§ 29. Голосеменные — растения, для полового размножения которых не нужна вода

Определения и обозначения

Голосеменные — семенные растения, у которых семена развиваются открыто, не внутри плода. К ним относятся сосна, ель, лиственница и можжевельник. Название помогает запомнить особенность этих растений: семена у них не скрыты в плоде.

Шишка — орган голосеменного растения, в котором образуются пыльца или семена. Мужские шишки производят пыльцу, а в женских находятся семязачатки — образования, из которых после оплодотворения развиваются семена. Различая шишки по их роли, легче проследить размножение растения.

Пыльца — совокупность пыльцевых зёрен, внутри которых находятся мужские половые клетки. Она нужна, чтобы доставить эти клетки к женской части растения. У сосны пыльцевые зёрна можно узнать по двум воздушным мешкам, помогающим им переноситься ветром.

Опыление — перенос пыльцы к семязачатку. У голосеменных пыльцу чаще всего переносит ветер: она попадает с мужской шишки на женскую. Опыление только доставляет пыльцу к нужному месту, а слияние половых клеток происходит позже.

Как это устроено

Сосна и другие голосеменные могут размножаться на суше, потому что их половым клеткам не нужно перемещаться в капле воды. У растений, которым вода необходима для оплодотворения, мужские клетки должны доплыть до женских. У сосны путь начинается с пыльцы, которую подхватывает ветер. Так размножение не зависит от дождя или наличия стоячей воды.

Мужские шишки образуют много пыльцы, а ветер разносит её по окрестностям. Большая часть пыльцевых зёрен не попадает на женскую шишку, поэтому их производится с избытком. Если пыльца достигает женской шишки, она оказывается рядом с семязачатком. Перенос пыльцы к семязачатку и называется опылением.

После опыления пыльца попадает к семязачатку, где находится женская половая клетка. Пыльцевое зерно прорастает и образует тонкую трубку, по которой мужская половая клетка достигает яйцеклетки. Их слияние называется оплодотворением. Пыльцевая трубка проводит клетку внутри тканей растения, поэтому вода для её передвижения не нужна.

После оплодотворения из семязачатка развивается семя. Оно располагается на чешуе женской шишки и не окружено плодом, потому что у сосны нет цветка с завязью, из которой у цветковых растений формируется плод. Чешуи шишки могут прикрывать семена, но это не делает шишку плодом. Поэтому семена голосеменных называют открытыми.

У сосны сначала образуются мужские и женские шишки; в мужских созревает пыльца. Ветер переносит её к женским шишкам, после чего происходят опыление и, позднее, оплодотворение. Женская шишка растёт, а семена в ней постепенно созревают; у сосны этот процесс может занять около двух лет. Когда чешуи раскрываются, семена, часто снабжённые крылышком, разлетаются от материнского растения.

Мужские и женские шишки сосны

Сравнивайте шишки не только по месту расположения, но и по тому, что в них образуется. Главный ориентир: мужская шишка производит пыльцу, а женская связана с появлением семян. После опыления развитие продолжается именно в женской шишке.

Разбор задач

Задача 1. Определить, почему семя сосны нельзя назвать плодом. Чтобы ответить, нужно сравнить, как образуются семя и плод, а затем проверить, есть ли у сосны органы, из которых формируется плод. Одного сходства в том, что оба участвуют в размножении, недостаточно для одинакового названия. Проследим происхождение семени по порядку.

1. В женской шишке сосны находятся семязачатки. После опыления в них происходит оплодотворение.
2. Из оплодотворённого семязачатка развивается семя. Оно лежит открыто на чешуе шишки.
3. Плод у цветковых растений развивается из завязи цветка и заключает семена внутри. У сосны цветка и завязи нет.

Ответ: семя сосны нельзя назвать плодом, потому что это разные части растения. Семя развивается из семязачатка, а плод — из завязи цветка. У сосны семена открыты и не находятся внутри плода.

Задача 2. Расположить этапы размножения сосны: созревание семян, опыление, образование пыльцы, оплодотворение. Удобно начать с события, которое создаёт материал для переноса, и закончить результатом размножения. Опыление не может произойти раньше образования пыльцы, а семена не созревают до оплодотворения. Проверим порядок по этим связям.

1. Сначала в мужских шишках образуется пыльца.
2. Затем ветер переносит её к женской шишке — происходит опыление.
3. После попадания пыльцы к семязачатку происходит оплодотворение.
4. Позже из семязачатка развивается и созревает семя.

Ответ: образование пыльцы → опыление → оплодотворение → созревание семян. Такой порядок показывает, что семя — результат процесса, а не то, что переносится для оплодотворения.

Задача 3. Объяснить, почему сосна может размножаться на суше без дождя или стоячей воды во время оплодотворения. Нужно проследить путь мужской половой клетки и выяснить, нужна ли ей вода, чтобы достичь женской клетки. Важно не путать перенос пыльцы с движением самой половой клетки. Рассмотрим каждый этап отдельно.

1. Ветер переносит пыльцу из мужских шишек к женским. Это опыление, а не оплодотворение.
2. Пыльца попадает к семязачатку и прорастает, образуя пыльцевую трубку.
3. Мужская половая клетка проходит по трубке и достигает яйцеклетки внутри семязачатка.

Ответ: вода для оплодотворения сосне не нужна, потому что мужская половая клетка движется по пыльцевой трубке, а не плывёт в воде. Ветер переносит пыльцу к женской шишке, а дальше путь проходит внутри растения.

Типичные ошибки

Называть шишку плодом — ошибка: плод возникает из завязи цветка, а сосна не образует ни цветков, ни завязей. Так можно ошибиться, увидев, что в шишке находятся семена. Проверьте себя вопросом: образовалась ли эта часть из завязи? Если нет, перед вами не плод.

Считать пыльцу семенем тоже неверно: пыльца переносит мужские половые клетки, а семя формируется позднее из семязачатка после оплодотворения. Их легко спутать, потому что оба участвуют в размножении. Проверьте, что именно переносит ветер: пыльцу, а не готовые семена.

Опыление и оплодотворение — разные события. Опыление означает перенос пыльцы, а оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток. Слова похожи и оба связаны с размножением, поэтому их путают. Для проверки спросите себя: речь идёт о доставке пыльцы или о слиянии клеток?

Ветер не переносит готовые семена для оплодотворения: он доставляет пыльцу к женской шишке. Семена появляются позже, после оплодотворения, и могут распространяться ветром отдельно. Ошибку допускают, если смешивают перенос пыльцы и распространение семян. Проверьте, на каком этапе происходит событие: до оплодотворения переносится пыльца, после созревания — семена.

Связь с другими темами

Чтобы понять размножение сосны, нужно знать строение растения и роль органов размножения. Также важно различать опыление, то есть перенос пыльцы, и оплодотворение — слияние половых клеток. Эти понятия помогают не перепутать этапы процесса.

Голосеменные можно сравнить с цветковыми растениями. У цветковых семена развиваются внутри плода, который образуется из завязи цветка, а у голосеменных семена лежат открыто на чешуях. Сравнение показывает, что оба типа растений размножаются семенами, но образуют их по-разному.

Что запомнить

• Голосеменные размножаются семенами.
• Семена голосеменных развиваются открыто, не внутри плода.
• Мужские шишки образуют пыльцу.
• Ветер переносит пыльцу к женским шишкам.
• Для оплодотворения голосеменным не нужна вода.
• Из семязачатка после оплодотворения развивается семя.