16. Голосеменные

Определения и обозначения

Голосеменные — растения, у которых семена развиваются открыто, а не внутри плода. Название можно понять так: семена у них словно «голые», потому что вокруг них не образуется плодовая оболочка. К этой группе относятся, например, сосна, ель и лиственница.

Семязачаток — образование, из которого после опыления и оплодотворения развивается семя. Он находится на чешуе женской шишки. Это важно для понимания размножения: именно с семязачатка начинается образование будущего семени.

Шишка — орган голосеменных, на чешуях которого расположены семязачатки или развиваются семена. Шишка не является плодом: она участвует в размножении растения, а семена остаются на её чешуях. По устройству шишек можно понять, где у растения образуются пыльца и семена.

Хвойные — группа голосеменных растений, обычно имеющих игловидные или чешуевидные листья. Игловидные листья называют хвоей, или хвоинками. Их форма помогает отличать многие хвойные от растений с широкими листьями, а плотная поверхность уменьшает потерю воды.

Как это устроено

Сосна и ель — деревья с корнями, стволом, ветвями и листьями-хвоинками. Корни закрепляют дерево в почве и поглощают воду с растворёнными веществами, а ствол поддерживает крону и проводит вещества между корнями и ветвями. Ветви располагают хвою так, чтобы она получала свет. Такое строение помогает дереву расти на суше и добывать необходимые для жизни ресурсы.

Хвоинки обычно узкие, а их поверхность защищена плотным покровом. Поэтому вода испаряется через них медленнее, чем через широкие и тонкие листья. Это особенно полезно там, где зимой почва промёрзла и корни не могут легко получить воду, а летом бывает сухо. Хвоя помогает многим хвойным переносить недостаток влаги, но не означает, что каждое такое дерево сохраняет листья круглый год.

У хвойных бывают мужские и женские шишки, и они выполняют разные задачи. В мужских шишках образуется пыльца — мелкие частицы, необходимые для размножения. На чешуях женских шишек находятся семязачатки, из которых после оплодотворения могут развиться семена. У сосны молодые шишки обычно расположены по-разному: мужские чаще находятся у основания побегов, а женские — ближе к концам ветвей.

Чтобы произошло оплодотворение, пыльца должна попасть к семязачатку; у многих хвойных её переносит ветер. После попадания пыльцы развивается процесс, в результате которого клетка из семязачатка оплодотворяется. Затем семязачаток превращается в семя с зародышем и запасом питательных веществ. Плод при этом не образуется, поэтому семя остаётся открытым на чешуе женской шишки.

Когда семена созревают, чешуи шишки раскрываются или семена высвобождаются другим способом. У многих хвойных семена снабжены лёгким крылышком, и ветер уносит их от материнского дерева; так они могут попасть на новое место. Если семя окажется в подходящих условиях — получит воду, тепло и воздух, — оно прорастёт и даст начало молодому растению. Среди голосеменных много долгоживущих деревьев: их прочные стволы и древесина позволяют долго расти, хотя срок жизни зависит от вида и условий.

Сравнение сосны, ели и лиственницы

В таблице собраны признаки, по которым можно сравнивать три хвойных дерева. Одни особенности общие для группы, например наличие шишек, а другие помогают различить виды. Сопоставляй признаки в одной строке: так легче заметить сходство и различия.

Разбор задач

1. Почему сосну и ель относят к голосеменным растениям?

Нужно проверить не то, есть ли у дерева хвоя или шишки, а главный признак голосеменных — где развиваются семена. Проследим путь от шишки к семени. Так можно обосновать ответ, а не только назвать группу растений.

1. У сосны и ели есть женские шишки, на чешуях которых находятся семязачатки.
2. После опыления и оплодотворения из семязачатков развиваются семена.
3. Семена расположены на чешуях шишки, а не заключены внутри плода.

