Представители самого большого класса мхов – листостебельные, растут в самых разных условиях среды (их 14 тысяч видов). Стебель у них прямостоячий или стелящийся, а листорасположение спиральное. Листостебельными моховидными являются кукушкин лен и сфагнум.
Кукушкин лен – многолетнее растение, представитель зеленых мхов, встречающийся на болотах и в еловых экосистемах. Кукушкин лен фиксируется в почве ризоидами, которые поглощают воду и минеральные вещества, в хлоропластах листьев идет процесс фотосинтеза.
Печеночники обладают уплощенным телом, у которого четко различимы верхняя и нижняя стороны. Они похожи на лопастные пластины без признаков листьев или как облиственные побеги. Встречаются печеночники во влажных местообитаниях.
Сфагнум представитель белых или торфяных мхов – многолетнее растение, встречающееся в болотных экосистемах умеренных широт. Ризоидов у сфагнума нет. В листьях содержатся клетки двух типов. Они располагаются в один слой, из-за этого лист имеет ажурный вид, средняя жилка отсутствует. Часть клеток содержат хлоропласты – хлорофиллоносные клетки, в которых идет процесс фотосинтеза. Между этими клетками и в местах прикрепления листьев к стеблю находятся крупные бесцветные клетки с отверстиями в оболочках – водосборные клетки, которые поглощают и запасают большие количества воды. Это растение используют как влагопоглощающий материал. Сфагнум способствует заболачиванию почвы.
Сфагнум растет медленно (до 3 см в год) верхней частью побега. В результате отмирания и уплотнения нижних участков стебля при медленном разложении и малом доступе кислорода образуется торф. Отмершие остатки – основной компонент торфа. Мхи выделяют антисептическое вещество сфагнол, в результате тормозится процесс гниения, и в слоях торфа сохраняются, не разрушаясь, не только листья и пыльца растений, но и пни и корни деревьев. Возраст торфяных болот может даже достигать тысяч лет.
Торф используется в качестве топлива, удобрения, и т.д. Высушенный сфагнум неплохой перевязочный материал благодаря своим антисептическим свойствам.
1.8.3 Экологическое значение мхов.
Обычно мхи не поедаются животными. Мхи являются регуляторами водного баланса лесных экосистем, являясь хорошими накопителями влаги. Мхи обладают хорошей накопительной способностью, концентрируя не только полезные вещества, но и вредные токсиканты. В тоже время мхи приводят к заболачиванию почвы и делают ее непригодной для посевов.
1.8.4. Плауновидные
Плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные –древнейшие группы высших растений. Они произошли от псилофитов (риниофитов), которые произошли от зеленых водорослей и первыми заселили сушу. Их расцвет пришелся на каменноугольный период, после чего большое количество видов вымерло.
Плауновидные – это сосудистые травянистые многолетние растения, с прямостоячими (у большинства видов) или стелящимися стеблями, покрытыми темно-зелеными мелкими листочками. Они укреплены в почве с помощью придаточных корней, встречаются в хвойных и смешанных лесах. Около 1 тыс. видов. Однако, плауны можно встретить не только в северных лесах, но и в тропических экосистемах.
Плауны влаголюбивые растения. Большинство видов образуют споры в шишковидных структурах – стробилах. У многих видов спороносные листья формируются лишь на концах специализированных побегов, которые отличаются от вегетативных листьев и собраны в длинные узкие стробилы. Из спор развиваются образующие гаметы растения – заростки. Плауновидные могут размножаться и вегетативно (частями стебля). К сожалению, плауны растут очень медленно и поэтому подлежат охране. Животными не поедаются. Некоторые виды плаунов содержат сильнейший парализующий яд, сходный по характеру действия с ядом кураре.
