Botanika leśna NAGOZALĄŻKOWE Charakterystyka podgromad i przegląd systematyczny Czesław Hołdyński Gromada Telomophyta - rośliny telomowe Podgromada Bryophytina - mszaki Podgromada Lycophytina - widłakowe Podgromada Sphenophytina - skrzypowe Podgromada Pterophytina paprociowe Rośliny nagozalążkowe (Gymnospermae) Podgromada Cycadophytina nagozalążkowe wielkolist Podgromada Pinophytina - nagozalążkowe drobnolistne 1
Drzewo genealogiczne świata roślinnego 1. PRANAGOZALĄŻKOWE wymarłe! 2. NAGOZALĄŻKOWE WIELKOLISTNE (~ 240 gat.) Klasy: paprocie nasienne sagowce benetyty gniotowe 3. NAGOZALĄŻKOWE DROBNOLISTNE (~ 600 gat.) Klasy: miłorzębowe Ginkgopsida kordaity Cordaitopsida szpilkowe Pinopida (=Coniferopsida) OKRYTOZALĄŻKOWE ( ~ 300 tysięcy gatunków ) 2
Podgromada: NAGOZALĄŻKOWE WIELKOLISTNE Cechy charakterystyczne: słaby wtórny przyrost łodyg liście okazałe, pierzastosieczne OKRYTOZALĄŻKOWE KLASY: 1. PAPROCIE NASIENNE - wymarłe 2. SAGOWCOWE - około 160 gatunków 3. BENETYTY - wymarłe 4. GNIOTOWE - około 80 gatunków Klasa: SAGOWCOWE Wiele gatunków roślin ozdobnych, z rodzajów: sagowiec zamia 3
Młode pierzastosieczne liście sagowca odgiętego Cycas revoluta Liście sagowców mogą osiągać 3 m długości! Sagowiec odgięty Kwiatostan męski Kwiatostan żeński - owocolistki z zalążkami 4
dojrzałe nasienie owocolistek z zalążkami długości do 3 cm Sagowiec odgięty Kilkucentymetrowe nasiona sagowców kiełkują zaraz po dojrzeniu - bez okresu spoczynkowego! Nasiona sagowców są jadalne 5
Klasa: GNIOTOWE Niektóre cechy nawiązują do okrytozalążkowych, np.: obecność naczyń w drewnie wtórnym silna redukcja gametofitów. Należą tu tylko rodzaje: gniot przęśl welwiczja Przęśl - kseromorfizm pędów: zielone łodygi łuskowate liście - przeważnie gatunki dwupienne. 6
Welwiczja przedziwna Welwitschia mirabilis osobnik żeński- endemit rosnący wyłącznie na pustyni Namibijskiej (Afryka) 7
Kwiatostan męski, szyszka żeńska i nasiona Welwitschia mirabilis Gromada Telomophyta - rośliny telomowe Podgromada Pinophytina - nagozalążkowe drobnolistne Klasy: Cordaitopsida KORDAITY - wymarłe Ginkgopsida MIŁORZĘBOWE 1 gatunek - miłorząb dwuklapowy Pinopsida (=Coniferopsida) IGLASTE = (=SZPILKOWE) około 600 gatunków 8
Cechy charakterystyczne nagozalążkowych Organizmy samożywne, wyjątkowo półpasożyty. Współcześnie - wyłącznie drzewa, krzewy i liany. SIEDLISKA: niemal wyłącznie lądowe, dominują w niektórych formacjach leśnych ( tajga, bory ). sporadycznie - na terenach zabagnionych, np. cyprysik błotny Cechy charakterystyczne nagozalążkowych c.d. Dla wszystkich nagozalążkowych charakterystyczne jest wytwarzanie z a l ą ż k ó w, które są przekształconymi m a k r o s p o r a n g i a m i (zarodniami). Zalążki umieszczone są na owocolistku (sporofilu). Woreczki pyłkowe - przekształcone mikrosporangia - tworzą się na pręcikach (mikrosporofilach). Wewnątrz tworzą się po mejozie ziarna pyłku (mikrospory). Zalążki mają 1,2 lub 3 osłonki wyrastające z podstawy