2020-04-12
968
Отдел Pinophyta (Gymnospermae) – Голосеменные
Теоретические сведения
Отдел Pinophyta очень древняя группа растений, появившаяся в верхнем девоне, расцвет приходится на конец палеозоя и мезозою. Существует моно- и полифилетическая теория происхождения голосеменных. Большинство сходятся во мнение, что голосеменные могу возникнуть из боковых ветвей древних разноспоровых папоротниковидных. В настоящее время насчитывает около 800-900 видов, представленных исключительно древесными формами: деревья, кустарники, лианы, стланики. Размеры голосеменных варьируют от менее 1 м до, поистине огромных, более 100 м. Листья варьируют по размеру и особенностям морфологического и анатомического строения. Их можно разделить на две группы: крупные, рассеченные, напоминающие листья папоротников и мелкие, цельные – игловидные или чешуевидные. Характерные особенности строения листьев голосеменных нередко служат диагностическим признаком определения семейства, а иногда и рода растений.
Корневая система представлена главным и системой боковых корней. У примитивных форм встречаются придаточные корни. Голосеменные формируют микоризу.
|
|
|
Анатомическая структура голосеменных имеет ряд характерных особенностей: ксероморфность, наличие камбия. Развитие и особенности строения коры, древесины и сердцевины у разных представителей голосеменных иногда сильно различаются. В большинстве своем проводящая система состоит из ситовидных клеток, без клеток спутниц, трахеид с окаймленными порами.
Голосеменные – разноспоровые растения. Особенностью отдела является наличие семязачатков, расположенных открыто на поверхности мегаспорофиллов. Мужской и женский гаметофиты сильно редуцированы. Кроме того, развитие женского гаметофита, опыление, оплодотворение и формирование семени (с молодым спорофитом), происходит на спорофите. Для процесса оплодотворения в отличие от высших споровых растений не требуется вода из внешней среды.
Данная группа играет значительную роль в северном полушарии, образуя обширные хвойные леса (таежная зона).
Отдел включает шесть классов, два из которых полностью вымерли. Краткую характеристику классов смотрите в приложении.
Практические задания и контрольные вопросы
К занятию необходимо знать следующие вопросы. Отличительные особенности высших споровых и семенных растений. Общая характеристика голосеменных: геологическая история, репродуктивные органы, цикл воспроизведения на примере сосны, система голосеменных, их распространение и экология.
Цель занятия: изучить особенности строения современных представителей отдела Pinophyta.
|
|
|
Систематическое положение изучаемых объектов
Отдел Pinophyta (Gymnospermae) – Голосеменные
Класс Pteridospermae – Семенные папоротники
Класс Cycadopsida – Саговниковые
Класс Bennetittopsida – Беннеттитовые
Класс Ginkgoopsida – Гинговые
Класс Gnetopsida (Chlamidospermatopsida) – Гнетовые (Оболочкосеменные)
Класс Pinopsida (Coniferopsida) – Хвойные
Порядок Cordaitales – Кордаитовые
Порядок Araucariales – Араукариевые
Порядок Pinales – Сосновые
Семейство Pinaceae – Сосновые
Порядок Cupressales – Кипарисовые
Семейство Taxodiaceae – Таксодиевые
Семейство Cupressaceae – Кипарисовые
Порядок Тaxales – Тисовые
Семейство Taxaceae – Тисовые
Порядок Podocarpаles – Подокарповые
Семейство Podocarpаceae – Подокарповые
*Порядки и семейства указаны, только те, которые рассматриваются на занятии.
Материалы и оборудование: микроскопы, гербарий различных видов голосеменных, таблицы, «Продольный разрез через микростробил сосны»; «Пыльца сосны»; «Хвоинка сосны», коллекция женских шишек хвойных.
Задания
1. Изучите по гербарию и коллекциям шишек наиболее распространенных представителей класса хвойных. Зарисуйте часть побега с женской шишкой, отразив особенности строения.
