§ 22. Голосеменные

Определения и обозначения

Голосеменные — группа растений, которые размножаются семенами, но не образуют плодов: их семена лежат открыто на чешуях шишек. Так можно отличить их от цветковых растений, у которых семена развиваются внутри плода. Это определение помогает сразу заметить главный признак группы.

Семя — образование, внутри которого находится зародыш нового растения и запас питательных веществ. Оболочка защищает зародыш, а запас помогает ему развиваться после прорастания. Благодаря семени растение может пережить время, когда условия для роста неблагоприятны.

Шишка — орган размножения голосеменных; на чешуях одних шишек образуется пыльца, а на чешуях других развиваются семена. Шишка не является плодом, даже если она крупная и твёрдая. Понимание её роли помогает разобраться, откуда берутся семена.

Хвоя — видоизменённые листья многих голосеменных, например сосны и ели. Обычно это узкие игольчатые или чешуевидные листья с плотной поверхностью. Такая форма помогает уменьшить испарение воды, поэтому растение может переносить холод и сухость.

Как это устроено

Семена голосеменных называют «голыми», потому что они не спрятаны внутри плода. Они развиваются на чешуях женских шишек, которые открыты для попадания пыльцы. У цветковых растений семязачатки находятся внутри цветка, а после образования семян вокруг них формируется плод. Значит, отсутствие плода — не случайность, а важный признак, по которому различают эти группы растений.

У сосны на одном растении образуются мужские и женские шишки. Мужские шишки обычно небольшие и мягкие: в них созревает пыльца, необходимая для оплодотворения. Женские шишки крупнее и состоят из чешуй, на которых находятся семязачатки. Разделение этих ролей помогает пыльце попасть к месту, где будут развиваться семена.

Сначала пыльца переносится с мужских шишек к женским, чаще всего ветром. Попав к семязачатку, она обеспечивает оплодотворение — соединение клеток, после которого начинает развиваться зародыш. Затем на чешуе формируется семя с зародышем, запасом питательных веществ и защитной оболочкой. Созревшие семена покидают шишку и распространяются: их может унести ветер или перенести животное.

Большинство знакомых голосеменных — деревья и кустарники, у которых листья представлены хвоей. Узкие листья с плотной поверхностью теряют меньше воды, чем широкие, а это важно зимой, когда корням трудно получать воду из холодной или промёрзшей почвы. Хвоя многих видов остаётся на ветвях несколько лет, поэтому растению не нужно каждую весну отращивать весь листовой покров. Однако хвоя есть не у всех голосеменных: например, у гинкго листья широкие, а лиственница сбрасывает хвою на зиму.

Строение голосеменных помогает им жить там, где бывает холодно или не хватает влаги: семя защищает зародыш, а хвоя уменьшает потерю воды. Многие из этих растений способны расти на бедных почвах и переносить суровые сезоны. В подходящих условиях деревья вырастают высокими и образуют большие группы. Так возникают обширные леса, которые дают пищу и убежище животным и влияют на жизнь других организмов.

Основные признаки голосеменных

В таблице удобно сначала найти признак, а затем сравнить его характеристику с примером. Для определения растения особенно полезно проверить, где расположены его семена и какие органы участвуют в размножении. Листья тоже помогают узнать растение, но одной хвои недостаточно, чтобы описать всю группу.

Разбор задач

1. Какие растения относятся к голосеменным?

Условие: из списка сосна, ель, берёза, пихта нужно выбрать голосеменные. Чтобы решить задачу, будем искать растения с признаками этой группы, а не просто похожие названия. Главный ориентир — семена развиваются открыто на чешуях шишек, а не внутри плода.

1. Сосна образует шишки, на чешуях которых созревают открытые семена, поэтому она голосеменная.
2. Ель и пихта тоже образуют шишки и относятся к голосеменным.
3. Берёза — цветковое растение: её семена развиваются в плодах, поэтому к голосеменным она не относится.