zalążka i obrastające dookoła ośrodek. Na szczycie pozostaje drobny otwór - okienko. Z czterech makrospor w woreczek zalążkowy, czyli gametofit żeński, rozwija się tylko jedna. Po zapłodnieniu zalążek przekształca się w nasienie z prabielmem utworzonym z pozostałości przedrośla i zarodkiem nowego sporofitu. Nasienie osłania łupina nasienne powstała z osłonki. Przeważają formy drzewiaste z przyrostem wtórnym na grubość. Drewno zbudowane z cewek. Liście drobne, szpilkowate lub łuskowate (wyj. miłorząb) 9
Cechy charakterystyczne nagozalążkowych c.d. Gametofity - rozdzielnopłciowe, zredukowane Proces płciowy niezależny od obecności wody! Sporofit - dobrze dostosowany do życia na lądzie, np.: wykształcanie nasion rozgałęzienia pędów monopodialne system korzeniowy palowy korzenie i łodygi z przyrostem wtórnym; peryderma liście często łuskowate, zimotrwałe, kseromorficzne FLOEM - komórki sitowe i miękisz łykowy KSYLEM - cewki i miękisz drzewny; u nielicznych naczynia! dobrze rozwinięte wewnętrzne utwory wydzielnicze. Sosna zwyczajna kwiatostan męski - kłos prosty ( u podstawy tegorocznych pędów) kwiat męski spiralnie ustawione liczne łuskowate pręciki woreczek pyłkowy = mikrosporangium pręcik 10
kwiatostan żeński, - tzw. SZYSZKA ( blisko szczytu tegorocznych pędów ) Sosna zwyczajna KWIAT: owocolistek = łuska nasienna zalążki przysadka = łuska wspierająca zalążek mikrospora ziarno 1n pyłku ośrodek = makrosporangium makrosporocyt osłonka okienko woreczek pyłkowy = mikrosporangium, z mikrosporocytami siewka NASIENIE BIELMOWE MEJOZA ZAPŁODNIENIE - OOGAMIA MEJOZA ANEMOGAMIA aktywna makrospora 1n woreczek zalążkowy bielmo pierwotne 1n rodnia komórka jajowa kiełkujące ziarno pyłku 11
młode szyszki Sosna zwyczajna szyszki dwuletnie oskrzydlone nasiona ANEMOCHORIA zdrewniały owocolistek = łuska nasienna szyszki 3-letnie - po wysypaniu nasion Sosna zwyczajna 12
Podgr.: Pinophytina - nagozalążkowe drobnolistne Klasa Ginkgopsida - miłorzębowe Rząd Ginkgoales - miłorzębowce Rodzina Ginkgoaceae - miłorzębowate Miłorząb dwuklapowy Ginkgo biloga Ginkgo biloba - miłorząb dwuklapowy Drzewo dwupienne Liście wachlarzowate na ogonkach z dychotomicznym użyłkowaniem, opadają na zimę. Dziko nie występuje już nawet w regionie swojego pochodzenia we wschodniej Azji. Sadzone od dawna jako drzewo ozdobne, odporne na zanieczyszczenia przemysłowe i spalinowe 13
Ginkgo biloba - miłorząb dwuklapowy dychotomiczne użyłkowanie Kwiat żeński dwa zalążki na długiej szypułce Miłorząb dwuklapowy jest drzewem dwupiennym 14
Kwiatostan męski KOTKA czyli BAZIA Miłorząb dwuklapowy jest drzewem dwupiennym Ginkgo biloba - miłorząb dwuklapowy 15
Ginkgo biloba - miłorząb dwuklapowy gametofit żeński nasienie rodnie zalążki plemniki ziarno pyłku pręciki Ginkgo biloba - miłorząb dwuklapowy Nasiona jadalne z wewnętrznej części osłonki powstaje twarda część łupiny nasiennej, z zewnętrznej części - miękiszowa 16
