Место обитания хвойных растений

Место обитания хвойных растений

Содержание

Хвойные

Иллюстрация из книги Эрнста Геккеля Kunstformen der Natur, 1904
Научная классификация
Домен: Эукариоты
Царство: Растения
Подцарство : Зелёные растения
Отдел: Хвойные
Международное научное название
  • Coniferae Bartl., 1830
Единственный класс

Хво́йные (лат. Pinóphyta или Coníferae ) — один из 13–14 отделов царства растений, к которому относятся сосудистые растения, чьи семена развиваются в шишках. Все современные виды — древесные растения, преобладающее большинство — деревья, хотя есть и кустарники. Типичные представители — кедр, кипарис, пихта, можжевельник, лиственница, ель, сосна, секвойя, тис, каури и араукария. Хвойные растения произрастают в диком виде почти во всех частях света. Часто они преобладают над другими растениями, например в таких биомах, как тайга. Хвойные растения имеют неоценимое экономическое значение, в основном в качестве лесоматериала и сырья для производства бумаги. Древесина хвойных относится к типу так называемых мягких пород.

Содержание

Таксономия и название [ править | править код ]

Название отдела — Pinophyta — соответствует правилам МКБН, согласно статье 16.1 которого название таксона растений рангом выше семейства формируется из названия типового семейства (в данном случае Pinaceae) или носит описательный характер (в данном случае — Coniferae, от лат. conus — шишка и ferro — носить, нести) [1] . Более старые и теперь не используемые названия — Coniferophyta и Coniferales.

В русском языке название отдела — Хвойные — происходит от слова «хвоя», хотя далеко не все представители имеют листья иглообразной формы. Также не совсем корректным являлось и более старое название, калька от Coniferae, «шишконосные» — поскольку не все хвойные растения имеют шишки.

В общем смысле хвойные эквивалентны голосеменным растениям, особенно в тех областях с умеренным климатом, где обычно только они и могут встречаться из голосеменных растений. Тем не менее это две различающиеся группы. Хвойные растения — самые распространенные и имеющие наибольшее экономическое значение представители голосеменных, однако они представляют собой лишь один из четырёх таксонов, включаемых в группу голосеменных.

Читайте также:  На какие частицы действует электрическое поле магнитное

Отдел хвойных растений состоит всего из одного класса — Pinopsida, который включает как вымершие, так и существующие таксоны. Раньше чаще всего происходило деление класса Pinopsida на два порядка — тисовые (Taxales) и собственно хвойные (Pinales), однако последние исследования последовательностей ДНК доказали, что такое деление делает порядок Pinales парафилетическим; поэтому порядок Тисовые был включён в состав Pinales. Более четким было бы деление класса на три порядка: Pinales, включающий только семейство хвойных (Pinaceae); Araucariales, включающий Араукариевые (Araucariaceae) и Подокарповые (Podocarpaceae); Cupressales, включающий все остальные семейства, в том числе Тисовые (Taxaceae). Однако нет достаточных оснований для такого деления, поскольку большинство учёных предпочитает сохранять все семейства внутри единственного порядка Pinales.

В настоящее время в классе хвойных рассматриваются от 6 до 8 семейств с общим количеством родов 65—70 и 600—650 видов. Семь наиболее различающихся семейств связаны в таблице вверху справа. В других интерпретациях головчатотисовые (Cephalotaxaceae) могут быть включены в состав тисовых (Taxaceae), а в некоторых работах дополнительно выделяют Phyllocladaceae как отличающееся от подокарповых семейство. Семейство Таксодиевые (Taxodiaceae) здесь включено в семейство Кипарисовые (Cupressaceae), хотя продолжает часто встречаться во многих источниках как отдельное семейство.

Определённую роль в построении филогенетического дерева хвойных играют биохимические исследования. Так, состав эфирных масел хвойных в целом достаточно близок (терпены и небольшое количество окисленных терпеноидов), но у разных представителей класса существенно различается соотношение компонентов, причём у отдельных видов возможно даже появление или исчезновение некоторых маркерных веществ (карен).