1.8.5.Отдел Хвощевидные
Хвощевидные – это многолетние травянистые растения, обитающие влажной кислой почве в сырых лесных экосистемах, на болотах и т.д. Это почти вымершая группа, представленная в современной флоре единственным родом хвощ. В настоящее время насчитывается всего около 20 видов,12 из которых можно встретить на территории России. Однако, несмотря на небольшое видовое разнообразие, некоторые виды (хвощ полевой) очень широко распространены в различных экосистемах планеты. Русское название «хвощ» растение получило за сходство с хвостами некоторых животных, в особенности, лошадей. Хвощи имеют хорошо развитое корневище с клубнями. На корневище от узлов отходят корни, а на надземном стебле – розетки чешуевидных листьев и у многих видов – мутовки боковых веточек. Стебли со сложной системой сосудистых тканей зеленые, фотосинтезирующие. В клеточных стенках накапливается кремнезем, который выполняет механическую и защитную функции (поэтому хвощи практически не поедаются животными), раньше хвощ использовался как наждак. Из-за содержания кремнезема стебли хвоща жёсткие. Раньше стеблем хвоща чистили горшки и кастрюли. На верхушках побегов расположены спороносные колоски.
Споры прорастают в половые заростки, напоминающие заростки папоротников. Некоторые из ископаемых форм этой группы представляли собой настоящие деревья, стебель которых рос в толщину, как у современных деревянистых видов.
Хвощи несъедобны для животных, хвощ полевой применяют в фитотерапии как мочегонное, противовоспалительное средство при заболеваниях почек и мочевыводящих путей.
1.8.6. Отдел Папоротниковидные
Папоротники – высшие споровые, травянистые, реже древесные растения. Около 10 тыс. видов. Они встречаются в пустынях, на болотах, озерах, в солоноватых водоемах, особенно широко представлены лесных экосистемах (хвойных, широколиственных и т.д.). Папоротники в умеренных широтах представлены травянистыми формами (орляк), древовидные, лиановые, эпифитные папоротники являются обитателями влажных тропиков. Папоротники – сосудистые растения, листья у них особенные (их называют вайями) – крупные, двоякоперистые, разделенными у большинства видов на множество мелких сегментов. Вайи соответствуют побегу, так как характеризуются длительным ростом.
Стебель папоротников, растущий в умеренных широтах, укороченный, часто подземный, образующий снизу корни, а сверху – на растущем конце – розетку листьев. Многие тропические папоротники – древовидные, с высокими стволами, до 20 м, и пышными кронами. В толщину их стволы не растут и сохраняют цилиндрическую форму. Большинство папоротников растут во влажных тенистых экосистемах, однако некоторые папоротники смогли приспособиться даже к жизни на открытых скалах или в воде.
Лист папоротника совмещает функции фотосинтеза и спороношения. Летом на нижней стороне листа появляются бурые бугорки – сорусы (группы спорангиев представляющие собой характерные выпуклые штрихи или крапинки на нижней стороне листьев), в которых образуются и созревают гаплоидные споры. Созревшие споры разносятся ветром, прорастают, образуя сердцевидную зеленую пластинку – заросток, который прикрепляется к почве ризоидами.
1.8.7.Экологическое значение древних папоротников, хвощей и плаунов.
Экологическое значение древних папоротников, а также хвощей и плаунов, состояла в образовании залежей каменного угля и насыщении атмосферы кислородом. Сейчас роль папоротников, а также хвощей и плаунов, во влиянии на окружающую среду биосферы более скромная. Некоторые виды современных папоротников используются в медицине или как декоративные растения в декоративном садоводстве и комнатном цветоводстве, а молодые листья у небольшого числа видов можно употребляются в пищу.
1.9.Семенные растения
Более прогрессивными с эволюционной точки зрения являются семенные растения. Им для оплодотворения не требуется вода, а семя (единица расселения семенных растений) содержит запас питательных веществ, необходимый для первоначального этапа развития. К семенным растениям относятся голосеменные (размножаются семенами, но не образуют плодов) и цветковые (покрытосеменные) (семена заключены в плоды).
