17. Отдел Голосеменные

Определения и обозначения

Голосеменные — семенные растения, у которых семязачатки и семена развиваются открыто, не внутри завязи и плода. Поэтому их семена не окружены стенками плода. К этой группе относятся многие хвойные растения, хорошо приспособленные к жизни на суше.

Хвойные — наиболее известная группа голосеменных, названная так из-за листьев-хвоинок или чешуевидных листьев. Примеры хвойных: сосна, ель, лиственница, пихта, можжевельник. Это название помогает сразу связать растение с характерным строением его побега.

Шишка — видоизменённый побег, на котором располагаются чешуи с семязачатками или пыльцевыми мешочками. Она не является цветком, хотя участвует в размножении растения. По типу шишки можно понять, образуется в ней пыльца или развиваются семена.

Семязачаток — структура, из которой после оплодотворения развивается семя. В нём находится женская половая структура и будущий зародыш растения. Знание этого термина помогает проследить путь от опыления до образования семени.

Как это устроено

Споровые растения размножаются спорами, а голосеменные — семенами. Семя содержит зародыш и запас питательных веществ, поэтому оно лучше защищено и может некоторое время переносить неблагоприятные условия. От покрытосеменных голосеменные отличаются отсутствием цветков и плодов: их семязачатки не скрыты в завязи.

Побег хвойного растения состоит из древесного стебля, листьев и шишек. Деревянистый стебель поддерживает высокое растение и проводит воду, а игловидные или чешуевидные листья имеют небольшую площадь поверхности. Благодаря этому испаряется меньше воды, что особенно полезно при морозе, сухом воздухе или недостатке влаги.

У хвойных мужские и женские шишки обычно различаются по размеру и расположению. Мужские шишки чаще мелкие и образуются группами, потому что их задача — произвести много пыльцы. Женские шишки крупнее и несут на чешуях семязачатки, которым после оплодотворения предстоит превратиться в семена.

Пыльца из мужских шишек переносится ветром и попадает к семязачатку женской шишки. Затем мужская половая клетка соединяется с женской, то есть происходит оплодотворение. Из оплодотворённого семязачатка постепенно развивается семя, а чешуи женской шишки защищают его до созревания.

Семя помогает растению пережить холод, засуху и другие неблагоприятные периоды благодаря оболочке и запасу питательных веществ. После созревания семена могут распространяться ветром, животными или опадать рядом с материнским растением. Хвоя уменьшает потерю воды, а развитые корни закрепляют растение и обеспечивают его водой и минеральными веществами.

Сравнение голосеменных и покрытосеменных растений

Сначала сравнивай растения по наличию семян, цветков и плодов. Если семязачатки лежат открыто, а цветков и плодов нет, растение относят к голосеменным. Таблица также показывает, что обе группы семенных растений образуют семена, но делают это разными способами.

Разбор задач

Задача 1. По описанию нужно определить группу растения: семена расположены на чешуях шишек, цветков и плодов нет. Решение строится на поиске главного отличительного признака, а не на одном только внешнем виде растения.

1. Определяем, что растение размножается семенами, а не спорами.
2. Проверяем расположение семян: они находятся на чешуях и не заключены в плод.
3. Учитываем отсутствие цветков и плодов, что характерно для голосеменных.

Ответ: растение относится к голосеменным, вероятнее всего к хвойным. Открытое расположение семян на чешуях шишки является решающим признаком.

Задача 2. Нужно расположить этапы размножения сосны: образование пыльцы и семязачатков, перенос пыльцы, оплодотворение, развитие семени. Чтобы не ошибиться, надо идти от появления половых структур к результату размножения.

1. Сначала в мужских шишках образуется пыльца, а на чешуях женских шишек — семязачатки.
2. Затем ветер переносит пыльцу к семязачатку.
3. После этого происходит оплодотворение, то есть слияние мужской и женской половых клеток.
4. Последним этапом становится развитие семени из оплодотворённого семязачатка.

Ответ: образование пыльцы и семязачатков → перенос пыльцы → оплодотворение → развитие семени.

Задача 3. Нужно объяснить, почему сосна образует семена без насекомых-опылителей и почему эти семена не являются плодами. В условии соединены два признака: перенос пыльцы ветром и открытое расположение семязачатков.

1. Мужские шишки производят большое количество лёгкой пыльцы.
2. Ветер переносит её к женским шишкам, поэтому насекомые для опыления не обязательны.
3. Семязачатки сосны находятся открыто, а завязи цветка нет.
4. Так как плод развивается только из завязи, образовавшиеся структуры являются семенами, а не плодами.

Ответ: сосна опыляется ветром, а её семена не считаются плодами из-за отсутствия цветка и завязи.

Типичные ошибки

Называть шишку цветком. Ошибка возникает потому, что шишка участвует в размножении. Проверь себя: шишка является видоизменённым побегом и не имеет частей цветка.

Считать, что семена заключены в плод. Так думают по аналогии с яблоком или ягодой. Проверь себя: у голосеменных нет завязи, из которой мог бы образоваться плод.

Путать мужские и женские шишки. Причина ошибки — обе шишки имеют чешуи и связаны с размножением. Запомни проверку: мужские шишки образуют пыльцу, а на чешуях женских находятся семязачатки.

Считать, что ветер переносит семена для оплодотворения. На самом деле ветер переносит пыльцу, а семена появляются позже. Если в описании говорится об опылении, ищи именно перенос пыльцы к семязачатку.

Связь с другими темами

Для понимания голосеменных нужны знания о споровом и семенном размножении, а также о строении побега и его органов. Семя отличается от споры наличием зародыша и запаса питательных веществ.

Тема помогает сравнивать основные группы растений и видеть, как строение связано с условиями наземной жизни. Она также подготавливает к изучению размножения растений, развития семени и приспособлений к среде.

Что запомнить

• Голосеменные размножаются семенами.
• Семязачатки голосеменных расположены открыто, вне завязи.
• У голосеменных нет цветков и плодов.
• У хвойных пыльца образуется в мужских шишках.
• Семязачатки находятся на чешуях женских шишек.
• Пыльцу голосеменных обычно переносит ветер.