Систематика [ править | править код ]

Отдел Хвойные включает в себя один ныне существующий и три вымерших порядка:

Происхождение [ править | править код ]

Хвойные являются древней группой, их ископаемые остатки встречаются на протяжении порядка 300 млн лет, начиная с позднего каменноугольного периода палеозойской эры. Древнейшими макроостатками хвойных считаются листья Swillingtonia denticulata, найденные на территории Англии [2] . Более современные роды появляются в ископаемых отложениях возрастом 60–120 млн лет. Другие представители теперь уже вымерших классов и отрядов встречаются в ископаемом виде с поздней палеозойской и мезозойской эры. Ископаемые хвойные растения были довольно разнообразны, наибольшее отличие от современных представителей этого отряда было у некоторых травянистых хвойных видов, не имеющих древесных волокон. Большинство ископаемых отрядов хвойных и хвойноподобных растений относится к кордаитовым (Cordaitales), войновскиевым (Vojnovskyales), вольциевым (Voltziales) и к порядку чекановскиевых (Czekanowskiales, впрочем, скорее более относящемуся к отделу Ginkgophyta).

Морфология [ править | править код ]

Все современные хвойные — древесные растения, большинство — деревья, в основном с одним прямым стволом с боковыми ветвями и выделенным доминированием верхушки. Размеры взрослого дерева меняются от меньше чем метр до более 100 метров в высоту. Самое высокое дерево, самое толстое, самое большое и самое старое — все представители хвойных растений. Самое высокое дерево — Секвойя вечнозелёная ( Sequoia sempervirens ) с высотой 115,2 метра. Самое большое — Секвойядендрон гигантский ( Sequoiadendron giganteum ), объём — 1486,9 м³. Самое толстое, имеющее наибольший диаметр ствола дерево — Таксодиум мексиканский ( Taxodium mucronatum ), 11,42 метра в диаметре. Самое старое дерево — Сосна долговечная ( Pinus longaeva ), 4700 лет.

Корень [ править | править код ]

Для многих хвойных характерно сохранение на всю жизнь первичного корня, который развивается в виде мощного стержневого корня, от которого отходят боковые. Иногда (например, у некоторых сосен), первичный корень недоразвит.

Помимо длинных корней (главных или боковых), у хвойных имеются короткие, мелкие и часто сильно ветвистые корни, именно они являются главными абсорбирующими органами растения. Эти короткие корни часто содержат микоризу.

У растений семейства Подокарповые ( Podocarpaceae ) имеются корневые клубеньки с бактериями, похожие на клубеньки бобовых, при этом такие корни, за редким исключением, снабжены корневыми волосками.

Корневые волоски у хвойных приурочены к столь узкой зоне верхушки и так легко отпадают при промывании корня, что очень часто их не замечают. Протоксилемные группы закладываются в корнях всегда экзархно. В корнях развиваются многослойный перицикл и ясно выраженная однослойная эндодерма [3] .

Между тундрой на севере и лиственным лесом на юге тянутся обширные и живописные хвойные леса. Один вид такого леса называют северным бореальным, расположился он между 50° и 60° северной широты. Другой тип — хвойный лес умеренного пояса, растет в более низких широтах Северной Америки, Европы и Азии, на высоких возвышенностях гор.

Хвойные леса встречаются главным образом в северном полушарии, хотя некоторые из них можно встретить и в южном.

Этот самый крупный наземный биотоп в мире состоит в основном из хвойных деревьев — деревьев, на которых растут иголки вместо листьев, вместо цветов — конусы, а семена развиваются в шишках. Хвойные деревья имеют тенденцию быть вечнозелеными, то есть их хвоя держится на ветвях круглый год. Исключением можно считать только род лиственниц, хвоя которых желтеет и осыпается в конце каждого лета. Такие приспособления помогают растениям выживать в очень холодных или сухих районах. Некоторые из наиболее распространенных пород — ели, сосны и пихты.

Осадки в хвойных лесах — от 300 до 900 мм в год, а в некоторых лесных массивах умеренного пояса — до 2000 м. Количество осадков зависит от расположения леса. В северных бореальных лесах зимы длинные, холодные и сухие, а лето короткое умеренно теплое, с обилием влаги. В более низких широтах осадки равномерно распределяются в течение года.

Температура воздуха в зонах произрастания сосновых и еловых лесов — от -40° C до 20° C, средняя летняя температура составляет 10° C.

Хвойные леса — вечнозеленое царство

Хвойные деревья произрастают там, где лето короткое и прохладное, а зима длинная и суровая, с сильным снегопадом, который может продолжаться до 6 месяцев. Иглообразные листья имеют воскообразное наружное покрытие, которое предотвращает потерю воды в морозную погоду. Ветви, в свою очередь, мягкие и гибкие и обычно направленны вниз, так что снег без труда скатывается с них. Лиственницы были найдены в некоторых из самых холодных регионов нашей планеты.