Ответ: сосна, ель и пихта. Проверить выбор можно, вспомнив, есть ли у растения шишки с открыто расположенными семенами. Берёзу нельзя включать в ответ только потому, что это дерево: жизненная форма сама по себе группу не определяет.

2. В каком порядке происходят этапы размножения сосны?

Условие: нужно расположить три этапа — образование семян, перенос пыльцы, оплодотворение. Следует подумать, что должно произойти сначала, чтобы зародыш смог начать развиваться. В размножении участвуют мужские шишки, которые дают пыльцу, и женские, где после оплодотворения развиваются семена.

1. Сначала пыльца переносится с мужских шишек к женским.
2. Затем пыльца достигает семязачатка и происходит оплодотворение.
3. После этого развивается зародыш и формируется семя на чешуе женской шишки.

Ответ: перенос пыльцы → оплодотворение → образование семян. Если поставить образование семени первым, не останется причины, по которой оно могло возникнуть. Запись этапов со стрелками помогает увидеть их последовательность.

3. Сравнение сосны и яблони

Условие: у сосны семена лежат открыто на чешуях шишки, а у яблони заключены внутри плода. Нужно определить группы растений по расположению семян. Это сравнение использует основной признак, а не внешний вид дерева или форму его листьев.

1. У сосны семена не окружены плодом и развиваются на чешуях шишки.
2. Такое расположение — признак голосеменных, значит, сосна относится к этой группе.
3. У яблони семена находятся внутри яблока, то есть плода, поэтому яблоня относится к цветковым растениям.

Ответ: сосна — голосеменное растение, яблоня — цветковое. Сначала сравнивают именно расположение семян, а затем называют группу. Шишка сосны не заменяет плод и не делает сосну цветковым растением.

Типичные ошибки

Ошибка: считать шишку плодом. Чешуи шишки могут плотно закрываться, поэтому её легко принять за оболочку, внутри которой спрятаны семена. Но плод образуется у цветковых растений, а семена голосеменных развиваются открыто на чешуях. Проверь себя: спроси, есть ли у растения цветок и заключены ли семена внутри плода.

Ошибка: называть хвою иголками, не связывая её с листьями. Так говорят из-за формы, похожей на иглы, и забывают, что хвоя выполняет работу листьев. Это важно, потому что по листьям растение получает нужные вещества и обменивается газами. Проверка простая: вспомни, что хвоя — видоизменённые листья, а не отдельный орган вроде шишки.

Ошибка: путать мужские и женские шишки. Обе участвуют в размножении, поэтому кажется, что их роли одинаковы. На самом деле мужские шишки образуют пыльцу, а женские несут семязачатки и дают начало семенам. Проверь себя, восстановив цепочку: пыльца с мужской шишки попадает к женской, а затем развивается семя.

Ошибка: утверждать, что все голосеменные — хвойные деревья. Так можно подумать, если вспоминать только сосну и ель. Но среди голосеменных есть кустарники и растения с листьями не в виде хвои, например гинкго. Чтобы проверить себя, определи группу по семенам и органам размножения, а не только по жизненной форме или листьям.

Связь с другими темами

Для изучения голосеменных пригодятся знания о строении семени и основных органах растения: корне, стебле и листьях. С цветковыми растениями голосеменные удобно сравнивать по расположению семян: открыто на чешуях шишек или внутри плода. Эти признаки помогут в дальнейшем изучать разнообразие растений и лесные экосистемы. Знание о лесах также пригодится при обсуждении роли растений в природе и жизни человека.

Что запомнить

• Голосеменные размножаются семенами.
• Семена голосеменных развиваются открыто на чешуях шишек.
• Шишки служат органами размножения.
• У многих голосеменных листья представлены хвоей.
• К голосеменным относятся сосна, ель и другие растения.
• Семя содержит зародыш и помогает растению пережить неблагоприятные условия.