Отдел Голосеменные растения

Определения и обозначения

Голосеменные растения — семенные растения, у которых семязачатки и семена не заключены в плод. Это означает, что семя у них развивается открыто, без оболочки-плода. По этому признаку их отличают от цветковых растений.

Шишка — укороченный видоизменённый побег, на котором расположены чешуи с семязачатками или пыльцевыми мешочками. Чешуи — это части шишки, на которых находятся структуры размножения. По их назначению можно понять, мужская шишка перед нами или женская.

Семязачаток — образование на чешуе женской шишки, из которого после оплодотворения развивается семя. В нём находится клетка, с которой сливается мужская половая клетка. Семязачаток нужен, чтобы из него сформировалось новое растение.

Пыльца — образующиеся в мужских шишках пыльцевые зёрна, участвующие в размножении. В них находятся мужские половые клетки или клетки, от которых они образуются. Пыльца доставляет их к семязачатку, поэтому может участвовать в оплодотворении.

Как это устроено

У голосеменных есть корни, стебли и листья, а также проводящие ткани — специальные структуры, перемещающие воду и питательные вещества по растению. Корни помогают получать воду и удерживаться в почве, а стебель поддерживает растение. Проводящие ткани связывают разные органы и обеспечивают их веществами. Благодаря такому строению растение может жить на суше и не зависит от воды как среды для переноса всех необходимых веществ.

У большинства голосеменных мужские и женские шишки различаются по строению и назначению. В мужских шишках образуются пыльцевые зёрна, поэтому они нужны для образования мужских половых клеток. На чешуях женских шишек находятся семязачатки, из которых могут развиться семена. Разделение этих функций позволяет растению образовывать и пыльцу, и семязачатки в разных структурах.

Размножение начинается с образования пыльцы в мужских шишках. Затем пыльца переносится к семязачатку на женской шишке, обычно с помощью ветра. Когда мужская половая клетка сливается с женской, происходит оплодотворение. После этого из семязачатка развивается семя, в котором находится зародыш будущего растения.

Семена называют голыми, потому что они развиваются открыто на чешуях женской шишки. У голосеменных нет завязи цветка, из которой у цветковых растений образуется плод. Поэтому чешуя шишки не является плодом и не закрывает семя внутри себя. Так можно отличить размножение голосеменных от размножения цветковых растений.

Семя помогает зародышу пережить время, когда условия для роста неблагоприятны. Оболочка защищает его от повреждений и высыхания, а запас питательных веществ служит пищей при начале развития. Благодаря этому зародыш не должен сразу прорастать после образования семени. Он может начать рост, когда появятся подходящие условия.

Основные признаки голосеменных растений

Сравнивай признаки по строкам: сначала посмотри, где находятся органы размножения, затем — что образуется в каждой шишке. Если видишь семязачатки на чешуе, речь идёт о женской шишке; пыльцу образует мужская. Таблица также помогает заметить общий признак группы: семена развиваются без плода.

Разбор задач

Задача 1. На рисунке показаны ветка с шишками и отдельная шишка с чешуями. Определи, какие шишки мужские, а какие женские, и укажи признак, по которому их различают. Для ответа не нужно ориентироваться только на размер или цвет шишки. Важно установить, какие структуры в ней образуются.

1. Вспоминаем назначение мужских шишек: в них образуется пыльца.
2. У женских шишек рассматриваем чешуи: на них расположены семязачатки.
3. Сопоставляем наблюдаемые структуры с этими признаками и определяем тип каждой шишки.

Ответ. Шишки с пыльцой — мужские, а шишки с семязачатками на чешуях — женские. Их различают по тому, что в них образуется или располагается. Размер и внешний вид сами по себе менее надёжны, чем назначение структур.

Задача 2. Расположи этапы размножения сосны в правильном порядке: образование пыльцы, перенос пыльцы, оплодотворение, развитие семени. Здесь нужно проследить, откуда начинается процесс и что должно произойти до появления семени. Каждый следующий этап возможен после предыдущего.