Вечнозеленые леса состоят в основном из таких пород как ели, пихты, сосны и лиственницы. Листья этих деревьев являются маленькими и похожими на иглы, либо на чешуйки, и большинство из них остаются зелеными круглый год (вечнозеленые). Все хвойные породы способны жить в холодной и кислой почве.

Все хвойные леса в мире классифицируются согласно следующим типам:

  • Евразийский хвойный лес с доминирующей на востоке сибирской сосной, сибирской пихтой, сибирской и даурской (Лиственница Гмелина) лиственницами. Сосна обыкновенная и ель обыкновенная — важные лесообразующие виды в Западной Европе.
  • Североамериканский хвойный лес с преобладанием белой ели, черной ели и пихты бальзамической.
  • Тропический и субтропический хвойный лес с обилием кипарисов, кедров и секвой.

Северные хвойные леса, такие как хвойный лес в сибири, называются таежными или бореальными лесами. Они охватывают обширные районы Северной Америки от Тихого до Атлантического океана и расположены по всей Северной Европе, Скандинавии, России и по всей Азии через Сибирь и Монголию до северного Китая и северной Японии.

Продолжительность вегетационного периода в бореальных лесах составляет 130 дней.

Кипарисы, кедры и секвойи растут строго вертикально. Самые высокие из них могут достигать 110 м в высоту. Деревья обычно пирамидальные. Короткие боковые ветви растут довольно близко друг к другу, но они настолько гибки, что снег просто соскальзывает.

Светлохвойный лес (преобладает сосна и лиственница):

Темнохвойный лес (преобладает ель и пихта):

Жизнь в хвойном лесу

Биологическое разнообразие биома заметно выше по сравнению с тундрой: одних только гнездящихся птиц насчитывается 120-150 видов, а млекопитающих — до 40–50. В то же время, биоразнообразие хвойных лесов значительно уступает по своему богатству тропическим регионам.

Даже вечнозеленые деревья в конечном итоге сбрасывают свои листья и отращивают новые. Иглы опадают на лесную подстилку и образуют толстый пружинный ковер из хвои. Светлые, обычно кислые почвы хвойных лесов называются подзолами и имеют уплотненный слой гумуса, который содержит много грибов. Нитевидные грибы помогают разлагать упавшие на землю иглы. Эти организмы обеспечивают поступление питательных веществ из опавшей хвои обратно к корням деревьев. Но так как хвоя разлагается очень медленно, почвы под такими деревьями имеют низкое содержание минералов и органических веществ, а количество беспозвоночных, таких как дождевые черви в них крайне мало.

Комары, мухи и другие насекомые являются обычными обитателями хвойного леса, но из-за низких температур здесь присутствует мало хладнокровных позвоночных животных, таких как змеи и лягушки. Птицы хвойных лесов включают дятлов, клестов, корольков, рябчиков, свиристелей, тетеревов, ястребов и сов. Среди млекопитающих распространены землеройки, полевки, белки, куницы, лоси, олени, рыси и волки.

Через толстый купол хвойных деревьев проникает слишком мало света. Из-за постоянного мрака в нижнем ярусе растут только папоротники и совсем немного травянистых растений. Мхи и лишайники напротив, встречаются повсеместно на лесной почве, стволах и ветвях деревьев. Цветущих растений совсем немного.

В настоящее время обширные лесозаготовки в бореальных лесах могут вскоре привести к их исчезновению.

Значение хвойных лесов

Хвойные леса являются основным источником коммерческой древесины в мире. Их использование имеет много преимуществ:

  • За исключением очень холодных районов, они быстро растут и могут вырубаться каждые 40-50 лет.
  • Многие хвойные породы хорошо соседствуют.
  • Замерзлая почва упрощает доступ к древесине для техники и транспорта зимой.
  • Мягкая древесина имеет много различных применений — бумага, строительство и мебель и т. д.
  • Хвойную древесину можно легко убирать, как урожай, используя современную технику.

Кислотные дожди

За последние 50 лет хвойные леса во всем мире страдают от кислотных дождей. Основными причинами которых являются:

  • Выбросы в атмосферу диоксида серы электростанциями, промышленными предприятиями
  • Увеличение количества выбрасываемого электростанциями, а также автомобилями окиси азота

Эти загрязняющие вещества переносятся воздушными массами в районы Западной Европы. Пятьдесят миллионов гектаров лесных массивов в 25 европейских странах страдает от действия кислотных дождей. Так, например, гибнут хвойные горные леса в Баварии. Отмечены случаи поражения хвойных, а также лиственных массивов Карелии, Сибири.