Podgr.: Pinophytina nagozalążkowe drobnolistne Klasa Pinopsida (=Coniferopsida) - szpilkowe Rząd: Pinales (=Coniferales) szpilkowce Rodziny: Araucariaceae - igławowoate Pinaceae - sosnowate Taxodiaceae - cypryśnikowate Cupressaceae - cyprysowate Rząd: Taxales - cisowce Taxaceae - cisowate Klasa Pinopsida (=Coniferopsida) - szpilkowe Liście iglaste różnie umieszczone: tylko na długopędach (jodła, świerk), tylko na krótkopędach (sosna) na długo- i krótkopędach (modrzew) Rodzina Pinaceae - sosnowate Męskie liście zarodnionośne mają postać łusek z dwoma workami pyłkowymi ( mikrosporangiami), zebrane w strobile. Szyszki żeńskie drewnieją w czasie dojrzewania nasion, które mają charakterystyczne skrzydełka. 17
Podrodzina: Pinoidae - sosnowe sosna zwyczajna Pinus sylvestris sosna górska (kosa, kosodrzewina) P. mugo sosna limba P. cembra sosna wejmutka P. strobus sosna żółta P. ponderosa sosna smołowa P. rigida sosna Banksa P. banksiana sosna wydmowa P. contorta sosna czarna P. nigra Kwitnienie : maj Kwiatostany męskie skupione u nasady tegorocznych pędów, po przekwitnieniu opadają 18
Kwiatostany żeńskie szyszeczkowate, osadzone pojedynczo lub po kilka na szczycie tegorocznych pędów Młoda szyszka, tegoroczna Szyszka po zapłodnieniu Kwiatostan żeński sosny 19
Szyszki otwierają się wiosną 3-roku Lata nasienne co 2-4 lata, niesprzyjające warunki co 5-6 lat. Przeważnie krzew o masywnych gałęziach, które płożą się po ziemi, wznoszą ku górze lub wyrastają na boki. Pokrój zmienny, silnie zależny od podgatunku i siedliska. U starszych drzew korona luźna. 20
Drzewo do 23 m wysokości W warunkach wysokogórskich może przybierać postać krzewiastą. Drzewo wolno rosnące Żyje do 1000 lat Szyszki przed dojrzeniem fioletowe, potem brązowe, dojrzewają po dwóch latach Łuski grube z niewielkim zgrubieniami na końcach tarczek 21
Szyszki brązowe, cylindryczne, wąskie i długie, zwykle nieco wygięte Młode gałęzie ciemno zabarwione, wyglądają jakby były pokryte smołą 22
Pinus sylvestris Pinus cembra Pinus mugo Pinus strobus Pinus nigra Podrodzina: Abietoideae jodła pospolita Abies alba jodła kaukaska A. nordmanniana jodła grecka A. cephalonica jodła balsamiczna A. balsamea jodła jednobarwana A. concolor jodła koreańska A. koreana daglezja zielona (jedlica Douglasa, j. zielona) Pseudotsuga menziesii choina kanadyjska Tsuga canadensis świerk pospolity Picea abies (= P. excelsa) świerk kłujący P. pungens Podrodzina obejmuje drzewa, które: - mają wyłącznie długopędy - szyszki dojrzewają w pierwszym roku 23
Abies koreana - jodła koreańska 24
Picea abies świerk pospolity Łuski nasienne pofałdowane, postrzępione Łuski wspierające niewidoczne Świerk kłujący Picea pungens 25
Rodzaj: Tsuga - choina Łącznie rodzaj obejmuje 10 gatunków, w Polsce najczęściej uprawiane 2 gatunki: choina kanadyjska Tsuga canadensis, sprowadzona w 1736 roku choina zachodnia Tsuga heterophylla, sprowadzona w 1851 roku Podrodzina: Laricoideae - modrzewiowe modrzew europejski Larix decidua modrzew europejski polski L. decidua ssp. polonica modrzew japoński L. kaempferi modrzew syberyjski L. sibirica Rośliny z długopędami i krótkopędami wykazujące wieloletni przyrost Liście na długopędach ułożone pojedynczo, skrętolegle na krótkopędach skupione w pozornych okółkach 26