| Сем. Pinaceae – Сосновые | |
| Ель европейская ( Picea abies). Ель сибирская (P. obovata) Вечнозеленое дерево. 500 лет. Зрелые шишки повислые, 5-10см. Строительство, ЦБП, музыкальные инструменты. Листья игловидные, заостренные, расположены поочередно на удлиненных побегах - ауксибластах. Держатся 7-8 лет | |
| Сосна обыкновенная ( Pinus sylvestris) Вечнозеленое дерево. 300-400 лет. Листья игловидные (4-5 см), расположены по 2 в пучке на укороченных побегах - брахибластах. Держатся 3-4 г. Шишки повислые, длина до 7см, ширина до 3см. Деловая древесина, хим. продукты (канифоль, скипидар). | |
| Сосна кедровая ( P. sibirica) Вечнозеленое дерево. 500 лет. Листья игловидные до 13 см в пучке по 5 шт. на брахибластах. Держатся 3-6 лет. Зрелые шишки яйцевидные, длиной до 13 см, шириной до 8 см. Древесина легче и плотнее, используется для производства карандашей, семена – в пищу («кедровые орешки»). | |
| Кедр гималайский ( Cedrus deodara) Вечнозеленое дерево. 400-500 лет. Листья игловидные длиной до 5 см по 30-40 в пучке на брахибластах. Держатся 3-6 лет. Шишки яйцевидные, прямостоящие, длиной до 11см, шириной до 6 см. Имеют ценную, приятно пахнущую древесину. Декоративные. | |
| Пихта сибирская ( Abies sibirica) Вечнозеленое дерево. 250 лет. Листья игловидные с закругленной верхушкой, расположены поочередно на удлиненных побегах. Держатся 10-12 лет. Шишки прямостоящие до 20 см. Из-за небольших запасов экономическое значение связано с добычей пихтового масла. | |
| Лиственница сибирская ( Larix sibirica) 400-500 лет. Листья игловидные, мягкие, длиной до 4см по 30-50 штук в пучке на брахибластах. Шишки округлые, 2-4 см длины. Древесина имеет высокую прочность и устойчива к гниению. Декоративные (выдерживают атмосферу города). | |
| Сем. Cupressaceae – Кипарисовые | |
| Можжевельник обыкновенный (Juniperus communis) Кустарник. До 500 лет. Листья игловидные до 2 см, трехгранные, в мутовках по 3. Держатся до 4 лет. Зрелые шишки ягодовидные, голубоватые, 5-9 мм в диаметре. Древесина плотная, устойчива к гниению, но почти не используется. Лекарственное. | |
| Кипарис вечнозеленый (Cupressus sempevireus) Дерево 25-30 м высотой. До 500 лет. Хвоя чешуевидная, ромбическая, накрест расположенная, плотно прижатая к ветвям. Источник строительного материала. Древесина стойкая, легко обрабатывается и полируется. | |
| Туя западная ( Thuja occidentales) Дерево до 15 м высотой при диаметре ствола 60-90 см. У молодых растений крона узкая, пирамидальная, но с возрастом она в большинстве случаев становится яйцевидной. Чешуевидные листья ярко-зеленые, длиной до 3-4 мм. Древесина устойчива к гниению, индейцы издавна использовали ее для постройки каноэ. Из листьев получают эфирные масла. Имеется более 12 садовых форм туи западной. | |
|
|
|
2. Изучите анатомическое строение хвои, используя готовый микропрепарат. Рассмотрите эпидерму, кутикулу, погруженные устьица, гиподерму, складчатую ассимиляционную паренхиму, смоляные ходы, склеренхиму, окружающую срединную жилку. В жилке найдите эндодерму, проводящую паренхиму, два коллатеральных закрытых пучка (ксилема окружена флоэмой) и слой склеренхимы между ними. В чем проявляются ксероморфные признаки во внутреннем строении хвои?
3. Рассмотрите постоянные микропрепараты микростробила (мужская шишка) и мегаконстробила (женская шишка) сосны. Обратите внимание на расположение кроющих и семенных чешуй и семян. Зарисуйте и обозначьте составные части шишек.
| а) микростробил | б) мегаконстробил | |
| Рисунок 1– Схема продольного разреза через стробилы сосны | ||
4. По постоянному микропрепарату рассмотрите и зарисуйте особенности строения пыльцы (проросшие микроспоры) сосны. На рисунке отметьте экзину (внешнюю толстую оболочку) и образованные ею воздушные мешки, интину (внутреннюю тонкую оболочку), две клетки мужского гаметофита – вегетативную и антеридиальную.
| Рисунок 2 – Пыльца сосны |
Вопросы и задания для самопроверки
1. Какие признаки отличают голосеменные растения от высших споровых растений? _______________________________________________________
_______________________________________________________________
2. Какие признаки указывают на ксероморфность данной группы растений? ___________________________________________________________
_____________________________________________________________
3. В чем преимущество гаметофита голосеменных перед гаметофитами споровых растений? ___________________________________________
_______________________________________________________________
4. Раскройте ниже приведенные термины:
Семенная чешуя – __________________________________________________
Нуцеллус - _______________________________________________________
Пыльцевое зерно -________________________________________________
Эндосперм голосеменных____________________________________________
5. Вставьте пропущенные слова в текст:
|
|
|
Для голосеменных характерны два типа побегов _____________________. Можжевельник имеет только __________ тип побегов - _________________ и _________________ листорасположение. Брахибласты сосны сибирской содержат ____________ листьев, а брахибласты сосны обыкновенной _____________. Чешуйчатый тип листьев имеют ______________________.
Студент ______________________
Преподаватель ______________________
