Голосеменные растения

Семейство Сосновых (Pinaceae)

Трудно  назвать такое семейство даже среди цветковых растений, которое  по освоенной им территории и по накапливаемой биомассе могло бы соперничать с сосновыми. За исключением одного вида все семейство распространено в северном полушарии, в основном, в умеренной и субтропических зонах (в последней преимущественно в горах). Некоторые виды сосны, ели, пихты и лиственницы забираются высоко в горы и заходят за полярный круг [3, 16].

Это обширное семейство насчитывает 10 или 11 родов  и около 250 видов. Выделяют 4 наиболее крупных рода - пихта (Abies), лиственница (Larix), ель (Picea)  и сосна (Pinus), каждый из которых насчитывает по нескольку десятков, а то и сотню (сосна) видов. Другие роды (кедр, тсуга, псевдотсуга, кетелеерия, катайя, лжелиственница) содержат по одному или нескольку видов.

Сосновые - это вечнозеленые или, реже, листопадные  деревья, иногда стелющиеся кустарники. Игловидные, чешуевидные, реже узколанцетные листья могут быть разных размеров от крошечных до сильно вытянутых, достигающих в длину 45 см (сосна болотная - P. palustris). Листья держаться на дереве от 2 до 7 лет и лишь у лиственницы и лжелиственницы ежегодно опадают на зиму.

У некоторых  родов (например, у сосны, лиственницы, кедра) есть два типа побегов - длинные (неограниченные в росте) и укороченные. Длинные побеги покрыты многочисленными, быстро засыхающими чешуевидными листьями. У лиственницы, кедра и лжелиственницы они несут и зеленые листья. Короткие побеги возникают в пазухах чешуевидных листьев на удлиненных побегах, нередко они опадают вместе с растущими на них листьями [3, 19].

У сосновых, растущих в суровых условиях Севера, почки защищены плотно прилегающими друг к другу тонкими чешуйками, покрытыми защитным слоем смолы.

Микростробилы одиночные, реже собраны в группы, состоят из многочисленных микроспорофиллов. Мегастробилы собраны в сложные образования - шишки, форма и величина которых для каждого рода разная. Размеры шишек - от 2,5-3 см в длину у лиственницы Лайелла (Larix lyallii) до 50 см в длину у американской сосны Ламберта (Pinus lambertiana) [16, 29].

У большинства  сосновых - мощная корневая система, на которой часто встречается микориза (симбиоз мицелия гриба и корней растения). Грибы, вступающие в симбиоз  с лесными деревьями, чаще всего  относятся к группе шляпочных  грибов. Грибы, которые собирают в  лесу, представляют собой ни что иное, как плодовые тела грибов, связанных с корнями различных деревьев.

Древесные формы сосновых относятся к крупным  деревьям, достигающим 40-50 м в высоту и 0,5-1,2 м в диаметре. Однако в неблагоприятных для себя условиях существования (далеко на Севере, высоко в горах, на болотах) они могут превращаться в низкорослых карликов, зато именно в таких местах можно встретить старейших долгожителей Земли. Так, самое долгоживущее растение на Земле (а именно, уже упоминавшийся экземпляр сосны долговечной, возраст которого был около 4900 лет) рос на горном пике и находился в весьма угнетенном состоянии [21, 66].

Древесина сосновых разнообразна по фактуре и физическим свойствам. Ее издавна использовали в Евразии, Северной Америке и отчасти в Африке, где она всегда была основным материалом, из которого возводились жилища, хозяйственные постройки, культовые и общественные здания.

Сейчас  значение этой древесины еще более  возросло. Как и прежде ее используют в столярном и строительном деле, однако наибольшее значение она приобрела  в целлюлозно-бумажной промышленности. Для использования этой древесины  во многих странах мира искусственно разводятся различные виды этого  семейства [21, 68].

Сейчас  на Земле произрастают представители 4 классов голосеменных. Из них Гинкговые (единственный вид - Ginkgo biloba) и Саговниковые (120-130 видов 10 тропических родов) - это остатки процветавших в мезозое групп. Возраст и происхождение Гнетовых (71 вид 3 родов) неясны из-за отсутствия палеоботанических данных, и лишь класс Хвойных (Pinopsida) широко представлен ныне на нашей планете, по своему значению превосходя все остальные группы высших растений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Характеристика типичных представителей голосеменных              растений Кемеровской области (на примере  хвойных)

 

Растительный  мир Кемеровской области представлен  более 1,6 тыс. видами растений (из них  в Красную книгу Кемеровской  области занесено 150 видов), относящихся  к 506 родам и 125 семействам.