1. Находим начало: пыльца сначала образуется в мужских шишках.
2. Затем она переносится к семязачатку, обычно ветром.
3. После попадания пыльцы происходит оплодотворение, а затем развивается семя.

Ответ. Правильная последовательность: образование пыльцы → перенос пыльцы → оплодотворение → развитие семени. Переставить оплодотворение перед переносом нельзя: мужская половая клетка должна попасть к семязачатку. Семя появляется уже после оплодотворения.

Задача 3. Сравни размножение сосны и цветкового растения: укажи, где находятся семязачатки до оплодотворения и где развивается семя после него. Сравнение нужно вести по двум этапам, а не только по готовым семенам. Так станет ясно, почему семена голосеменных называют голыми.

1. Для сосны определяем место семязачатков: они находятся на чешуях женской шишки.
2. После оплодотворения у сосны семя развивается на чешуе, не внутри плода.
3. У цветкового растения семязачатки находятся внутри завязи цветка, а после оплодотворения семена развиваются внутри плода, который образуется из завязи.

Ответ. У сосны семязачатки расположены открыто на чешуях женской шишки, и семена развиваются там же. У цветкового растения семязачатки находятся внутри завязи, а семена после оплодотворения — внутри плода. Главное различие — наличие у цветкового растения завязи и образующегося из неё плода.

Типичные ошибки

Называть шишку плодом — ошибка: плод образуется у цветковых растений из завязи, а шишка устроена иначе. Их могут путать, потому что и шишка, и плод связаны с размножением и семенами. Проверь себя вопросом: образовалась ли структура из завязи цветка? У голосеменных цветков и завязи нет, поэтому шишка не является плодом.

Считать, что семена находятся внутри шишки как внутри плода, — неточно. Шишка состоит из чешуй, и семязачатки располагаются на чешуях женской шишки, а не внутри плодовой оболочки. Путаница возникает из-за того, что чешуи могут смыкаться и закрывать шишку. Чтобы проверить себя, выясни, есть ли у семени плод, образованный из завязи: у голосеменных его нет.

Путать мужские и женские шишки легко, если запоминать только их внешний вид. Надёжнее помнить назначение: мужские образуют пыльцу, женские несут семязачатки. При проверке сначала спроси, что образуется в шишке или на её чешуях. Если ответ — пыльца, шишка мужская; если на чешуях находятся семязачатки, женская.

Утверждать, что для оплодотворения голосеменным обязательно нужна вода, неверно. Воду для переноса половых клеток требуют некоторые споровые растения, а у голосеменных к семязачатку обычно переносится пыльца ветром. Ошибка появляется, если смешать разные способы размножения. Проверь себя: выясни, что именно переносится к семязачатку — пыльца или свободно движущиеся в воде клетки.

Связь с другими темами

До изучения голосеменных полезно знать, чем споровое размножение отличается от семенного, и уметь называть основные органы растения. Это помогает понять, почему семя даёт зародышу защиту и запас питательных веществ. Знание строения корней, стеблей и листьев также объясняет приспособление растения к суше.

Тема помогает сравнить голосеменные с цветковыми растениями. У первых семязачатки открыты на чешуях шишки, а у вторых находятся внутри завязи цветка; после оплодотворения у цветковых образуется плод. Такое сравнение показывает, как устроено размножение семенных растений.

Знания о голосеменных пригодятся при изучении хвойных растений и лесных экосистем. Сосны, ели и другие представители этой группы участвуют в жизни леса и имеют значение для человека. Понимание их размножения помогает объяснить, как появляются новые растения и сохраняются хвойные леса.

Что запомнить

• Голосеменные образуют семена, но не образуют цветков и плодов.
• Семязачатки располагаются открыто на чешуях женских шишек.
• В мужских шишках образуется пыльца.
• После оплодотворения из семязачатка развивается семя.
• Пыльца обычно переносится ветром.
• Сосна, ель и лиственница — представители голосеменных.