Kwiatostany męskie Modrzew europejski Larix decidua Kwiatostany żeńskie Podgromada Pinophytina - nagozalążkowe drobnolistne Klasa Pinopsida (=Coniferopsida) - szpilkowe Rodzina Cupressaceae - cyprysowate jałowiec pospolity Juniperus communis jałowiec sawina Juniperus sabina żywotnik zachodni Thuja occidentalis żywotnik olbrzymi Thuja plicata cyprysik groszkowy Chamaecyparis pisifera cyprysik Lawsona Chamaecyperis lawsoniana 27
- wytwarza mięsiste szyszkojagody powstałe na skutek wtórnego zrośnięcia się owocolistków nie otwierające się po dojrzeniu - nasiona nie posiadają skrzydełek Jałowiec pospolity - jednopienne zimozielne drzewa i krzewy o wyprostowanych szczytowych pędach - pędy pkryte nakrzyżlegle ułożonymi łuskami z gruczołkami balsamicznymi na grzbiecie - kwiaty żeńskie na wierzchołkach pędów, męskie siedzące w pachwinach drobnych liści 28
Thuja occidentalis - żywotnik zachodni Żywotnik olbrzymi Thuja plicata - pochodzenie: Ameryka północna -sprowadzony do Europy w 1854 r. -drzewo wys. do 30 60 m -nielicznie sadzony w lasach 29
Chamaecyparis ssp.- cyprysik Zimozielone, podobne do żywotników (Thuja), ale pędy wierzchołkowe zwisające, a zabarwienie wielu gatunków i odmian niebieskie lub srebrzyste Chamaecyparis lawsoniana - cyprysik Lawsona Kwiaty żeńskie Kwiaty męskie Kwiatostany męskie Kwiatostany żeńskie 30
Chamaecyparis lawsoniana - cyprysik Lawsona Szyszki do 8 mm dł. Ciemnobrunatne. Tarczki łusek przedzielone poprzeczną listewką, z wyrostkiem w środku Podgromada Pinophytina - nagozalążkowe drobnolistne Klasa Pinopsida (=Coniferopsida) - szpilkowe Rodzina Taxodiaceae - cypryśnikowate cypryśnik błotny Taxodium distichum sekwoja wieczniezielona Sequoia sempervirens mamutowic olbrzymi Sequoiadendron giganteum 31
Sequoiadendron giganteum - mamutowiec olbrzymi Drzewa najpotężniejsze na świecie: do 80-100 m wysokie, 10-12 m średnicy, 1500-2000 (4000) lat; na zachodnich stokach Sierra Nevada w Kalifornii. Igły 5-10 mm dł., szydlaste, na kwitnących gałązkach - łuskowate. Szyszki żeńskie drewnieją po dojrzeniu nasion. Sequoia sempervirens - sekwoja wiecznie zielona Drzewa do 120 m wysokie; zachodnie obszary Ameryki Północnej o wilgotnym klimacie i bardzo łagodną zimą. Igły do 2 cm dł. Szyszki żeńskie drewnieją po dojrzeniu nasion. 32
Taxodium distichum - cyprysik błotny korzenie oddechowe PNEUMATOFORY Klasa Pinopsida (=Coniferopsida) - szpilkowe Podgromada Pinophytina - nagozalążkowe drobnolistne Klasa Pinopsida (=Coniferopsida) - szpilkowe Rodzina Taxaceae - cisowate 33
