Размножение голосеменных растений

Определения и обозначения

Голосеменные растения — растения, семена которых развиваются открыто, без плода. У них семязачатки не заключены в завязь цветка, из которой у других растений может образоваться плод. Поэтому после развития семена лежат на чешуях шишек. Это отличает голосеменные от покрытосеменных.

Мужская шишка — часть растения, на чьих чешуях образуется пыльца. Пыльца содержит мужские половые клетки, участвующие в оплодотворении. Она нужна, чтобы доставить эти клетки к женской части растения. У сосны мужские шишки обычно небольшие.

Женская шишка — шишка, на чешуях которой находятся семязачатки. В семязачатке развивается женская половая клетка — яйцеклетка, а после оплодотворения формируется семя. Женская шишка служит местом, где семязачатки принимают пыльцу и развиваются семена. Поэтому её роль отличается от роли мужской шишки.

Опыление — перенос пыльцы к семязачатку. У сосны пыльца обычно перемещается ветром, поскольку она лёгкая и может разноситься воздушными потоками. Опыление помогает мужским половым клеткам оказаться рядом с яйцеклеткой. Само слияние клеток происходит позже и называется оплодотворением.

Как это устроено

На чешуях мужских шишек образуется пыльца. Она содержит мужские половые клетки, но сама семенем не является. Пыльца нужна для переноса этих клеток к семязачатку. Поэтому мужские шишки обеспечивают начало процесса размножения, но семена в них не развиваются.

На чешуях женских шишек располагаются семязачатки. Внутри каждого из них развивается яйцеклетка — женская половая клетка. Такое расположение позволяет пыльце попасть к месту, где может произойти оплодотворение. После него семязачаток станет развивающимся семенем.

Пыльцу к женской шишке обычно приносит ветер. Когда пыльца попадает к семязачатку, начинается её прорастание: из неё развивается тонкая пыльцевая трубка. Она помогает мужской половой клетке добраться до яйцеклетки. Это важно, потому что неподвижной мужской клетке нужно попасть к женской, не перемещаясь самостоятельно по воздуху.

Мужская половая клетка достигает яйцеклетки, и происходит оплодотворение — слияние двух половых клеток. В результате начинается развитие зародыша, из которого при подходящих условиях может вырасти новое растение. Оплодотворение следует за опылением, но это не одно и то же событие. Сначала пыльца должна попасть к семязачатку, и только потом возможна встреча клеток.

После оплодотворения из семязачатка развивается семя. В нём есть зародыш и запас питательных веществ, который помогает зародышу развиваться. Семя остаётся на чешуе женской шишки и не оказывается внутри плода. Именно открытое расположение семян объясняет название «голосеменные».

Сравнение мужских и женских шишек

Чтобы определить тип шишки, сначала посмотри, что на ней образуется или находится: пыльца или семязачатки. Затем проверь её роль в размножении. Если нужно найти место развития семян, выбирай женскую шишку.

Разбор задач

Задача 1. Ученик увидел на сосне две шишки: одна выделяет пыльцу, другая несёт семязачатки. Определите, какая шишка мужская, а какая женская.

1. Сопоставим наблюдаемые признаки с функциями шишек.
2. Пыльца образуется на чешуях мужской шишки, значит, шишка, выделяющая пыльцу, — мужская.
3. Семязачатки находятся на чешуях женской шишки, значит, вторая шишка — женская.

Ответ: шишка с пыльцой мужская, а шишка с семязачатками женская. Для определения достаточно установить, что именно находится на чешуях.

Задача 2. Пыльца сосны попала на чешую женской шишки. Расположите дальнейшие события по порядку: образование зародыша, прорастание пыльцы, оплодотворение.

1. Сначала пыльца прорастает, потому что ей нужно начать путь к яйцеклетке.
2. Затем мужская половая клетка достигает яйцеклетки и происходит оплодотворение.
3. После слияния половых клеток начинает формироваться зародыш.

Ответ: прорастание пыльцы → оплодотворение → образование зародыша. Проверь последовательность по смыслу: зародыш не может возникнуть раньше слияния половых клеток.

Задача 3. На чешуе женской шишки обнаружили семя с зародышем. Объясните, откуда оно возникло и почему его называют голым.

1. На чешуе женской шишки находился семязачаток, куда попала пыльца.
2. После прорастания пыльцы мужская половая клетка достигла яйцеклетки; их слияние стало оплодотворением.
3. Из оплодотворённого семязачатка развилось семя с зародышем и запасом питательных веществ.
4. Семя лежит на чешуе, а не внутри плода, поэтому его называют голым.

Ответ: семя возникло из семязачатка после оплодотворения. Оно «голое», потому что у голосеменных не заключено в плод.

Типичные ошибки

Пыльцу иногда принимают за семя, потому что обе связаны с размножением. Но пыльца только переносит мужские половые клетки, а семя формируется позже, после оплодотворения. Проверь себя вопросом: есть ли уже зародыш? Если да, речь идёт о семени, а не о пыльце.

Опыление путают с оплодотворением, поскольку события идут одно за другим. Опыление — перенос пыльцы, а оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток. Чтобы проверить себя, назови, что именно произошло: переместилась пыльца или соединились клетки.

Мужские шишки могут ошибочно назвать местом образования семян, если помнить лишь, что они участвуют в размножении. На самом деле на их чешуях образуется пыльца, а семена развиваются из семязачатков женских шишек. Проверь ответ по признаку: пыльца указывает на мужскую шишку, семязачатки — на женскую.

Некоторые считают, что семена голосеменных находятся внутри плода, потому что у многих растений семена защищены плодом. Но у голосеменных плода нет, а семена лежат открыто на чешуях женских шишек. Чтобы не ошибиться, спроси себя, есть ли у растения завязь цветка, внутри которой развивается семя.

Связь с другими темами

Для понимания размножения голосеменных полезно знать, что такое семя и какие части оно содержит. Также нужно различать мужские и женские половые клетки и понимать, что при оплодотворении они сливаются. Эти знания помогут проследить путь от пыльцы до семени. Позже их можно использовать, сравнивая голосеменные и покрытосеменные: у вторых семена заключены в плод, а у голосеменных остаются открытыми.

Что запомнить

• У голосеменных семена развиваются открыто, без плода.
• Пыльца образуется в мужских шишках.
• Семязачатки находятся на чешуях женских шишек.
• Пыльцу к семязачаткам обычно переносит ветер.
• Опыление предшествует оплодотворению.
• После оплодотворения из семязачатка развивается семя с зародышем.