§ 30–31. Хвойные — высокие многолетние деревья

Определения и обозначения

Хвойные — группа семенных растений, у большинства которых листья имеют вид иголок или чешуек. У лиственных растений листья обычно широкие и плоские, а у хвойных они узкие или мелкие. По форме листьев хвойное растение можно отличить от многих лиственных.

Хвоя — листья хвойных растений, чаще всего похожие на иголки. В них происходят процессы, необходимые растению для питания, а их поверхность помогает уменьшать испарение воды. Поэтому хвоя особенно полезна там, где растению важно беречь влагу.

Шишка — орган размножения хвойного растения. Мужские шишки производят пыльцу, а на чешуях женских после опыления развиваются семена. Различие в строении и назначении помогает понять, какую роль играет каждая шишка.

Семя хвойного растения — зачаток будущего растения с запасом питательных веществ. Оно развивается открыто на чешуе женской шишки, а не внутри плода. Запас пищи помогает зародышу начать развитие, когда семя окажется в подходящих условиях.

Как это устроено

Хвоя устроена как узкий лист, и именно эта форма помогает хвойным экономнее расходовать воду. Чем меньше поверхность листа, тем меньше воды обычно испаряется через неё. Это полезно в холодное время года, когда корням бывает трудно получать воду из промёрзшей почвы. Хвоя также покрыта защитным слоем, который дополнительно снижает потерю влаги.

У большинства хвойных иголки живут не один сезон, поэтому дерево не сбрасывает всю хвою осенью. Старые иголки постепенно изнашиваются и опадают, а молодые остаются на ветках. Поскольку смена происходит не одновременно, крона обычно сохраняет зелёный вид круглый год. Это не значит, что хвоя вечная: она обновляется постепенно.

Мужские и женские шишки выполняют разные задачи и обычно располагаются на одном растении, хотя у разных видов их расположение может различаться. Мужские шишки образуют пыльцу — очень мелкие частицы, в которых находятся клетки, нужные для размножения. На чешуях женских шишек находятся семязачатки, из которых после опыления могут развиться семена. Поэтому назначение шишки надёжнее определять по её функции и строению, а не только по размеру.

Пыльца часто переносится от мужских шишек к женским ветром. Когда пыльца достигает женской шишки и попадает к семязачатку, происходит опыление. Ветер помогает перенести пыльцу без участия насекомых и может разносить её между растениями. Опыление — это важный этап, но само по себе оно ещё не означает, что семя уже сформировалось.

После опыления на чешуях женской шишки постепенно развиваются семена. В каждом из них есть зародыш будущего растения и запас питательных веществ для начала его роста. Созревшая шишка раскрывается, и семена выпадают; у некоторых видов они имеют крылышки и могут разлетаться с ветром. Так семена оказываются на новых местах, где при подходящих условиях способны прорасти.

Особенности хвойных и их значение

Сравнивайте в таблице каждую особенность с тем, как она устроена и какую пользу приносит растению. Например, форма хвои связана с сохранением воды, а строение шишек — с размножением. Так проще увидеть, что особенности хвойных не случайны, а помогают им жить и оставлять потомство.

Разбор задач

1. Определяем шишки по строению и назначению

Условие. Найдите на образце хвойного растения хвою и шишки, затем определите, какая шишка мужская, а какая женская. Не используйте для решения только размер шишек. Нужно сопоставить признаки каждого органа с его функцией.

1. Сначала найдите хвою: это листья в форме иголок или чешуек. Затем рассмотрите шишки и выясните, на какой из них расположены чешуи с семенами или семязачатками.
2. Шишка, на чешуях которой развиваются семена, — женская. Та, которая образует пыльцу, — мужская.
3. Проверьте вывод по назначению: женская шишка связана с развитием семян, а мужская даёт пыльцу для опыления.

Ответ. Мужскую шишку определяют по образованию пыльцы, женскую — по наличию чешуй, на которых развиваются семена. Размер сам по себе не служит надёжным признаком. Сначала учитывайте строение и функцию.

