§ 21. Отдел Голосеменные растения

Определения и обозначения

Голосеменные растения — растения, у которых семена развиваются открыто на чешуях шишек, а не внутри плода. Поэтому их и называют «голосеменными»: семя не скрыто в плоде. Это название помогает отличить их от растений, у которых семена заключены в плод.

Шишка — видоизменённый побег, состоящий из оси и расположенных на ней чешуй. У голосеменных бывают мужские и женские шишки, выполняющие разные задачи при размножении. Зная строение шишки, легче понять, где образуется пыльца и где находятся семязачатки.

Семязачаток — образование, из которого после оплодотворения развивается семя. У голосеменных семязачаток расположен открыто на чешуе женской шишки. Это объясняет, почему будущему семени не нужна завязь цветка и почему оно не будет заключено в плод.

Опыление — перенос пыльцы к семязачатку. У большинства голосеменных пыльца переносится ветром, а не насекомыми. Опыление доставляет пыльцу к месту размножения, но само по себе ещё не является оплодотворением.

Как это устроено

Мужские шишки обычно небольшие и собраны группами на молодых побегах. На их чешуях находятся образования, в которых созревает пыльца. Когда шишки раскрываются, пыльца высыпается наружу. Её лёгкие зёрна легко подхватывает ветер, поэтому растению не нужно привлекать насекомых яркими цветками или запахом.

Женские шишки устроены иначе: на их чешуях расположены семязачатки. Такое расположение оставляет их открытыми для пыльцы, которую приносит ветер. Пыльцевое зерно попадает к семязачатку, после чего начинается путь к оплодотворению. Женские шишки могут расти и созревать дольше, чем мужские, поскольку в них формируются семена.

Размножение проходит последовательно. Сначала в мужских шишках образуется пыльца, затем ветер переносит её к семязачатку на женской шишке. После опыления происходит оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток. Из оплодотворённого семязачатка развивается семя, в котором находится зародыш будущего растения.

Семена голосеменных не заключены в плод, потому что у этих растений нет цветка и завязи. У цветковых растений именно из завязи после оплодотворения развивается плод, окружающий семена. У голосеменных семязачатки изначально расположены открыто на чешуях, поэтому образования, которое могло бы стать плодом, нет. Шишка при этом не является плодом: это видоизменённый побег.

У хвойных листья обычно узкие и игольчатые — это хвоя. У такой формы небольшая поверхность, через которую растение теряет воду, поэтому она помогает переживать холодное время, когда вода из почвы усваивается хуже. Смолистые ткани побегов также помогают защищать их от повреждений и высыхания. Но хвоя не вечна: старые иголки постепенно опадают, а у лиственницы опадает вся хвоя осенью.

Сравнение сосны, ели и лиственницы

Для определения растения сначала сравните расположение иголок на побеге, затем учтите, опадает ли хвоя на зиму. Пучки по две иголки указывают на сосну, одиночные иголки — на ель. Пучки многочисленных иголок и осеннее опадение хвои характерны для лиственницы.

Разбор задач

1. Семязачатки на чешуе женской шишки

Условие. На чешуе женской шишки обнаружены семязачатки. Определите, где у голосеменных образуются семена и почему их называют голыми. Для решения нужно проследить, во что превращается семязачаток после оплодотворения. Затем следует установить, есть ли вокруг будущего семени плод.

1. Находим место, где расположен семязачаток: он находится на чешуе женской шишки.
2. Вспоминаем, что после оплодотворения из семязачатка развивается семя.
3. Проверяем, заключено ли семя в плод. У голосеменных завязи цветка нет, поэтому плод не образуется.

Ответ. Семена развиваются на чешуях женской шишки, из семязачатков. Их называют голыми, потому что они не заключены в плод.