          Наибольшую площадь занимают леса: светлохвойные (лиственничные и сосновые), темнохвойные (кедровые, черневая тайга, прирусловые ельники). Черневые, пихтово-осиновые или пихтовые леса занимают огромные пространства на территории Кузнецкого нагорья. В горах Кемеровской области пихта сибирская является эдификатором двух различных по структуре и происхождению групп формаций - темнохвойной моховой и черневой травянистой тайги. Подпояс черневой тайги занимает предгорья и нижние части склонов гор. Темнохвойная тайга развивается при более низких температурах и часто проникает в горы значительно выше, чем черневая. Именно в данном сообществе мощно развит травянистый ярус, представленный широколистным крупнотравьем.

          Согласно данным государственного учета лесного фонда по состоянию на 31.12.2011 в целом по Кемеровской области хвойные насаждения занимают 43,9 % площади особый интерес вызывает изучение черневой тайги и отдельных растительных сообществ.

 Сосновые  леса Зауралья сильно нарушены  пожарами и вырубками, подвержены  рекреационной дигрессии. Рубки леса в 21 веке привели к сокращению площади хвойных лесов и исчезновению ряда боровых видов.

Сосна сибирская морфологически чрезвычайно близка к сосне европейской (Pinus cembra) и, вероятно, является не более чем ее формой. Сосна сибирская обладает огромным ареалом, простирающимся от верховьев реки Вычегды на северо-востоке европейской части России и до верховьев реки Алдан в Восточной Сибири, произрастает и в Кемеровской области. На север эта сосна доходит до 68° 30' с. ш. по реке Енисею, на юге — до севера Монголии. Сосна сибирская — высокое дерево с очень густой конусовидной кроной; кора ствола гладкая, серая, у старых деревьев серо-бурая, бороздчатая. Листья плотные, торчащие. Шишки довольно крупные (длиной до 13 см), прямостоячие, светло-бурые. Семена (кедровые орехи) крупные, жирные. Древесина сосны сибирской отличается от древесины сосны обыкновенной меньшей плотностью и легкостью в обработке, отчего используется, в частности, при изготовлении карандашей. Даёт строевую и поделочную древесину, топливо, дёготь, смолу, вар, живичный скипидар, эфирное скипидарное (терпентинное) масло, канифоль. Из хвои получают витамин С, опилки используют для выращивания кормовых дрожжей. Посадки сосны служат для закрепления песков.

Ель сибирская (Picea obovata). Произрастает на всей территории Кемеровской области и распространена равномернее других хвойных пород. Наиболее обычна она как сопутствующая порода в лесах самого различного состава. Реже выступает в качестве основного лесообразователя преимущественно в долинных лесах. Ель произрастает на почвах самого различного плодородия, в том числе на холодных переувлажненных.

Сибирская ель - довольно крупное дерево. Экземпляры высотой более 30 м иногда встречаются в долинах рек юга области. Но обычно наиболее крупные ели немного ниже 30 м. Диаметр крупных деревьев этой породы, как правило, не превышает 68-72 см, хотя отдельные стволы достигают 1 м толщины. К северу и востоку области размер елей уменьшается, но не столь сильно, как сосен и лиственниц.

Рост  ели в высоту меняется с возрастом  и существенно зависит от освещенности. В общем, как и у других хвойных, быстрее всего растет ель в  стадии жердняка, затем рост уменьшается, но продолжается до глубокой старости [30, 58].

Ель уступает по теневыносливости пихте и кедру, хотя в западной части их ареалов  превосходит обоих в этом отношении. В противоположность ели европейской, сибирская ель не отличается ветровальностью, что обусловлено холодостойкостью и морфологическими особенностями ее корневой системы. Главный корень у нее не развивается, образуются "якорные корни", крупные и длинные, но отстоящие недалеко от ствола (в быстро оттаивающих почвах), или сравнительно мелкие, но многочисленные и размещенные на большой площади (на почвах с длительной весенне-летней мерзлотой). По холодостойкости корневой системы ель превосходит все хвойные породы, кроме лиственницы Гмелина. Ее корни способны расти при небольшой отрицательной температуре, поэтому на переувлажненных медленно протаивающих почвах, где ель образует поверхностную корневую систему, часть ее корней остается в мерзлом слое почвы и удерживает дерево от вывала ветром [30, 62].

Опыление  у сибирской ели происходит несколько  позднее, чем у европейской, что  не всегда спасает ее цветы от побивания поздними заморозками. Поэтому ее семена имеют невысокую всхожесть (60-65%) и многие из них оказываются пустыми. Причиной плохого качества семян ели служит также короткий вегетационный период. Это снижает репродуктивную способность ели, поэтому ее подрост появляется постепенно даже в благоприятных условиях.

Семена  созревают к концу сентября в  год опыления и не всегда уходят от ранних сентябрьских заморозков. Семеношение у ели начинается на открытых местах с 15-18 лет, в древостоях - с 30-50 лет. Урожайные годы повторяются через 3-5 лет, в лучших лесорастительных условиях несколько чаще. В промежутках между ними ель почти не дает семян. Урожаи колеблются от 200 до 700 тысяч семян на 1 га [18, 54].

На открытых местах хвоя и побеги ели повреждаются поздними заморозками, что сильно задерживает  возобновление ее на вырубках и гарях. Под пологом леса этого, как правило, не случается.

Хвоя  ели сибирской живет на 2-3 года дольше хвои европейской ели (8-10 лет  вместо 6-7 у ели европейской).

Ель сильно поражается болезнями. На ней паразитирует столько же дереворазрушающих грибов, сколько на всех других хвойных породах Сибири вместе взятых.

Древесина белая, лёгкая и мягкая, употребляется  в строительстве, целлюлозно-бумажной промышленности, при изготовлении музыкальных  инструментов. Из неё добывают смолу, дёготь, скипидар, канифоль, древесный  уксус, дубильные вещества [18, 69].

Лиственница, род хвойных деревьев семейства сосновых. Крупные деревья, 30—35 м высотой, со сбрасываемой на зиму хвоей. Хвоя мягкая, плоская, располагается спирально на удлинённых побегах и пучками по 20—40 на укороченных побегах. Семенные шишки округлые или продолговатые (молодые — красноватые или зелёные), сидят на концах лиственных укороченных побегов. Семена созревают в первый год, рассеиваются осенью или следующей весной. Раскрытые шишки остаются на дереве ещё 2—3 года. Семена мелкие, крылатые, разносятся ветром. Лиственницы выносливы, не требовательны к почвам, светолюбивы. В России лиственница занимает громадные пространства, поднимаясь до верхней границы леса в горах и достигая на С. крайних пределов распространения древесной растительности. Наибольшие площади занимают лиственница Гмелина, или даурская, и лиственница сибирская. Древесина лиственницы прочная, упругая, твёрдая, долговечная; используется для подводных сооружений, в кораблестроении, на мебель и как сырьё для целлюлозно-бумажного и гидролизного производства. При подсочке ствола лиственница даёт ценную живицу (терпентин), из которой получают скипидар и канифоль. Кору лиственницы используют как дубитель. Лиственницы декоративны, их культивируют в садах и парках [17, 88].

Пихта (Abies). Характерная особенность пихт — шишки у них, в отличие от других хвойных, растут вверх.

Пирамидальные деревья, несущие кольчато расположенные горизонтальные ветви. Листья игольчатые (хвоя), плоские, у основания суженные в короткий черешок, цельнокрайние, снизу с двумя белыми полосками, сохраняющиеся в течение нескольких лет, на ветвях обыкновенно расправленные гребенчато вследствие изгибания черешков на две стороны.

Почки почти  шарообразные, тупые или конусовидные, тупо-приострённые.

Для древесины  пихт характерно отсутствие смоляных ходов и построение сердцевинных лучей только из равномерно утолщенных продольных паренхимных клеток с простыми порами [2, 13].

Мужские цветки в виде серёжек, составленных из многих шишек, несущих снизу два  пыльцевых мешочка, раскрывающихся поперечной щелью. Женские цветки в  виде вверх стоячих шишек, на стержне  которых сидят кроющие чешуи, более узкие, но более длинные, чем  находящиеся внутри от них семенные, или плодовые, чешуи; последние несут  две семяпочки. Опыление производится ветром.

Ко времени  созревания семян, происходящего уже  в год цветения, чешуи деревенеют, а после созревания они отпадают, так что на дереве от шишки остается лишь стержень. Семена крылатые, зародыш  с несколькими семядолями. В отличие  от других хвойных шишка у пихты  растёт вверх.

Кедр (Cedrus). Род вечнозеленых хвойных деревьев семейства сосновых (Pinaceae), характеризующихся очень твердой, мелкослойной, обычно ароматной древесиной. Четыре вида африканского и азиатского происхождения.

Крона в  молодости конусовидная, в зрелом возрасте - широкораскидистая, в старости - зонтиковидная. Побеги голые или слегка опушенные. Хвоя темно-зеленая, до 4 см, жесткая, четырехгранная, в пучках по 30-40 шт. Шишки одиночные, светло-коричневые, до 10 см длиной и 4 см в диаметре, бочкообразные. Семена ("орешки") удлиненно-яйцевидные, темно- коричневые, иногда со светлыми пятнами, длиной 16 - 20 мм и шириной 5-7 мм, с толстой оболочкой [2, 28].

Шишки созревают  на третий год. В шишках семена могут  храниться до 20 лет. Семена прорастают без предпосевной подготовки. Однако стратификация при t +3 - +5°С в течение 14 суток ускоряет прорастание и повышает всхожесть. Глубина залегания семян 1 см. Всхожесть - 50%.

Страдает  от ветровала. Подвержен такому заболеванию, как хлороз из-за большого количества извести в почве. При нем хвоя окрашивается в желтый цвет, а растение отстает в росте.

Можжевельник  обыкновенный. (Juniperus communis L.) Можжевельник обыкновенный — вечнозеленый хвойный кустарник, многие части которого используют в качестве пряности. Растет очень медленно. Родиной растения считают Европу.