§ 40. Отдел Голосеменные

Определения и обозначения

Отдел Голосеменные — группа семенных растений, у которых семязачатки и семена расположены открыто, не заключены в плод. Поэтому их семена развиваются на чешуях женских шишек. Этот признак помогает отличить голосеменные от цветковых растений.

Хвоя — видоизменённые игольчатые листья голосеменных, приспособленные к уменьшению испарения воды. Иголки выполняют обычную работу листьев: участвуют в фотосинтезе и газообмене. Узкая форма особенно полезна в холодном или сухом климате.

Шишка — видоизменённый укороченный побег, на котором расположены спороносные чешуи. На мужских шишках образуется пыльца, а на женских находятся семязачатки. Значит, шишка является органом размножения, а не плодом.

Семязачаток — структура на чешуе женской шишки, из которой после оплодотворения развивается семя. Внутри него находится яйцеклетка и формируются защитные ткани будущего семени. По семязачаткам легко понять, почему голосеменные получили своё название.

Как это устроено

Голосеменные относят к семенным растениям, потому что у них есть корень, стебель, листья, семязачатки и семена. Корень закрепляет растение и поглощает воду с растворёнными веществами. Стебель проводит воду и питательные вещества, а листья создают органические вещества на свету. Семя защищает зародыш и содержит запас пищи, поэтому новое растение меньше зависит от случайного наличия воды, чем спора.

Рассмотрим сосну. Её ствол поднимает крону к свету, боковые корни удерживают дерево и добывают воду, а ветви несут хвою и шишки. Хвоя живёт несколько лет и покрыта плотной оболочкой с восковым налётом, поэтому вода испаряется медленно. Устьица, через которые идёт газообмен, погружены в углубления, что дополнительно защищает растение от высыхания.

Мужские и женские шишки выполняют разные задачи. В мужских шишках на чешуях созревают пыльцевые зёрна, поэтому они обычно небольшие и образуются группами. Женские шишки крупнее и имеют чешуи, на которых находятся семязачатки. После оплодотворения их чешуи становятся плотными и защищают развивающиеся семена.

Опыление сосны происходит с помощью ветра: он переносит лёгкую сухую пыльцу от мужских шишек к женским. Попав к семязачатку, пыльцевое зерно прорастает и образует пыльцевую трубку. По ней мужская клетка движется к яйцеклетке, поэтому для оплодотворения голосеменным не нужна вода снаружи. После слияния клеток образуется зародыш нового растения.

Из оплодотворённого семязачатка постепенно формируется семя. В нём есть зародыш, запас питательных веществ и защитная оболочка, но плод вокруг семени не возникает, потому что у голосеменных нет цветка и завязи. У сосны зрелые семена лежат между чешуями женской шишки и часто имеют крылышки. Ветер выносит их из раскрывшейся шишки, после чего при подходящих условиях семя прорастает и образует корешок, побег и первые листья.

Сравнительные признаки голосеменных и покрытосеменных растений

Таблицу удобно читать по горизонтали: так можно сравнить один признак у двух отделов. При ответе на вопрос сначала найдите нужную строку, а затем сформулируйте различие своими словами. Особенно важны строки о семязачатках, цветке и плоде.

Разбор задач

1. Назовите признаки, по которым сосну относят к голосеменным растениям.

Нужно найти признаки, связанные со строением и размножением растения. Одной хвои недостаточно, потому что главный признак отдела связан с расположением семязачатков. Поэтому проверяем внешний вид сосны и устройство её органов размножения.

1. У сосны есть игольчатые листья — хвоя.
2. Она образует мужские и женские шишки.
3. На чешуях женских шишек открыто расположены семязачатки, а после оплодотворения образуются семена.

Ответ: сосну относят к голосеменным по наличию хвои, шишек и открыто расположенных семязачатков, из которых развиваются семена. Плода вокруг семян у неё нет.

2. Расположите этапы размножения сосны в правильной последовательности: образование пыльцы, опыление, прорастание пыльцевой трубки, оплодотворение, образование семени.

Сначала должны появиться мужские клетки, иначе переносить к семязачатку нечего. Затем пыльца попадает к женской шишке и прорастает. Только после доставки мужской клетки возможно оплодотворение, а семя формируется уже вслед за ним.

1. Образование пыльцы.
2. Опыление.
3. Прорастание пыльцевой трубки.
4. Оплодотворение.
5. Образование семени.

Ответ: правильная последовательность такова: образование пыльцы → опыление → прорастание пыльцевой трубки → оплодотворение → образование семени. Каждое следующее событие зависит от завершения предыдущего.

3. Объясните, почему у сосны семена не образуются внутри плода и каким образом они распространяются.

Сначала определяем, есть ли у сосны цветок и завязь, внутри которой у покрытосеменных развиваются семязачатки. У сосны их нет: семязачатки лежат открыто на чешуях женской шишки. Значит, после оплодотворения семя также остаётся открытым и должно получить собственное защитное покрытие.

1. Семязачаток находится на чешуе женской шишки, а не внутри завязи.
2. После оплодотворения он превращается в семя с оболочкой и зародышем.
3. Созревшая шишка раскрывается, и семена с крылышками выносятся ветром.

Ответ: плод у сосны не образуется из-за отсутствия цветка и завязи. Семена защищены своей оболочкой, а распространяются главным образом ветром; часть семян могут переносить животные.

Типичные ошибки

Называть шишку плодом. Так ошибаются из-за того, что в шишке созревают семена. Проверьте себя: шишка — видоизменённый побег, а плод бывает у покрытосеменных.

Считать хвою не листьями. Иголки непривычны по форме, поэтому их принимают за отдельные органы. Вспомните, что хвоя выполняет функции листа: фотосинтезирует и участвует в газообмене.

Утверждать, что у голосеменных нет семян. Путают отсутствие плодов с отсутствием семян. Проверьте признак отдела: у голосеменных семена есть, но они развиваются из открытых семязачатков.

Путать мужские и женские шишки. Ошибка возникает, когда шишки различают только по размеру или цвету. Запомните проверку: мужские шишки образуют пыльцу, а на женских находятся семязачатки и формируются семена.

Связь с другими темами

До изучения голосеменных нужно знать признаки высших споровых растений, строение семени и основные органы растения. Это помогает увидеть, чем семенное размножение отличается от размножения спорами. Кроме того, знакомые органы легче связать с их новыми функциями.

Тема показывает, как строение растения связано с условиями среды. Хвоя уменьшает потерю воды, а семя защищает зародыш и запас питательных веществ. Поэтому голосеменные могут успешно жить там, где холодно или недостаточно влаги.

Знания о голосеменных пригодятся при изучении покрытосеменных и эволюции растений. Сравнение двух отделов помогает понять появление цветка и плода. Хвойные леса также важны для обсуждения природных сообществ и роли растений в природе.

Что запомнить

• Голосеменные — семенные растения с открыто расположенными семязачатками.
• У большинства голосеменных листья имеют форму иголок и называются хвоей.
• Органами размножения голосеменных являются мужские и женские шишки.
• Пыльца переносится преимущественно ветром.
• После оплодотворения из семязачатка развивается семя.
• У голосеменных не образуются цветки и плоды.
• К голосеменным относятся сосна, ель, лиственница, пихта и можжевельник.