2. Хвоя по две иголки в пучке

Условие. У растения хвоя расположена по две иголки в пучке. Сравните этот признак с хвоей ели и лиственницы и определите вероятное растение. Сравнивать нужно не форму иголок, а то, как они прикреплены к побегу. Этот признак позволяет отличить растения даже без сведений о месте их произрастания.

1. У сосны иголки обычно собраны по две в пучке.
2. У ели иголки прикреплены по одной, а не парами.
3. У лиственницы иголки собраны во множество на укороченных побегах и опадают осенью.

Ответ. Вероятнее всего, это сосна: для неё характерны две иголки в пучке. У ели иголки расположены по одной, а у лиственницы образуют многочисленные пучки и осенью опадают.

3. Последовательность размножения

Условие. Расположите события размножения голосеменных в правильном порядке: образование пыльцы, перенос пыльцы к семязачатку, оплодотворение, развитие семени. Чтобы не перепутать этапы, выясните, что именно происходит при каждом из них. Пыльца должна попасть к семязачатку раньше оплодотворения, а семя формируется уже после него.

1. Сначала в мужских шишках образуется пыльца.
2. Затем ветер переносит пыльцу к семязачатку на женской шишке. Это опыление, а не оплодотворение.
3. После этого происходит оплодотворение — слияние половых клеток.
4. Из семязачатка после оплодотворения развивается семя.

Ответ. Правильный порядок: образование пыльцы, её перенос к семязачатку, оплодотворение, развитие семени. Опыление означает перенос пыльцы, а оплодотворение — слияние половых клеток.

Типичные ошибки

Называть шишку плодом — ошибка: плод развивается из завязи цветка, а шишка является видоизменённым побегом. Так путают их, потому что в шишке формируются семена. Проверьте себя вопросом: есть ли у растения цветок и завязь? У голосеменных их нет.

Считать, что семена находятся внутри шишки так же, как семена внутри плода, — неверно. Чешуи могут прикрывать их, но семена развиваются открыто на чешуях, а не внутри завязи. Ошибка возникает из-за внешнего сходства шишки с закрытой оболочкой. Чтобы проверить себя, найдите место расположения семязачатка: он лежит на чешуе.

Путать опыление с оплодотворением — значит смешивать два разных этапа. Опыление — перенос пыльцы к семязачатку, а оплодотворение — слияние половых клеток. Оба процесса связаны с размножением, поэтому их легко принять за одно событие. Проверьте себя: если речь идёт о переносе пыльцы, это опыление.

Утверждать, что все хвойные сохраняют хвою круглый год, нельзя: лиственница сбрасывает её осенью. Такое мнение возникает потому, что многие знакомые хвойные, например сосна и ель, остаются зелёными зимой. Для проверки сравните сезонные изменения: у лиственницы иголки опадают, а весной вырастают новые.

Связь с другими темами

Чтобы изучать голосеменные, полезно знать, из каких частей состоит побег, и различать корень, стебель и лист. Тогда легче увидеть, что шишка — видоизменённый побег, а хвоя — листья. Эти знания помогают описывать, где расположены органы растения и какую роль они выполняют.

Понятия размножения и оплодотворения нужны, чтобы проследить путь от пыльцы до семени. Важно различать перенос пыльцы и слияние половых клеток: это разные этапы. Так понятнее, как из семязачатка после оплодотворения развивается семя.

При изучении покрытосеменных можно сравнить, где находятся семена и как образуется плод. У покрытосеменных семена развиваются внутри плода, а у голосеменных лежат открыто на чешуях. Сравнение помогает понять, почему наличие цветка и завязи связано с образованием плода.

Что запомнить

• Голосеменные образуют семена, но не образуют цветков и плодов.
• Семязачатки у голосеменных расположены открыто на чешуях женских шишек.
• Пыльцу у большинства хвойных переносит ветер.
• После оплодотворения из семязачатка развивается семя.
• Сосна, ель и лиственница различаются расположением и сезонным сохранением хвои.
• Лиственница сбрасывает хвою на зиму.