4.5. Походження та еволюція голонасінних

Вік найдавнішої насінини, що була виявлена у відкладах кінця девонського періоду, обчислюється в 370 млн. років, а вже через 50 млн. років насінні рослини - поки що голонасінні - досягли великої різноманітності. Але в м`яких кліматичних умовах девонського та кам`яновугільного періодів вищі спорові успішно конкурували з насінними. Це можна пояснити тим, що насіння більш важке і могло розповсюджуватися на дещо менші території, ніж спори. Та і спор утворювалося значно більше, ніж насіння.

Зміна клімату на початку пермського періоду привела до поступового вимирання основної кількості спорових, а місця існування, що звільнялися, заселялися голонасінними.

Найбільш давня група, що нині існує - це хвойні. Їх історія починається близько 290 млн. років тому. Більш примітивні представники цього класу - Кордаїтові, про яких мова йшла в попередній главі. Саме в умовах посушливого та холодного клімату пермського періоду сформувалися своєрідні листки - хвоя.

Майже одночасно виникли і почали еволюціонувати саговникові - біля 285 млн. років тому, десь на початку того ж пермського періоду. Найбільшого розквіту ця група голонасінних досягла в Мезозойську еру. Тоді вони були настільки чисельні, що цю еру нерідко називають “часом саговників та динозаврів”. Саговники є родичами насінних папоротей. Доказом цього є чисельні викопні рештки.

З кінця Палеозою беруть початок і гінкговидні. Найбільшого розквіту вони досягають також в Мезозої. Але до кінця крейдяного періоду вимирають. В наш час, як уже відомо, залишився лише один вид – гінкго дволопатевий, що сьогодні вирощується переважно як декоративна рослина.

Самі загадкові за походженням гнетовидні. Майже не знайдено їх викопних рештків і визначити час їх виникнення неможливо. За зовнішньою будовою гнетовидні найбільш подібні до саговниковидних. Тому можна припустити їх походження саме від цих рослин.

Мезозойську еру з повним правом можна назвати ерою голонасінних. Якби було можливо скористатися фантастичною машиною часу, то ми потрапили б у зовсім інший рослинний світ. В лісах Мезозою царювали потужні і стрункі кордаїти. Не поступалися їм, а інколи перевершували таксодієві - секвойї та метасеквойї. Представники соснових не виглядали так вражаюче, але займали значне місце в лісах. Незвичайними повинні були б бути і рослини під пологом цих лісів. Це надземні пагони папоротей, хвощів та плаунів, а на заболочених місцях і деревовидні спорові. Тут би ми не почули звичного співу пташок - їх в Мезозої ще не було. Не затримався б погляд і на знайомих з дитинства героях народних казок - зайчику-побігайчику, злому вовкові, хитрій лисиці, клишоногому ведмедеві - вони з`явилися аж в Кайнозойській ері. Зате мезозойські ліси кишіли родичами Змія Горинича - динозаврами: травоїдними, хижими, літаючими, плаваючими у водній товщі. До речі, придивіться уважніше до кіно та відеофільмів про динозаврів: всі події в них розгортаються на фоні нашої сучасної рослинності.

До кінця Мезозою голонасінні починають втрачати панівне становище в рослинному покрові Землі. Насінні зачатки були практично незахищені. Насіння, яке відкрито прикріплене до лусочки шишки голонасінних, захищене лише насінневою шкіркою. Запилення відбувається переважно вітром. Кількість насіння порівняно невелика і його дозрівання розтягувалося на десятки місяців. Приблизно 125 млн. років тому з`явилася група насінних рослин, у яких замість шишок була квітка, а навколо насінини формувалися додаткові оболонки - утворився плід. Тепер до запилення підключилися комахи, а трохи пізніше птахи та звірі, які брали також активну участь в поширенні насіння та плодів. Почалася ера покритонасінних або квіткових рослин.

Висновки

Голонасінні - перші насінні рослини. З появою насіння стало можливим освоєння більш сухих місць існування. Насіння забезпечило значну ефективність розселення рослин. Цьому сприяли також зміни в зовнішній та внутрішній будові. Наявність камбію і, завдяки цьому, вторинного росту стебло стало багаторічним. Зміцнення клітинної стінки забезпечило міцність деревини, а перидерма надійно захистила рослину від зовнішніх пошкоджень. Кутикула затримувала випаровування води. Добре розвинуті продихи листків почали економно регулювати витрати дорогоцінної вологи.

При розмноженні жіночий гаметофіт залишався прикріпленим до спорофіту і схованим в нуцелусі, тобто жіночі гамети знаходилися під захистом постійно фотосинтезуючої рослини. Відбулися зміни у формуванні чоловічого гаметофіту. Утворилося пилкове зерно, яке стало легким завдяки двом повітряним мішкам. Для переносу гамет до яйцеклітини тепер відпала потреба у воді, для цього стало використовуватися повітря. Дві клітини - сифоногенна або клітина трубки та генеративна - забезпечили проростання пилкової трубки до насінного зачатку і утворення двох сперміїв. Один з них і здійснює запліднення яйцеклітини.

