§ 16. Голосеменные

Определения и обозначения

Голосеменные — семенные растения, у которых семена развиваются открыто, не внутри плода. В отличие от цветковых, они не образуют цветков и плодов: семена находятся на чешуях шишек. Это определение помогает отличать две большие группы семенных растений.

Семя — орган размножения и расселения растения, содержащий зародыш и запас питательных веществ. Зародыш может дать начало новому растению, а запас помогает ему развиваться вначале. Поэтому семя одновременно сохраняет потомство и помогает ему распространяться.

Шишка — орган голосеменного растения, на чешуях которого образуются пыльца или семена. Мужские шишки производят пыльцу, а на чешуях женских расположены семязачатки. По тому, что образуется в шишке, можно определить её роль в размножении.

Хвоя — листья многих голосеменных, обычно узкие и жёсткие. Плотная кожица и небольшая поверхность таких листьев уменьшают потерю воды. Это полезно в условиях, когда вода недоступна или её трудно поглощать, например зимой.

Как это устроено

Большинство голосеменных — деревья или кустарники. Их древесный стебель поддерживает крону и помогает вырастать высокими, чтобы листья получали больше света. Пыльца переносится ветром, поэтому размножение не требует, чтобы вода доставляла её к другой части растения. Такие особенности помогают голосеменным жить на суше и занимать большие территории.

У многих голосеменных есть мужские и женские шишки. Мужские шишки обычно небольшие и мягкие: внутри них образуется пыльца, в которой находятся клетки, нужные для оплодотворения. Женские шишки крупнее и состоят из чешуй, на которых лежат семязачатки. Разделение этих органов позволяет образовать пыльцу и семязачатки в разных местах.

Весной пыльца может переноситься ветром с мужских шишек к семязачаткам на женских. Когда пыльца достигает семязачатка, происходит оплодотворение — слияние половых клеток. Затем из семязачатка развивается семя, а женская шишка постепенно увеличивается и становится более плотной. Между переносом пыльцы и созреванием семян у сосны может пройти больше года.

В семени находятся зародыш будущего растения и запас питательных веществ, поэтому оно может пережить неблагоприятные условия и начать развитие позже. Семена помогают расселению: у некоторых из них есть крылышки, и ветер уносит их от материнского дерева. Семена голосеменных не заключены в плод, потому что у этих растений нет цветка с завязью, из которой у цветковых образуется плод. Чешуи шишки прикрывают семена, но не превращают шишку в плод.

У многих хвойных листья узкие, игольчатые и покрыты плотной кожицей. Узкая форма уменьшает площадь, с которой испаряется вода, а плотный наружный слой дополнительно задерживает её внутри листа. Это особенно полезно зимой, когда корни не всегда могут получать воду из промёрзшей почвы. Однако хвоя бывает не у всех голосеменных одинаковой: у можжевельника листья могут быть игольчатыми или чешуевидными.

Признаки и представители голосеменных

Сравнивая растения, сначала найди общие признаки: у всех перечисленных представителей семена развиваются без плода. Затем обрати внимание на форму листьев и устройство шишек. Особенно полезно заметить, что хвоя не всегда остаётся на растении круглый год.

Разбор задач

Задача 1. У сосны обнаружены шишки с пыльцой и шишки с семязачатками. Определите, какие из них мужские, а какие женские. Чтобы решить задачу, нужно вспомнить, где образуются эти две структуры. Не ориентируйся только на размер или цвет шишек: главный признак — их содержимое.

1. Вспомним, что пыльца образуется в мужских шишках.
2. Семязачатки располагаются на чешуях женских шишек.
3. Соотнесём названные признаки с шишками из условия.

Ответ: шишки с пыльцой — мужские, а шишки с семязачатками — женские. Такую проверку можно применить к шишкам голосеменных и других хвойных. Для определения достаточно выяснить, что именно образуется в шишке.

Задача 2. Объясните, почему семя сосны называют открытым, хотя оно находится на чешуе шишки. Здесь важно различить положение семени на чешуе и положение семени внутри плода. Само слово «открытое» не означает, что семя совсем не прикрыто от внешней среды. Оно указывает на отсутствие плода вокруг семени.

1. Установим, где лежит семя сосны: на чешуе женской шишки.
2. Вспомним, что плод у цветковых образуется из завязи цветка.
3. Проверим, есть ли у сосны цветок и завязь: голосеменные их не образуют.

Ответ: семя сосны открытое, потому что не заключено в плод, а лежит на чешуе шишки. Чешуя — часть шишки, но она не является завязью и не превращается в плод. Поэтому наличие чешуи не меняет названия семени.

Задача 3. Сравните сосну и лиственницу: назовите общие признаки голосеменных и объясните, почему лиственница сбрасывает хвою, а сосна обычно сохраняет её зимой. Сначала нужно найти сходство, относящееся к группе, а затем сравнить сезонное поведение листьев. Не следует считать, что каждое хвойное дерево обязательно вечнозелёное. Лиственница показывает, что у представителей одной группы могут быть разные особенности.

1. Назовём общий признак: у сосны и лиственницы семена развиваются на чешуях шишек, а не внутри плода.
2. Сравним листья: у обоих растений это хвоя, но лиственница сбрасывает её осенью, а сосна обычно сохраняет.
3. Учтём, что хвоя сосны живёт несколько лет, а у лиственницы каждый год вырастает новая.

Ответ: оба растения — голосеменные с хвоей и шишками, в которых развиваются семена. Лиственница сбрасывает хвою на зиму, а сосна обычно удерживает её несколько лет. Это различие не отменяет их общих признаков и принадлежности к голосеменным.

Типичные ошибки

Считать шишку плодом — ошибка: семена лежат на её чешуях, но завязи и плода у голосеменных нет. Так думают, потому что шишка защищает семена и может быть плотной, как плод. Проверь себя: спроси, есть ли у растения цветок с завязью; у голосеменных его нет.

Называть шишки цветками тоже неверно: это разные органы размножения, и у голосеменных цветки не образуются. Путаница возникает из-за того, что и цветки, и шишки участвуют в размножении. Проверь себя по строению: у шишки есть чешуи, а цветок устроен иначе и у голосеменных отсутствует.

Путать мужские и женские шишки легко, если не запомнить их роль. В мужских образуется пыльца, в женских находятся семязачатки. Проверь себя вопросом: что именно образуется в шишке? Ответ сразу покажет её тип.

Считать все голосеменные вечнозелёными — ошибка, потому что лиственница сбрасывает хвою на зиму. Такое заблуждение появляется из-за того, что многие знакомые хвойные, например сосна и ель, сохраняют листья круглый год. Чтобы проверить себя, вспомни сезонное поведение лиственницы: осенью её хвоя опадает, а весной вырастает снова.

Связь с другими темами

Для понимания голосеменных нужны знания об органах растения и размножении: они помогают разобраться, какую роль выполняет шишка. Эта тема продолжает изучение семенных растений и подготавливает к сравнению голосеменных с цветковыми. Представление об опылении и образовании семян объясняет, как растения размножаются на суше. Сравнивая группы, обращай внимание на то, где образуются семена и есть ли у растения цветок и плод.

Что запомнить

• У голосеменных семена развиваются открыто, не внутри плода.
• Цветков и плодов у голосеменных нет.
• Пыльца образуется в мужских шишках.
• Семязачатки находятся на чешуях женских шишек.
• После оплодотворения из семязачатка развивается семя.
• Сосна, ель, лиственница и можжевельник — представители голосеменных.
• Лиственница сбрасывает хвою, хотя относится к хвойным.