2. Почему дерево зелёное зимой

Условие. Объясните, почему хвойное дерево может оставаться зелёным зимой, хотя старые иголки со временем опадают. Важно отличить смену хвои от ежегодного сбрасывания всех листьев сразу. Ответ должен объяснять, что происходит с кроной.

1. Уточните, что хвоя не сохраняется навсегда: старые иголки постепенно опадают.
2. Вспомните, что иголки обычно живут несколько лет. Поэтому в один сезон часть хвои остаётся на ветках, пока другая часть обновляется.
3. Сделайте вывод: постепенная смена не оголяет всё дерево сразу, и крона сохраняет зелёный вид зимой.

Ответ. Хвойное остаётся зелёным, потому что его иголки опадают не все одновременно. Старые сменяются постепенно, а остальные продолжают находиться на ветках. Это отличается от массового осеннего опадения листьев у многих лиственных деревьев.

3. Путь от пыльцы до молодого растения

Условие. Расположите этапы размножения хвойного растения по порядку: образование пыльцы, её перенос ветром, опыление, развитие семени и распространение семени. Объясните, почему ветер важен. В конце покажите, как из семени может появиться молодое растение.

1. Мужские шишки образуют пыльцу. Ветер переносит её к женским шишкам, поэтому пыльца может попасть к семязачатку.
2. Когда пыльца достигает женской шишки, происходит опыление. После этого на чешуе развивается семя с зародышем и запасом питательных веществ.
3. Созревшее семя покидает шишку и распространяется, например, с помощью ветра. Если оно попадёт в подходящие условия, зародыш начнёт расти.

Ответ. Правильная последовательность: образование пыльцы, перенос ветром, опыление, развитие семени, распространение семени и прорастание. Ветер помогает пыльце достичь женской шишки, а позднее может переносить и семена. Молодое растение появляется только при подходящих для прорастания условиях.

Типичные ошибки

Ошибочно думать, что у хвойных вообще не опадают листья. Такое представление возникает потому, что деревья часто остаются зелёными и зимой. Проверьте себя: старая хвоя со временем опадает, но смена происходит постепенно, а не вся сразу.

Называть шишку плодом неправильно: плод образуется у цветковых растений, а у хвойных настоящих плодов нет. Ошибка возникает из-за того, что в шишке находятся семена и она может казаться похожей на плод. Чтобы проверить ответ, спросите себя, образовалась ли шишка из цветка: у хвойных цветков нет.

Не следует считать, что опыление и образование семени — одно и то же. Их путают, потому что эти события связаны и происходят одно за другим. Проверьте порядок: сначала пыльца переносится к женской шишке и происходит опыление, затем на чешуях развивается семя.

Семена хвойных не скрыты внутри плода: они развиваются открыто на чешуях женской шишки. Путаница появляется, если считать любую оболочку вокруг семян плодом. Для самопроверки выясните, где именно находится семя: на чешуе шишки, а не внутри настоящего плода.

Связь с другими темами

Чтобы понять эту тему, полезно знать, что растения состоят из органов. Листья участвуют в питании растения и испарении воды, поэтому их форма связана с условиями жизни. Эти знания помогают объяснить, почему хвоя отличается от широких листьев.

Представление о семенном размножении позволяет сравнить хвойные с цветковыми растениями. У обеих групп образуются семена, но у хвойных они развиваются открыто на чешуях шишки, а у цветковых связаны с плодом. Сравнение помогает разбирать жизненные циклы разных растений.

Строение хвои показывает, как растения приспосабливаются к окружающим условиям. Подобные приспособления рассматривают при изучении природных зон и жизни организмов в разных местах. Так можно понять, почему одни признаки помогают выживать в одних условиях, а другие — в иных.

Что запомнить

• Хвойные — семенные растения, у большинства из них листья представлены хвоей.
• Хвоя обычно сохраняется на растении несколько лет и сменяется постепенно.
• Мужские шишки образуют пыльцу.
• На чешуях женских шишек развиваются семена.
• Пыльца хвойных обычно переносится ветром.
• У хвойных семена не заключены в плод.