1.10. Отдел Голосеменные
В отделе голосеменных растений выделяют 6 классов: семенные папоротники, саговниковые, беннеттитовые, гнетовые, гинкговые, хвойные. Из них семенные папоротники и беннеттитовые полностью вымерли. Процветание голосеменных приходилось на конец палеозойской и в мезозойской эры. Сейчас голосеменных осталось всего лишь 720 видов. Однако, несмотря на скромное видовое разнообразие, голосеменные господствуют (занимают второе место после цветковых в биоценозах суши) в некоторых экосистемах Северного полушария субарктических и умеренных широт (экосистемы образованные сосной обыкновенной, елью, кедровой сосной и др.). Господствующее положение занимают представители класса хвойных. Голосеменные представлены исключительно древесными формами.
1.10.1. Саговниковидные.
Саговники внешне напоминают древовидные папоротники, но размножаются семенами. Некоторые ученые считают, что к этой группе можно отнести вымершие «семенные папоротники». В современной мире саговников очень мало, однако в прошлом они были весьма широко распространенной группой растений. Стебель у них, обычно, короткий, цилиндрический с розеткой похожих на вайи крупных, перистых листьев на вершине.
1.10.2.Гинкговидные.
По своему жизненному циклу род гинкго близок к саговникам, однако это дерево настолько своеобразно, что его помещают в самостоятельный отдел. Гинкго столетиями разводили в Китае. Листья небольшие, вееровидные. Семяпочки развиваются по отдельности на черешках и шишек не образуют.
Гинкго – последний представитель семейства гинкговых, появившихся на нашей планете еще в палеозое. Это дерево высотой 30—40 м, толщиной до 1 м, с раскидистой кроной; двудомное. Европейские ученые обнаружили живое дерево гингко в 1690 году. Это было настоящее открытие, ученые всего мира ликовали! Гинкго – это листопадное дерево, ежегодно поздней осенью деревья сбрасывают листья, которые незадолго до этого приобретают красивый золотисто-желтый цвет. Гинкго – лекарственное растение, лечебные свойства гинкго были описаны еще в 2800 году,гинкго повышает прочность и эластичность стенок кровеносных сосудов,улучшает циркуляцию крови в организме, препятствует тромбообразованию,благотворно влияет на функции головного мозга- активизирует умственную деятельность,
Этот листик был с Востока
В сад мой скромный занесен,
И для видящего ока
Тайный смысл являет он.
Существо ли здесь живое
Разделилось пополам,
Иль напротив, сразу двое
Предстают в единстве нам?
И загадку и сомненья
Разрешит мой стих один:
Перечти мои творенья,
Сам я – двойственно един.
(Гете)
1.10.3.Гнетовидные.
Это небольшая группа, объединяющая три современных рода с неясными эволюционными связями. Большинство видов гнетума– тропические лианы, внешне напоминающие цветковые растения. Хвойники– пустынные кустарники с чешуевидными листьями. Очень необычна вельвичия, произрастающая в южноафриканских пустынях: ее стебель почти полностью погружен в песок и от него отходят два огромных лентовидных листа, растущие своим основанием на протяжении всей жизни растения. Жизненный цикл этих родов похожий на саговники, однако, их шишки по строению более сложные и приближаются к цветкам.
1.10.4.Хвойные растения
В природе и в жизни человека второе место после цветковых занимают хвойные. Их насчитывается около 560 видов. Это деревья и кустарники главным образом с мелкими жесткими листьями (в основном они представлены иглами, то есть хвоей), обычно сохраняющимися на растении не один год. К ним относятся сосна, ель, лиственница, пихта, кипарис, можжевельник и др. Хвойные имеют стержневую корневую систему, часто имеют симбиотические взаимоотношения с грибами. Древесина на 90-95% образована прочной проводящей тканью. Большинство хвойных вечнозеленые растения, однако встречаются листопадные виды. У листопадных видов (лиственница) листья плоские и мягкие. У вечнозеленых видов листья игольчатой формы и жесткие, устьица глубоко погружены в ткань листа. Пыльца и семена у хвойных образуются в шишках или производных от них структурах. Хвойные леса занимают огромные пространства в холодных областях и высокогорьях. К хвойным относятся не только самые крупные на планете растения, но они держат пальму первенства (сосна остистая) по продолжительности жизни, до 4600 лет.
