§ 42. Размножение голосеменных растений

Определения и обозначения

Голосеменные растения — растения, у которых семена развиваются открыто, не внутри плода. Так их называют потому, что семя лежит на чешуе женской шишки, а не окружено плодом. Это помогает отличить их от покрытосеменных растений, у которых семена заключены в плод.

Шишка — видоизменённый побег, на чешуях которого развиваются органы размножения. Она не похожа на обычный побег с листьями, потому что её чешуи выполняют особую задачу. По ним можно понять, образуется ли в шишке пыльца или семязачатки.

Пыльцевое зерно — мельчайшее образование, которое формируется в мужской шишке и участвует в оплодотворении. Его переносит ветер, а внутри находится мужская половая клетка. Пыльца нужна, чтобы доставить её к семязачатку, а не чтобы сразу образовать семя.

Семязачаток — образование на чешуе женской шишки, внутри которого находится женская половая клетка. После оплодотворения из него развивается семя. Поэтому семязачаток — место, где начинается развитие будущего семени.

Как это устроено

У голосеменных есть мужские и женские шишки, потому что для размножения нужны пыльца и семязачатки. Мужские шишки обычно меньше и собраны группами; их задача — образовать и выпустить пыльцу. Женские шишки крупнее и устроены так, чтобы на их чешуях могли располагаться семязачатки, а позже развиваться семена.

На чешуях мужских шишек находятся образования, в которых формируются пыльцевые зёрна. Когда пыльца созревает, она высыпается наружу и может быть подхвачена ветром. На чешуях женских шишек располагаются семязачатки, поэтому именно туда должна попасть пыльца. Так разные шишки выполняют разные части одного процесса размножения.

Ветер переносит пыльцевые зёрна с мужских шишек на женские. Попав на женскую шишку, пыльца оказывается рядом с семязачатком и проникает к нему. Это важно, потому что неподвижным половым клеткам нужно оказаться в одном месте, чтобы произошло оплодотворение. Пыльца не превращается в семя: она доставляет мужскую половую клетку.

Внутри семязачатка мужская половая клетка сливается с женской, и происходит оплодотворение. После этого семязачаток постепенно развивается в семя, внутри которого формируется зародыш будущего растения. Семя остаётся на чешуе шишки, потому что у голосеменных нет завязи цветка, из которой мог бы образоваться плод. Поэтому семена лежат открыто, а шишка не становится плодом.

Шишки и семена созревают не сразу: развитие семян занимает длительное время. Когда семена созрели, шишка раскрывается, и семена могут выпасть или быть унесены ветром. Если семя попадёт в подходящие условия, оно прорастёт и даст начало новому растению. Так размножение завершается появлением молодого растения.

Сравнение мужских и женских шишек голосеменных

Чтобы определить тип шишки, сначала посмотрите, что находится на её чешуях. Пыльцевые зёрна указывают на мужскую шишку, а семязачатки — на женскую. Размер помогает сравнить шишки, но надёжнее всего ориентироваться на их строение и роль.

Разбор задач

Задача 1. На чешуе шишки обнаружены семязачатки. Определите, мужская это шишка или женская, и объясните ответ.

1. Вспомним, что у голосеменных пыльца образуется в мужских шишках.
2. Семязачатки располагаются на чешуях женских шишек. Значит, обнаруженная особенность указывает на женскую шишку.

Ответ: это женская шишка, потому что на её чешуях находятся семязачатки.

Задача 2. Пыльца сосны попала на женскую шишку. Опишите, что должно произойти дальше, чтобы образовалось семя.

1. Пыльца должна проникнуть к семязачатку, расположенному на чешуе женской шишки.
2. Мужская половая клетка из пыльцы должна слиться с женской половой клеткой внутри семязачатка. Это слияние называется оплодотворением.
3. После оплодотворения семязачаток будет развиваться в семя. Оно останется открыто лежать на чешуе шишки.

Ответ: пыльца попадает к семязачатку, происходит оплодотворение, затем из семязачатка развивается семя.

Задача 3. В шишке сосны семена лежат на чешуях и не заключены в плод. Объясните, почему это признак голосеменных.

1. Сравним положение семян с определением голосеменных: их семена развиваются открыто.
2. В задаче семена лежат прямо на чешуях и не окружены плодом. Это совпадает с характерным признаком голосеменных.
3. Шишка не является плодом: она представляет собой видоизменённый побег и не образуется из завязи цветка.

Ответ: открытое положение семян на чешуях — признак голосеменных; шишка не заключает их внутри плода.

Типичные ошибки

Ошибка: называть шишку плодом. Так думают, потому что шишка связана с семенами и защищает их чешуями. Но плод образуется из завязи цветка, а шишка — видоизменённый побег. Проверьте себя: если семена лежат на чешуях открыто, шишка не является плодом.

Ошибка: считать пыльцу семенем. Пыльца участвует в оплодотворении, поэтому эти понятия легко перепутать. Но семя развивается позднее из семязачатка, а пыльца лишь доставляет мужскую половую клетку. Для проверки проследите порядок: сначала перенос пыльцы, затем оплодотворение, потом развитие семени.

Ошибка: путать мужские и женские шишки. Обе разновидности находятся на одном растении и выглядят как шишки, но выполняют разные задачи. В мужских образуется пыльца, а на чешуях женских располагаются семязачатки. Сверьте название с тем, что развивается на чешуе.

Ошибка: считать, что семена голосеменных находятся внутри плода. Так бывает у покрытосеменных, и это может сбивать с толку. У голосеменных семена остаются открытыми на чешуях женской шишки. Проверка простая: найдите, окружены ли семена плодом; у голосеменных — нет.

Связь с другими темами

Для понимания размножения голосеменных пригодятся знания о строении побега: шишка — его видоизменённая форма. Также важно общее представление о размножении растений и роли половых клеток. Эта тема помогает сравнивать семенные растения: у голосеменных семена открыты, а у покрытосеменных развиваются внутри плода. Такое сравнение показывает, как по строению органов размножения различают группы растений.

Что запомнить

• У голосеменных образуются мужские и женские шишки.
• Пыльца формируется в мужских шишках.
• Семязачатки располагаются на чешуях женских шишек.
• Пыльца обычно переносится ветром.
• После оплодотворения из семязачатка развивается семя.
• Семена голосеменных лежат открыто и не заключены в плод.