§ 12. Голосеменные растения

Определения и обозначения

Голосеменные растения — семенные растения, у которых семена развиваются открыто и не заключены внутри плода. Это название помогает отличить их от покрытосеменных, у которых семена находятся в плоде. К голосеменным относятся, например, сосна и ель.

Шишка — орган размножения голосеменных, состоящий из оси и расположенных на ней чешуй. Шишки бывают мужскими и женскими: в первых образуется пыльца, а на чешуях вторых находятся семязачатки. Различать их нужно, чтобы проследить, откуда берутся пыльца и семена.

Хвоя — видоизменённые листья многих голосеменных, обычно узкие и покрытые плотной кожицей. Такая форма листа помогает уменьшать потерю воды. Поэтому хвоя важна для жизни многих хвойных в условиях холода и недостатка влаги.

Семя — образование, в котором находятся зародыш будущего растения и запас питательных веществ для его развития. Семя развивается из семязачатка после оплодотворения. Запас пищи помогает зародышу начать рост, пока он ещё не может самостоятельно получать питание.

Как это устроено

У многих хвойных листья превратились в узкую хвою с плотной кожицей. Через такую поверхность испаряется меньше воды, чем через широкие тонкие листья, поэтому растение легче переносит периоды, когда почва замёрзла и корни не могут получить достаточно влаги. Корни закрепляют дерево в почве и поглощают воду; их строение и распространение помогают использовать доступную влагу. Вместе эти особенности позволяют многим хвойным расти в холодных местах.

Мужские и женские шишки выполняют разные задачи. В мужских шишках образуются пыльцевые зёрна, а на чешуях женских располагаются семязачатки — образования, из которых после оплодотворения развиваются семена. Поэтому на одном растении можно найти шишки, отвечающие за образование пыльцы, и шишки, где формируются семена. Их не следует путать: пыльца и семязачаток находятся в разных местах.

Размножение начинается с переноса пыльцы. У многих голосеменных её разносит ветер: пыльца попадает на женскую шишку и достигает семязачатка. Этот перенос называется опылением, но сам по себе он ещё не означает, что семя уже образовалось. После опыления происходит оплодотворение — слияние половых клеток; затем из семязачатка развивается семя с зародышем и запасом питательных веществ.

Семена голосеменных называют открытыми, потому что они лежат на чешуях женской шишки, а не внутри плода. Чешуи защищают их, но не превращаются в плод, как это происходит у покрытосеменных. Следовательно, шишка — не плод и не семя, а орган размножения, на котором развиваются семена. Именно место развития семени объясняет название всей группы.

Сосна, ель и лиственница показывают разнообразие голосеменных. У сосны хвоя обычно собрана в пучки, у ели — расположена по одной на веточке, а лиственница отличается тем, что сбрасывает хвою на зиму. Значит, слово «хвойные» не означает, что каждое такое дерево остаётся зелёным круглый год. Лиственница тоже голосеменное растение, хотя зимой стоит без хвои.

Сравнение голосеменных и покрытосеменных растений

Сравнивайте растения по строкам: сначала найдите их органы размножения, а затем проверьте, где располагаются семена. Главный признак голосеменных — открытое развитие семян и отсутствие плода. Цветок и плод у покрытосеменных помогают отличить их от голосеменных.

Разбор задач

Задача 1

На рисунке изображены ветка сосны, шишки и семена. Определите, какие изображения относятся к голосеменным, и назовите признак, по которому их можно распознать.

1. Сначала ищем признаки размножения, а не просто похожий внешний вид. Шишки — органы размножения голосеменных, поэтому изображение шишек относится к этой группе.

2. Затем проверяем семена. У голосеменных они развиваются открыто на чешуях женской шишки, поэтому изображённые семена также связаны с голосеменным растением.

3. Ветка сосны — часть того же растения; сама по себе хвоя не является главным доказательством, поскольку листья могут выглядеть по-разному. Надёжнее опираться на шишки и открыто расположенные семена.

Ответ: ветка сосны, шишки и семена относятся к голосеменным; распознать их помогает наличие шишек и семян, которые не заключены в плод.

Задача 2

Сравните сосну и яблоню по тому, где находятся их семена и образуется ли вокруг них плод.

1. Сначала определяем группы растений: сосна — голосеменное растение, а яблоня — покрытосеменное. Это подсказывает, что способ развития семян у них различается.

2. У сосны семена развиваются открыто на чешуях женской шишки. Плод вокруг них не образуется, поэтому шишку нельзя называть плодом.

3. У яблони семена находятся внутри яблока — плода, который развивается из цветка. Сравнение места расположения семян даёт ответ без опоры на сходство внешнего вида растений.

Ответ: у сосны семена открыто расположены на чешуях шишки, плода нет; у яблони семена развиваются внутри плода.

Задача 3

У сосны на женской шишке после опыления развиваются семена. Объясните, какую роль играют ветер, пыльца и семязачаток в этом процессе.

1. В мужских шишках образуется пыльца. Ветер переносит её к женской шишке, а затем она достигает семязачатка на её чешуе.

2. Перенос пыльцы называется опылением. Это только этап размножения: пыльца должна участвовать в процессе, который приведёт к оплодотворению.

3. После оплодотворения из семязачатка развивается семя. В нём будут зародыш и запас питательных веществ, а располагается оно открыто на чешуе женской шишки.

Ответ: ветер переносит пыльцу к семязачатку; после опыления происходит оплодотворение, и из семязачатка развивается семя.

Типичные ошибки

Называть шишку плодом — ошибка: плод у голосеменных не образуется, а семена лежат на чешуях. Путают их потому, что шишка заметна и связана с семенами. Проверь себя вопросом: семена заключены внутри шишки как в плоде или находятся на её чешуях?

Считать шишки семенами тоже неверно. Шишка состоит из оси и чешуй и служит органом размножения, тогда как семена развиваются на чешуях женской шишки. Ошибка возникает из-за того, что шишки и семена часто видят рядом. Чтобы проверить себя, назови отдельно орган размножения и то, что на нём образуется.

Нельзя утверждать, что все голосеменные вечнозелёные: лиственница сбрасывает хвою на зиму. Такое обобщение появляется, когда несколько знакомых хвойных деревьев принимают за всю группу. Проверяй утверждение на примерах: если оно касается всех голосеменных, вспомни лиственницу.

Опыление и оплодотворение — не одно и то же. Опыление означает перенос пыльцы к семязачатку, а оплодотворение — последующее слияние половых клеток. Их легко спутать, потому что оба процесса связаны с размножением. Проверяй последовательность: сначала пыльца переносится, затем происходит оплодотворение, после которого развивается семя.

Связь с другими темами

Чтобы понять эту тему, вспомни основные части растения: корень поглощает воду и закрепляет растение, стебель поддерживает его части, а листья участвуют в образовании питательных веществ. Пригодится и знание о семени: в нём есть зародыш и запас питания. Эти понятия помогают объяснить, как устроены голосеменные и как у них происходит размножение.

Тема связана с изучением цветковых растений: сравнивая их с голосеменными, можно увидеть, что у первых семена развиваются внутри плода, а у вторых — открыто на чешуях шишки. Такое сравнение помогает не смешивать разные группы растений. Позже оно пригодится, когда нужно будет распознавать растения по органам размножения и расположению семян.

Что запомнить

• Голосеменные образуют семена, но не образуют плодов.
• Семена развиваются открыто на чешуях женских шишек.
• У голосеменных есть мужские и женские шишки.
• Пыльцу многих голосеменных переносит ветер.
• Хвоя — видоизменённые листья многих хвойных растений.
• Лиственница сбрасывает хвою на зиму.