2. Систематика хвойных растений
Латинское название отдела Хвойные Pinophyta формируется из названия типового семейства (в данном случае Pinaceae сосновые).
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 Coniferae, «шишконосные» поскольку не все хвойные растения имеют шишки.
Отдел хвойных растений состоит всего из одного класса Pinopsida, который включает как все вымершие, так и все существующие таксоны. Раньше чаще всего происходило деление класса Pinopsida на два порядка тисовые (Taxales) и собственно хвойные (Pinales), однако последние исследования последовательностей ДНК показали, что такое деление некорректно, поэтому порядок Тисовые был включен в состав Pinales. Соответственно, на сегодняшний день класс Хвойные включает в себя три вымерших порядка (Кордаитовые Cordaitales, Войновскиевые Vojnovskyales, Вольциевые Voltziales) и один ныне существующий (Сосновые Pinales), в котором рассматриваются 7 семейств (Araucariaceae Араукариевые, Cephalotaxaceae Головчатотисовые, Cupressaceae Кипарисовые, Pinaceae Сосновые, Podocarpaceae Подокарповые, Sciadopityaceae Сциадопитисовые, Taxaceae Тисовые) с общим количеством родов 6570 и 600650 видов.
3. Биологические особенности хвойных растений
Хвойные растения преимущественно умеренно теплого климата с достаточным увлажнением. Северная граница распространения древесных Хвойных (как и вообще всех древесных видов) совпадает с изотермой июля +10°С. Дальнейшему продвижению леса (в том числе и хвойного леса) на север препятствует недостаток тепла и связанное с этим наличие многолетней мерзлоты с тонким почвенным слоем сезонного оттаивания, который не дает возможности корням деревьев получать из почвы достаточное количество влаги и питательных веществ. Однако по долинам рек и ручьев, где из-за отепляющего воздействия воды слой сезонного оттаивания увеличивается, хвойные леса продвигаются на север несколько дальше. В субтропическом и тропическом климате росту Хвойных мешает недостаточное атмосферное увлажнение, поэтому в этих климатических поясах они растут преимущественно в горах на таких высотах, на которых климат соответствует климату умеренного климатического пояса.
Наибольшее число видов и родов Хвойных встречается в северном полушарии. На обширных пространствах Северной Евразии и Северной Америки они образуют леса, часто представляющие собой чистые насаждения лишь одного вида. В южном полушарии они наиболее обильны в умеренных областях Новой Зеландии, Австралии и в Южной Америке. Большинство эндемичных родов хвойных и все древние реликтовые роды сосредоточены вдоль бассейна Тихого океана, особенно в Юго-Восточном и Центральном Китае, на Тайване, в Японии, Новой Каледонии, Тасмании, Тихоокеанской Северной Америке и в Южном Чили, а также в Новой Зеландии, Восточной Австралии и Новой Гвинее.
Почти все хвойные вечнозеленые древесные растения. Однако существует 5 родов, сбрасывающих листья осенью и зимующих голыми: лиственница (Larix), псевдолиственница (Pseudolarix), глиптостробус (Glyptostrobus), метасеквойя (Metasequoia) и таксодиум (Taxodium). Остальные растения «обновляют» хвою постепенно. Листья у них обычно остаются на растении от 2-х до 40 лет. Большинство современных хвойных деревья, чаще с одним прямым стволом с боковыми ветвями и доминирующей верхушкой Размеры Хвойных от 1 до 100 м. Продолжительность жизни в зависимости от вида 1004000 лет (таблица 1). В настоящее время существует много форм и сортов, имеющих гораздо меньшие размеры и отличную от родительских видов форму кроны.
Таблица 1 Высота и продолжительность жизни некоторых хвойных растений
Ветвление у хвойных моноподиальное. У многих хвойных благодаря сохранению верхушечного побега молодое дерево имеет правильную симметричную форму кроны (конической, колонновидной, шаровидной, пирамидальной). С возрастом крона приобретает ассиметричность относительно сторон света: северная сторона растений выглядит хуже, ветви короче и реже, чем с южной стороны.
У таких растений, как ель или араукария, ветви располагаются сжатыми спиралями, приближающимися к мутовкам, причем ежегодно образуется лишь одно кольцо ветвей. Это дает возможность легко определить возраст деревьев. У ряда хвойных, кроме обыкновенных, неограниченных в росте длинных побегов ауксибластов (от греч. аихаио увеличиваюсь, расту и blastos росток), имеются еще ограниченные в росте укороченные побеги брахибласты (от греч. bracliys короткий). Например, у сосны пучок обычных зеленых листьев располагается на верхушке укороченного побега, который удлиняется и опадает вместе с листьями. Длинный побег представляет собой одревесневающий стебель, усаженный многочисленными, спирально расположенными, чешуевидными, быстро засыхающими листьями. В их пазухах и возникают укороченные побеги, покрытые такими же чешуйками (но заканчивающиеся наверху зелеными листьями). У кедра (Cedrus), лиственницы (Larix) и лжелиственницы (Pseudolarix) имеется такая же дифференциация, но длинные побеги здесь также несут зеленые листья. У укороченных побегов, в отличие от длинных, наблюдается лишь небольшое годичное удлинение. У болотного кипариса (Taxodium), метасеквойи (Metasequoia) и глиптостробуса (Glyptostrobus) все побеги, как длинные, так и укороченные, несут зеленые листья.
Несмотря на то, что у хвойных, как правило, поверхностная корневая система, для многих из них характерно сохранение в течение всей жизни первичного корня, который развивается в виде мощного стрежневого корня, от которого отходят боковые.
Листья многих хвойных растений длинные тонкие иголки; другие же, включая кипарисовые и некоторые подокарповые, имеют плоские, чешуйкообразные листья. У большинства хвойных листья расположены по спирали, исключение большинство кипарисовых и один род из подокарповых, у которых листья имеют супротивное расположение. Размер листьев от 2 мм у многих чешуелистных видов до 400 мм в длину у хвои некоторых сосен (например, у сосны Энгельмана (Pinus engelmannii)). Величина и окраска листа играет существенную роль в зрительном восприятии формы растения и должна учитываться при выборе растений для посадки. Хвойные по величине листьев (хвои) могут быть подразделены на следующие категории:
очень крупную хвою (длиной более 15 см) имеют: сосна длиннохвойная, сосна желтая, сосна приморская, сосна черная (с. австрийская);
крупную хвою (длиной 1015 см) сосна крымская, сосна гималайская, сосна пицундская, сосна кедровая, тис головчатый;
хвою средней величины (длиной 510 см) сосна обыкновенная, сосна горная, сосна смолистая, сосна Банкса, кедр гималайский;
мелкую хвою (длиной 15 см) пихта сибирская, ель обыкновенная, тис ягодный, лиственница сибирская, пихта гребенчатая, пихта кавказская;
очень мелкую хвою (длиной 0,11 см) можжевельник казацкий, можжевельник виргинский, можжевельник обыкновенный, кипарисовики (разные виды), туя западная.
Цвет листьев всех древесных растений подвержен возрастным и сезонным изменениям. Типичной считается окраска листьев взрослых растений в летний период. Виды хвойных растений по типичной окраске листьев (хвои) могут быть подразделены на следующие группы: