Голонасінні - рослини, які, як і покритонасінні, розмножуються насінням, але насіння у них лежать відкрито (голо) на чешуях жіночих шишок, а не знаходяться всередині плоду.
У голонасінних є дві особливості, що відрізняють їх від папоротеподібних:
- Незалежність процесу запліднення від води. Це стало можливим завдяки появі запилення - перенесення чоловічих сперміїв по повітрю до жіночих семязачатки.
- Поява насіння, що містить запас поживних речовин для зародка, і щільну оболонку - насіннєву шкірку, що захищає його від несприятливих умов.
Завдяки цим особливостям голонасінні змогли селитися навіть у посушливих районах, і остаточно завоювали сушу, де і панували в палеозойської і мезозойської епохах, аж до появи і розквіту покритонасінних на початку крейдяного періоду.
Деякі з древніх голонасінних збереглися і в наші дні - Гингко і Араукария:
Араукарія чилійська, її листя живуть до 40 років!
В даний час налічується близько 700 видів голонасінних, причому більшість з них (близько 600 видів) - хвойні, які мають багаторічні (за винятком модрини) ігловідние (хвоя) або лускаті листя:
Листя сосни - хвоя
Листя ялівцю - лускаті
Серед хвойних є дерева (ялина, сосна, кедр, ялиця, кипарис), є чагарники (ялівець). Зустрічаються гіганти понад 100 м у висоту (секвойя), і карлики, що стеляться по землі (кедровий стланик - сосна карликова, ялівець козацький).
Хвойні утворюють великі ліси в північній півкулі на території Євразії, Північної Америки і островах Тихого океану, будучи середовищем проживання для птахів і тварин. Вони виконують важливу водоохоронну роль і широко використовуються в промисловості (деревина, смоли) і медицині (ефірні масла).
Розглянемо будову і розмноження голонасінних на прикладі сосни.
Сосна - висока світлолюбна дерево з потужною стрижневою кореневою системою, що дозволяє їй отримувати воду з великої глибини і витримувати сильні вітри. Завдяки цьому сосна росте на будь-яких грунтах - піщаних, кам'янистих і болотних. При цьому вона закріплює хиткі піщані ґрунти, утворюючи на них, додатково до глибоких, ще й безліч поверхневих коренів.
Нижні бічні гілки у сосни, що росте в лісі, швидко відмирають, тому що не виносять тіні від сусідніх дерев. При сприятливих умовах сосна виростає висотою до 30-40 метрів, і живе до 150-800 років.
Стовбур сосни покритий лускатої корою, глибше йде слабо розвинений луб, камбій і потужна деревина. І деревину, і кору пронизують радіальні промені і смоляні ходи. Серцевина - не розвинена.
Листя сосни - голки, зібрані по дві, живуть 2-4 роки.
Розмноження у сосни відбувається лише насінням, вегетативного розмноження у неї немає.
Навесні на молодих пагонах з'являються шишки. на кінцях пагонів - жіночі, а біля основи інших пагонів - скупчення чоловічих шишок.
Жіночі шишки сосни
Чоловічі шишки сосни
На чешуях чоловічих шишок розвивається по два пильовика (мікроспорангія), в яких утворюються спори. Прямо в пильовиках спори проростають, утворюючи чоловіче покоління (гаметофіт) - порошинку, яка несе два спермия. У порошинки сосни є два повітряних бульбашки, що полегшують її перенесення вітром
На верхній стороні лусок жіночої шишки утворюється по два семязачатка (мегаспорангия). У них утворюються спори, одна з яких проростає, утворюючи жіночий гаметофіт. несе дві яйцеклітини. Для того, щоб утворилося насіння, необхідно запилення і запліднення. Запилення - це перенесення порошинки вітром на що лежить відкрито (голо) семязачаток. Після цього жіноча шишка зеленіє, її луски розростаються, щільно змикаються і запечатуються смолою. Порошинка до наступного літа залишається в стані спокою.
Жіноча шишка після запилення
Через рік порошинка починає проростати - у неї утворюється пилкова трубка, по якій спермии перетікають до яйцеклітини, і один з них зливається з нею. Утворюється зигота, з якої розвивається зародок. Тканини жіночого гаметофіта, що оточують зародок, накопичують поживні речовини і перетворюються в ендосперм, а весь семязачаток - в насіння.
Зверху насіння покрито щільною оболонкою - насіннєвий шкіркою, під нею - пленчатой оболонкою. Насіння сосни має легке крильце. Після дозрівання насіння шишка розкривається, і насіння розносяться вітром.
Зріла розкрилася шишка через 12-13 місяців після запліднення.
Схематично життєвий цикл сосни представлений нижче:
Життєвий цикл сосни
Подібним способом розмножуються все голонасінні.
У різних представників класу хвойних листя, шишки і насіння виглядають по-різному:
У їли листя - хвоинки короткі, жорсткі, сидять на гілках по одній, живуть до 7-10 років
Жіночі (фіолетові) і чоловічі (зелені) шишки ялини
Гілка їли з жіночими зрілими шишками
У сосни сибірської - кедра, насіння великі, з великим запасом поживних речовин - кедрові горішки:
Кедр - сосна сибірська
У тропічному і субтропічному кліматі північної півкулі ростуть високі (до 30 м) стрункі кипариси з лускатим листям:
Зрілі шишки кипариса
У родича кипариса - ялівцю, листя можуть бути голкоподібними або лускатими, шишки дозрівають на другий рік і є шишкоягоди - нераскривающінся, з м'ясистим щільно зімкнутими лусками, всередині - від 1 до 10 насіння:
Ялівець з шишкоягодами