Ответ: сосна и ель относятся к голосеменным, потому что их семена развиваются открыто на чешуях шишек, а плоды у них не образуются. Наличие хвоинок само по себе не объясняет название группы. Решающий признак — открытое расположение семян.

2. Сравни хвоинки сосны и ели по форме и расположению на ветке; укажи одно сходство и одно различие.

Вопрос просит описать сразу два признака: форму хвоинок и то, как они держатся на ветке. Сначала назовём общую особенность, затем сравним расположение. Это не означает, что у всех хвойных листья одинаковы: признаки могут различаться у разных растений.

1. У сосны и ели листья представлены хвоинками — это их сходство.
2. У сосны хвоинки обычно длиннее и растут пучками, чаще по две.
3. У ели хвоинки короче и расположены по одной, каждая крепится отдельно к ветке.

Ответ: сходство — у обоих деревьев листья-хвоинки. Различие — у сосны длинные хвоинки обычно собраны по две, а у ели более короткие хвоинки расположены по одной. При сравнении называй признаки каждой породы отдельно, не переноси особенность сосны на все хвойные.

3. На ветке обнаружили шишку с семенами. Как они могли образоваться и попасть на новое место?

Здесь нужно объяснить два последовательных события: сначала образование семени, затем его распространение. Шишка с семенами — женская, потому что семязачатки находятся на чешуях женских шишек. Пыльца участвует в размножении, но сама семенем не становится.

1. Пыльца из мужских шишек попадает к семязачатку на чешуе женской шишки, часто при помощи ветра.
2. После оплодотворения семязачаток развивается в семя; плода вокруг него не образуется.
3. Когда семя созревает, оно высвобождается из шишки. Если у него есть крылышко, ветер может перенести его на новое место.

Ответ: семя образовалось из семязачатка после опыления и оплодотворения. Ветер мог унести его от дерева, особенно если семя снабжено крылышком. На новом месте семя прорастёт только при подходящих условиях, например при наличии воды и тепла.

Типичные ошибки

Ошибка: считать шишку плодом. Шишка может напоминать защитную оболочку, поэтому её иногда принимают за плод. Но плод у голосеменных не образуется: семена находятся открыто на чешуях женской шишки. Проверь себя вопросом: развивается ли семя внутри плода или лежит на чешуе?

Ошибка: называть шишки цветками. И шишки, и цветки участвуют в размножении, поэтому их можно спутать. Однако голосеменные цветков не образуют, а шишки устроены иначе и имеют чешуи. Если речь о сосне или ели, правильно говорить о мужских и женских шишках, а не о цветках.

Ошибка: утверждать, что все хвойные сохраняют хвою зимой. Многие хвойные остаются зелёными, и это общее впечатление легко принять за правило без исключений. Лиственница осенью сбрасывает хвою. Чтобы проверить ответ, вспомни этот пример и уточни, о каком именно хвойном дереве идёт речь.

Ошибка: путать мужские и женские шишки. Их названия иногда запоминают, не связывая с тем, что в них образуется. В мужских шишках находится пыльца, а на чешуях женских расположены семязачатки. Проверь себя: пыльца нужна для опыления, а именно из семязачатка после оплодотворения развивается семя.

Связь с другими темами

Для понимания голосеменных полезно знать основные части растения: корень, стебель и лист. Так легче проследить, как корень получает воду, ствол поддерживает дерево, а листья-хвоинки участвуют в его жизни. Тема также опирается на представления о размножении растений и образовании семян: нужно различать пыльцу, семязачаток и готовое семя. Позже эти знания помогут сравнить голосеменные с цветковыми растениями, у которых семена развиваются внутри плода.

Что запомнить

• Голосеменные образуют семена, но не образуют плодов.
• Семена развиваются открыто на чешуях женских шишек.
• У голосеменных нет цветков.
• Пыльца участвует в размножении голосеменных.
• У сосны и ели листья представлены хвоинками.
• Не все хвойные сбрасывают хвою на зиму: лиственница её сбрасывает.