаются в ущелья.
Как и ели Шренка, они хорошо растут на влажных почвах и на участках, где часто бывают обильные туманы. Эти ели теневыносливы.
Ель восточная живет долго, до 400–500 лет, но растет очень медленно, особенно в молодом возрасте. Иногда всходы и сеянцы елей вырастают поблизости от старых елей, на упавших замшелых стволах, кора которых хорошо впитывает и сохраняет влагу.
Горные леса, образованные восточными елями, нуждаются в особой охране, они имеют большое природоохранное и хозяйственное значение. Легкая и прочная древесина этих елей служит строительным материалом и сырьем для токарных и столярных работ. Идет она также на изготовление бумаги, кровельных дранок.
Древесина восточных елей обладает особыми резонансными свойствами. Поэтому она ценится как материал для изготовления музыкальных инструментов. Так же как и ель Шренка, этот вид нуждается в охране и новых посадках в горных районах Кавказа.
Ель Глена внесена в Красную книгу России. Этот вид произрастает на Южном Сахалине и на южных Курильских островах. В хороших условиях и на увлажненных почвах ель Глена вырастает до 50 м в высоту. Может произрастать и на заболоченных почвах, образуя густые заросли.
Общий облик ели Глена привлекателен: от мощных стволов с красно-бурой чешуйчатой корой отходят побеги, кора ржаво-красного или шоколадного цвета. На ветвях, имеющих такую окраску, почти незаметны малосмолистые почки. Почки елей Глена имеют отличительный видовой признак: чешуи с беловатой бахромой по краям, заостренные, почти шиловидные на конце.
Особую форму имеют также небольшие (длина 4,5–6,5 см, ширина 2–2,5 см) коричневые шишки. Они цилиндрические с притупленными верхушечками.
Зеленая хвоя покрывает ветви густым и довольно грубым опушением. Хвоинки елей Глена, как и у других видов рода, четырехгранные, а отличает их то, что они сильно сплюснуты и на нижней стороне более светлые. Такой оттенок придают хвоинкам устьичные полоски.
Ель Глена – особо охраняемый и ценный объект растительного мира нашей родины.
Этот дальневосточный вид произрастает в лесах Приамурья, Приморья, Камчатки, Сахалина, в лесах южных Курильских островов и Северной Кореи. Высокие (до 40 м) красивые деревья с конусовидной кроной поднимаются по склонам невысоких гор, обычно до высоты 400–500 м. Отдельные экземпляры ели аянской встречаются на высоте 1200 м. На севере своего ареала эта ель заселяет низменности, но на сильно заболоченных участках перестает расти и погибает.
От других видов ель аянская отличается плоской формой заостренной на конце хвои. На освещенных участках побегов хвоя имеет изогнутую форму. Верхняя сторона хвоинок темно-зеленая и блестящая, а нижняя – более светлая.
Стволы покрыты серо-бурой растрескивающейся корой, округлые пластинки которой отстают и опадают. Молодые побеги блестящие, желто-бурого или серо-бурого цвета.
Ели этого вида хорошо приспособлены к своеобразным и переменчивым климатическим условиям Дальнего Востока.