Klasa Pinopsida (=Coniferopsida) - szpilkowe Rodzina Taxaceae - cisowate Brak szyszek. U nasady zalążka - zgrubienie osnówkowe i trzy pary ustawionych na krzyż przysadek. Nasienie obrasta mięsistą, czerwoną osnówką. Taxus bacata - cis pospolity - gatunek ustawowo chroniony. Kwiaty męskie, otoczone u podstawy kilku łuskowatymi listkami, zawierają na nagim trzoneczku do dziesięciu tarczkowatych pręcików. Z każdej tarczki zwiesza się 6-9 woreczków pyłkowych. 34
Taxus baccata - cis pospolity Każdy kwiat żeński składa się z jednego zalążka. Mięsista czerwona osnówka (arillus) otacza dojrzałe nasienie. Igły i nasiona są trujące, osnówka służąca do zwabiania ptaków rozsiewających nasiona nie jest trująca Roślina trująca: We wszystkich częściach rośliny, oprócz osnówki, znajdują się duże ilości trujących związków, przede wszystkim taksyna. Gatunek objęty jest ścisłą ochroną gatunkową. 35
Taxus baccata - cis pospolity kultywary ogrodowe (ozdobne) jałowiec żywotnik cyprysik 36
jałowiec żywotnik cyprysik Szyszkojagody Pędy wałeczkowate, obłe lub kanciaste nie spłaszczone jak u Thuja i Chamaecyparis podobne do cyprysików, ale pędy wierzchołkowe wyprostowane, nie zwisające, zabarwienie koron zielone, nigdy niebieskie Jednoroczne pędy mniej lub bardziej spłaszczone. Pędy boczne wyraźnie zróżnicowane na stronę górną i dolną, z wierzchu ciemnozielone, bledsze od spodu. Liście łuskowate ustawione okółkowo w 4 prostnicach. Boczna para liści łuskowatych odmienna od pary środkowych, na których znajdują się gruczołki żywiczne. Brak zagłębień na łuskach środkowych; gruczołki żywiczne wystające i przeświecające. pędy wierzchołkowe zwisające, a zabarwienie wielu gatunków i odmian niebieskie lub srebrzyste Łuskowate liście ustawione w 4 prostnicach po 2 w okółku, zróżnicowane na boczne i środkowe. Formy młodociane mają liście iglaste (do 1 cm dł). Na spodniej stronie gałązek nalot w postaci 4 plamek przypominających literę Y lub X (brak u Ch. nootkatensis). ZNACZENIE GOSPODARCZE Rośliny ozdobne gruntowe - liczne drzewa i krzewy doniczkowe - niektóre gatunki: - araukarii - sagowców - nadające się na bonsai, np. sosen, cyprysów, jałowców szyszki jako materiał dekoracyjny 37
ZNACZENIE GOSPODARCZE c.d. Rośliny o jadalnych nasionach: araukaria limba miłorząb sosna pinia nasiona sosny pinii są sprzedawane jako tzw. orzeszki piniowe Skrobia z rdzenia pni niektórych sagowców mączka, tzw. sago. Jako przyprawa - szyszkojagody jałowca. ZNACZENIE GOSPODARCZE c.d. Drzewa i krzewy stosowane są do utrwalania wydm, zboczy górskich. Drewno nagozalążkowych znajduje zastosowanie w: budownictwie stolarstwie szkutnictwie lutnictwie rzeźbiarstwie wyrobie celulozy jako materiał opałowy. Wymarłe nagozalążkowe utworzyły złoża węgla! 38
ZNACZENIE GOSPODARCZE cd. Rośliny nagozalążkowe są źródłem: leków, np. miłorząb dwuklapowy, sosna zwyczajna garbników, np. kora świerka pospolitego olejków eterycznych, np. pączki sosny zwyczajnej fitoncydów, np. jałowiec pospolity żywicy, np. sosna, świerk, jodła, modrzew terpentyna i kalafonia, używane w: farmacji perfumerii produkcji farb i lakierów. 39