Глава 4. Насінні рослини. Відділ Голонасінні

Кам`яновугільний період Палеозойської ери був найсприятливішим для існування вищих спорових рослин. Деревовидні хвощі, плауни та папороті росли в товщину переважно за рахунок клітин кори. Такі “дерева” не були міцними і в великій кількості гинули. Але в умовах теплого клімату та надлишку вологи відбувалося таке ж швидке нарощування вегетативної маси. На початку пермського періоду - останнього періоду Палеозою - ситуація стала змінюватися. Кількість вологи зменшилася, похолодало. На значних територіях господарювали посушливі вітри, водойми висихали, спорові рослини тулилися до залишків зволожених місць існування. Вижити могли лише невеличкі рослини, що пристосовувалися до періодичних змін температури та вологості (пори року). Ми вже згадували, що серед папоротей з`явилися рослини, які розмножувалися насінням, а серед кордаїтових, а також деяких папоротей, хвощів і плаунів - рослини, що мали вторинний ріст. Саме вторинний ріст, а також інші пристосування забезпечили ріст коренів і стебла в товщину. По суті наземні рослини стали багаторічними, а міцне стебло і потужна коренева система надійно утримували їх в грунті.

Одним з найважливіших еволюційних надбань рослин стало насіння. Саме насінні рослини, починаючи з кінця кам`яновугіль- ного періоду, стають панівною групою і таке панівне положення постійно підсилювалося аж до нашого часу.

Першими насінними рослинами, які витримали наступ посухи та холоду в пермському періоді, були представники відділу Голонасінних. Назва цієї групи рослин походить від особливості розташування насінневих зачатків, які лежать на лусочках шишок голо, тобто не захищено. До цього відділу належать такі відомі всім сучасні рослини, як сосни, ялівці, ялини, кедри, кипариси, модрини тощо.

4.1. Рослини стають справжніми деревами

Ви вже, мабуть, помітили, що ми досить часто застосовували відносно до давніх хвощів, плаунів, папоротей термін “деревовидні”. Деревовидні означає схожі на дерева, але все ж таки не дерева. Перехід до справжніх дерев став можливим лише при появі вторинних структур. Це стало можливим завдяки появі шару особливих клітин, які діляться - камбію. Камбіальні клітини розташовані тонким шаром поміж ксилемою та флоемою (рис. 23). В період росту рослини клітини камбію постійно діляться, відкладаючи всередину ксилему, а назовні флоему. Тканини вторинної ксилеми, по мірі росту стебла в товщину, відмирають і перетворюються в деревину. Клітинні стінки мертвих клітин просочуються особливою речовиною лігніном, який надає деревині великої міцності. Як і у папоротей, клітини ксилеми голонасінних витягнуті і, з`єднуючись один з одним, утворюють трахеїди. У більшості голонасінних провідна тканина ксилеми утворена саме цими клітинами. Назовні камбій відкладає вторинну флоему. Вона складається з ситовидних клітин, які на відміну від клітин ксилеми, залишаються весь вегетативний сезон живими. Як вже відмічалося, назва “ситовидні” зумовлена наявністю отворів в оболонці цих клітин, що робить їх схожими на сито. Ксилема та флоема пронизані по радіусу вузькими серцевинними променями, по яких вода, мінеральні та органічні речовини надходять від клітин ксилеми до флоеми і кори. У деяких голонасінних, а саме у сосни, в стеблі утворюються смоляні ходи - крупні міжклітинні простори.

Р ис. 23. Поперечний розріз стебла сосни: 1 - пробка; 2 – первинна кора; 3 – вторинна флоема; 4 - камбій; 5 – вторинна ксилема; 6,7– трахеїди; 8 - смоляні ходи; 9 – серцевина; 10 – серцевинний промінь

В них рослина виробляє смолу. При пошкодженнях морозами або вітрами смола надійно закупорює ушкоджені місця. Можливо таким самим чином рослина захищається і від грибів-паразитів та жуків-короїдів.

З розвитком вторинних ксилеми та флоеми починається утворення корку і коркова тканина заміщує епідерму. Створюється більш міцний і потужний захист стебла. Корок утворюється за рахунок поділу клітин коркового камбію - фелогену. Клітини корку відмирають швидко і їх стінки просочуються особливою жироподібною речовиною - суберином, який перешкоджає проникненню води та газів. Всередину корковий камбій відкладає клітини, які залишаються живими. Вони утворюють фелодерму. Корок, фелоген і фелодерма складають перидерму. Таким чином, при вторинному рості утворюються такі тканини: перидерма, кора, вторинна флоема, камбій, вторинна та первинна ксилема, серцевина.

Дещо схожа структура вторинних утворень спостерігається і при розвитку кореня, але більш детально будову кореня ми розглянемо в наступній главі. Листки голонасінних різноманітні за формою та тривалістю життя. Найцікавіші листки сосни. Вони представлені, як і в інших хвойних, хвоєю. Це прекрасно пристосовані до посушливих умов фотосинтезуючі органи. Їх епідерма вкрита додатковим шаром воскоподібної речовини - кутикулою (від лат. cuticula - шкірочка). Під епідермою розташовані один або декілька шарів товстостінних клітин - гіподерма (від грецьк. hipo - під, + derma - шкіра). Продихи занурені в заглибини на поверхні листків. Основна тканина листка, пронизана одним або двома смоляними ходами. В центрі листка розташовані провідні пучки, які складаються з ксилеми та флоеми (рис.24). Листки хвойних дерев не опадають кілька років. Так у сосни хвоя зберігається 2 - 4 роки, а у сосни остистої - до 45 років. Але ушкоджуваність таких листків вище ніж у листопадних дерев, тому що листки багатьох вічнозелених голонасінних багаторічні. Це досить добре видно при забрудненні повітря підприємствами. В першу чергу, гинуть ялина та сосна, а найбільш газостійкими є туя, ялівець, тощо.

Рис. 24. Поперечний розріз соснової хвоїнки: 1 – епідерма, 2 – продиховий апарат, 3 – гіподерма; 4 – складчаста паренхіма; 5 – смоляний хід; 6 – ентодерма; 7 – ксилема; 8 – флоема; 7-8 – судинно-волокнистий пучок; 9 – склеренхіма; 10 – паренхіма

І ще одна особливість рослин з вторинним ростом - це утворення річних кілець. На поперечних зрізах стебла дерева добре помітні вузькі темні і широкі світлі кільця, що чергуються. Темні ділянки відповідають закінченню вегетації, коли камбій стає мало активним. Світлі ділянки - це період активного росту, що починається навесні. Кількість річних кілець вказує на вік дерева (або куща). За шириною кілець можна навіть орієнтовно визначити якими були погодні умови в той чи інший сезон. Так, вологе та тепле літо зумовлює максимальний приріст деревини і навпаки - посушливе та холодне літо дає мінімальний приріст річного кільця.