Побеги хвойных деревянистые, непрерывно растущие в высоту и толщину, с высоко развитой системой проводящих тканей. Жизненный цикл примерно такой же, как у саговников, но шишки устроены сложнее, а «половое поколение» – проще. В семяпочках формируются архегонии, а безжгутиковые сперматозоиды попадают к ним по пыльцевой трубке. По мере развития семени происходят изменения в женских шишки, в некоторых случаях их чешуи слипаются друг с другом, а затем одревесневают и снова расходятся. Фактически семена на определенный период изолируются от внешней среды, хотя и остаются «голыми» на поверхности чешуй. Например, женские шишки можжевельника становятся сочными, превращаясь в так называемую «ягоду», похожую на настоящий плод. У некоторых видов хвойных могут формироваться аномальные шишки, дающие как пыльцу, так и семена. У тисса нет женских шишек: их заменяет кольцо мясистой ткани – присемянник); разрастаясь вокруг семени, он образует ягодоподобную структуру, открытую в верхней части. Люди издавна используют использует хвойные как ценный строительный материал, сырье для целлюлозно-бумажной промышленности, в качестве источника получения смол, эфирных масел, лекарственных средств и т.д. Например, секвойя обладает чрезвычайно ценной древесиной. Некоторые секвойи достигают высоты более 100 м и возраста 3-4 тыс. лет. В 1875 году специально для выставки в Филадельфии срубили ствол секвойядендрона диаметром семь и два десятых метра и длиной восемьдесят метров. Представьте двум дровосекам на это пришлось потратить девять дней!
1.10.5 Порядок сосновые
К основным лесообразующим породам России относят лиственницу (40% лесных площадей), сосну (16%), березу (13%) и ель (12%). 3 из 4 основных лесных пород России относятся к порядку сосновые.
Сосна – в большинстве случаев, быстрорастущее, светолюбивое и нетребовательное к почве дерево (одни виды растут на болотах, другие на засоленных почвах, третьи растут на каменистых и песчаных почвах). Холодо-и-засухоустойчива.
Сосна обыкновенная – дерево высотой до 45 м, одна из основных лесообразующих пород с обширным ареалом в Европе и Сибири, является быстрорастущей породой, ее насаждения быстро смыкаются. Сосна в некоторых случаях выполняет с березой или с осиной роль пионера леса. Под пологом сосны-пионера поселяются ель, пихта, бук и др. Они постепенно входят в состав верхнего полога сосны, создавая для ее светолюбивого потомства неблагоприятные условия. В дальнейшем, когда складываются благоприятные условия для сосны, она вновь становится господствующей породой.
Хвоя сосны узкая, мягкая или колючая, длиной до 30-45 см, сохраняется на дереве 2-5 лет. Мужские шишки располагаются у основания побега текущего года и состоят из многочисленных чешуевидных тычинок. Женские шишки вырастают вблизи верхушки или на концах растущих побегов. Опыляется сосна ветром, корневая система хорошо развита с глубоким главным корнем и широко расходящимися боковыми. Сосна формирует леса в самых различных областях северного полушария, важнейший образователь ландшафта.
В промышленности используют ее древесину, из хвои получают витамин С, хвойный экстракт, эфирное масло и др.
Лиственница – единственное листопадное дерево среди хвойных, обладает ценной древесиной. Крупное, высотой до 50 м дерево, хвоя узкая, линейная, нежная, шелковистая, прямая и изогнутая, обладающая высокой продуктивностью фотосинтеза.