Із мегаспори почав формуватися ен-досперм - запас поживних речовин для зародка, що розвивається. Завдяки цьому насіння отримало певну незалежність від примх завнішніх умов. Із інтегумента утворилася насінна шкірка, яка захищає насіння від висихання та механічних пошкоджень.

Кліматичні умови в пермському пері- оді Палеозою почали змінюватися - насувалася посуха, похолоднішало. В ситуації, що складалася, голонасінні мали явні переваги перед вищими споровими рослинами. Мезозойська ера стала ерою не тільки динозаврів, але й голонасінних. Сучасні рослини цієї групи хоча і не чисельні за кількістю видів, але завдяки своїй невибагливості до нестачі води та стійкості до низьких температур, зайняли значні території помірної зони Північної півкулі. Хвойні ліси займають перше місце за світовими запасами деревини, а також за хижацьким винищенням людиною.

Наприкінці Мезозою більшість голонасінних вимирає, поступаючись місцем в конкуренції за світло та можливості залишати нащадків більш досконалій групі покритонасінним або квітковим рослинам.

Перевір свою пам`ять !

1. Які основні переваги мали голонасінні перед вищим споровими рослинами?

2. Яка роль камбію?

3. Які тканини відкладаються камбієм всередину, а які назовні?

4. Що таке перидерма?

5. Яка роль коркового камбію?

6. Завдяки яким змінам в будові клітин вторинної ксилеми деревина набуває великої міцності?

7. По яких тканинах рослин з вторинним ростом пересуваються вода та розчинені в ній мінеральні речовини? Органічні речовини?

8. Яка роль кутикули і з яких речовин вона утворена?

9. Які особливості будови листка хвойних?

10. Які функції кореневої системи голонасінних?

11. Яке покоління в розмноженні та розвитку голонасінних переважає - спорофіт чи гаметофіт?

12. Яку будову має пилкове зерно голонасінних?

13. Завдяки чому пилок сосни може довго утримуватися в повітрі?

14. Яку роль відіграло запилення в освоєнні більш посушливих місць існування?

15. Що собою являє жіноча шишка?

16. Яка будова насінного зачатку?

17. Коли і як відбувається запліднення у сосни звичайної?

18. Яка будова насінини голонасінних?

19. В чому переваги насінного розмноження перед споровим?

20. Які основні класи сучасних рослин включає відділ Голонасінні?

21. Перелічіть основні роди родини соснових.

22. Які із сучасних голонасінних є безсумнівними чемпіонами серед всіх сучасних рослин за висотою та товщиною стовбура?

23. Які рослини є абсолютними чемпіонами за тривалістю життя?

24. Які голонасінні поширені в Північній півкулі, а які в Південній?

25. Які основні види голонасінних формують тайгу?

26. Які причини дуже повільного віднов- лення хвойних лісів?

27. Коли починається еволюція голонасінних?

28. Яку еру в геохронології Землі називають ерою “голонасінних”?

29. Яка група голонасінних найчисельніша в наш час: хвойні, саговникові, гнетові чи гінкгові?

30. Яка група більш досконалих рослин приходить на зміну голонасінним?

Подумай і спробуй відповісти !!!

1. Чим можна пояснити те, що мікростробіли та шишки сосни розвиваються на окремих гілках, адже в цьому випадку утруднюється запилення?

2. Чому серед голонасінних відсутні трав`янисті рослини?

3. Як можна пояснити присутність кипарису в Криму, адже його батьківщина

Північний Іран, Мала Азія, острови Егейського моря, Кріт та Кіпр?

4. Спробуй пояснити чемпіонство в розмірах та віці саме голонасінних.

5. Чим можна спробувати пояснити те, що тільки хвойні виділяють таку велику кількість фітонцидів, які згубно діють на мікроорганізми?

6. Деревина багатьох видів хвойних майже не піддається гниттю (тис, араукарія, секвойя, метасеквойя, кипарис, туя та інші). Як можна пояснити це унікальне явище, адже більшість дерев - осика, береза, клен, навіть дуб - піддаються гниттю і досить швидко?

7. В даній главі неодноразово згадувалися насінні папороті, які виникли в кам`яновугільному періоді одночасно з голонасінними, а деякі навіть раніше. Деякі з них дали початок саговниковим. Чому ті насінні папороті не дожили до наших днів, адже вони мали певні переваги в розмноженні перед своїми споровими родичами?

8. Чому голонасінні не змогли використати для запилення комах, адже це б значно підвищило ефективність та надійність запліднення?