Наиболее распространенные хвойные деревья:

  • Ель обыкновенная
  • Ель белая
  • Ель черная
  • Канадская тсуга
  • Кедр ливанский
  • Лиственница европейская
  • Можжевельник обыкновенный (верес)
  • Пихта
  • Подокарп
  • Сосна западная
  • Сосна карибская
  • Сосна обыкновенная
  • Сосна сибирская кедровая
  • Сосна скрученная
  • Фицройя кипарисовидная

Хвойные — самые многочисленные и широко распространенные современные растения, их насчитывают 560 видов. По своему значению в природе и для человека они занимают второе место после покрытосеменных и представляют собой процветающую группу.

Общая характеристика

По внешнему виду это деревья и кустарники самых различных размеров: от карликовых сосен (сосна-пигмей горных и субальпийских торфяников высотой до 1м) до гигантских деревьев (секвойя — 100м высотой и 11м в диаметре, мамонтово дерево или Секвойядендрон гигантский — до 12м в диаметре). Травянистые хвойные не обнаружены.

Название дано растениям за игловидные (чешуевидные) листья — хвою, расположенную на укороченных побегах поодиночке или собранную в пучки. У большинства хвойных листья многолетние, но у некоторых видов опадают ежегодно (лиственница).

Типичными представителями хвойных являются сосна обыкновенная и ель — основные лесообразующие породы лесной зоны.

Ель — вечнозеленое высокое стройное дерево с конусовидной кроной. В отличие от сосны ель теневынослива, в связи с этим нижние ветви живут долго. Хвоя ели короткая, жесткая, располагается поодиночке, живет на дереве от 5 до 9 лет. Корни у ели располагаются в поверхностном слое почвы, поэтому сильные ветры могут вывернуть дерево с корнями.

Размножается ель, как и сосна, семенами, но шишки ее более крупные, семена созревают поздней осенью того же года. Созревшие шишки раскрываются, высвобождая семена той же осенью или зимой, после чего опадают целиком. Семена прорастают весной следующего года на влажной питательной почве в тени деревьев. Первые 15 лет ель растет медленно, ежегодный прирост составляет 5-15 см, после чего она начинает расти быстрее и обгоняет сосну.

Кроме сосны (около 100 видов), и ели (до 50 видов) широко известны такие хвойные, как лиственница, пихта, кедр, кипарис, можжевельник, туя, тисс.

Значение хвойных в природе и для человека

Хвойные растения наряду с цветковыми имеют важное значение в природе и для человека. В хвойных лесах накапливается большое количество биомассы. Леса нашей страны занимают 30% площади. А они состоят из хвойных деревьев, главным образом, из сосны, ели, лиственницы.

В лесах самых различных областей северного полушария главнейшими образователями ландшафта являются хвойные. Так, сосны образуют светлые сухие сосновые боры, могут расти они и вместе с елью, и в смешанных лесах. На песчаных почвах сосна задерживает движение песков, закрепляет почву у оврагов и обрывов.

Ель вместе с пихтой образует темнохвойную тайгу. В южных районах европейской части страны она образует сложный ельник вместе с липой и дубом.

Леса на склонах гор и по берегам рек уменьшают весенние наводнения и задерживают ветры. Снег в лесу тает медленно, вода задерживается в почве, испаряется постепенно, создается благоприятный микроклимат для других растений, животных и человека.

Леса и парки городов создают чистый воздух, обогащенный кислородом. Многие деревья, особенно хвойные, выделяют фитонциды — вещества, убивающие микроорганизмы, поэтому сосновые леса являются хорошими местами отдыха и лечения людей.

Древесина голосеменных находит широкое применение в качестве строительного материала, широко используется в целлюлозно-бумажной промышленности. При сухой перегонке древесины сосновых, а также из живицы (прозрачной, ароматной смолы, выделяющейся из ран сосны) получают скипидар, канифоль.

Хвоя находит применение в медицине, так как содержит витамин С, каротин. Семена некоторых сосновых употребляют в пищу (кедровые орешки). Многие представители используются как декоративные растения (туя, тисс, лиственница, кипарис).

Оценить статью
Добавить комментарий