§ 40. Отдел Голосеменные. Общая характеристика и значение

Определения и обозначения

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

Шишка — орган размножения голосеменных; в женских шишках находятся семязачатки, а мужские образуют пыльцу. Шишки бывают разными по строению и выполняют разные задачи. По их роли можно понять, где образуется пыльца, а где начинается развитие семени.

Семя — структура, развивающаяся из семязачатка после оплодотворения и содержащая зародыш с запасом питательных веществ. Зародыш — это зачаток будущего растения, а запас помогает ему развиваться в начале роста. Значит, семя не только даёт начало новому растению, но и обеспечивает его необходимыми веществами.

Опыление — перенос пыльцы к семязачаткам; у многих голосеменных его осуществляет ветер. Опыление доставляет пыльцу к месту, где возможно дальнейшее размножение. Само по себе оно не означает, что оплодотворение уже произошло.

Как это устроено

Большинство голосеменных — деревья или кустарники. Такая форма помогает растениям занимать пространство над землёй и получать достаточно света. Развитые корни закрепляют высокие стволы в почве и поглощают воду, а древесный стебель поддерживает крону и проводит вещества. Листья, часто узкие и покрытые плотной кожицей, уменьшают потерю воды, поэтому многие голосеменные могут жить в условиях, где испарение влаги особенно заметно.

Семена голосеменных называют «голыми», потому что они не заключены в плод. У цветковых растений семязачаток находится внутри завязи цветка, а из завязи позже образуется плод. У голосеменных цветков и плодов нет: семязачатки располагаются открыто на чешуях женской шишки. Поэтому шишка не является плодом, даже если в ней находятся семена.

Мужские и женские шишки выполняют разные части общей задачи — размножения. В мужских шишках образуется пыльца, в которой находятся мужские половые клетки. На чешуях женских шишек располагаются семязачатки с женскими половыми клетками. Такое разделение позволяет сначала образовать пыльцу, а затем доставить её к семязачаткам.

Размножение начинается с переноса пыльцы: ветер подхватывает её с мужских шишек и может доставить к семязачатку на женской шишке. Перенос пыльцы называется опылением, а последующее слияние половых клеток — оплодотворением. После оплодотворения семязачаток развивается в семя, внутри которого есть зародыш и запас питательных веществ. Если семя окажется в подходящих условиях, из него может вырасти новое растение. Для опыления многим голосеменным не нужна вода, потому что пыльцу переносит воздух.

Голосеменные важны для природных сообществ: обширные леса создают места обитания и источники пищи для многих животных и других организмов. Деревья влияют на условия жизни в лесу и участвуют в круговороте веществ. Человек использует древесину для строительства и изготовления изделий, а также сырьё для производства бумаги. Смолы и другие материалы, получаемые от голосеменных, тоже находят применение в хозяйстве.

Общая характеристика голосеменных

Сначала найдите признак, о котором говорится в задании, а затем сопоставьте его с характеристикой в таблице. Особенно удобно сравнивать роль мужских и женских шишек и место расположения семязачатков. Таблица помогает быстро проверить, почему семена голосеменных называют открытыми.

Разбор задач

Задача 1. Ученик утверждает, что семена сосны находятся внутри плода. Исправьте утверждение и объясните, где развиваются семена.

1. Вспомним, что плод у растений образуется из завязи цветка. У сосны нет цветков и плодов, поэтому назвать шишку плодом нельзя.
2. Определим, где находятся семязачатки: у сосны они расположены на чешуях женской шишки. После оплодотворения из семязачатков развиваются семена.
3. Сравним это с утверждением ученика: семя действительно развивается рядом с чешуями шишки, но не внутри плода. Поэтому слово «плод» здесь использовано неверно.

Ответ: семена сосны не находятся внутри плода; они развиваются открыто на чешуях женской шишки.

Задача 2. В коллекции представлены мужские и женские шишки сосны. Определите, в каких из них образуется пыльца, а где находятся семязачатки.

1. Сначала используем значение названий: мужские шишки связаны с образованием пыльцы, женские — с расположением семязачатков.
2. Сопоставим каждую часть растения с её ролью в размножении. Пыльца переносит мужские половые клетки, а семязачаток после оплодотворения развивается в семя.
3. При необходимости проверьте ответ по дальнейшему результату: семена развиваются из семязачатков на чешуях женской шишки, а не в мужской.

Ответ: пыльца образуется в мужских шишках, семязачатки находятся на чешуях женских шишек.

Задача 3. Опишите путь от образования пыльцы до появления семени у голосеменного растения и объясните, почему для опыления не нужна вода.

1. Начинаем с мужской шишки: в ней образуется пыльца. Она содержит мужские половые клетки.
2. Затем пыльцу переносит ветер к семязачатку на женской шишке. Этот перенос и называется опылением.
3. После опыления происходит оплодотворение — слияние половых клеток. Из оплодотворённого семязачатка развивается семя с зародышем и запасом питательных веществ.
4. Проверяем, почему вода не обязательна для опыления: пыльцу доставляет воздух, а не поток воды. Следовательно, для переноса пыльцы достаточно ветра.

Ответ: пыльца образуется в мужской шишке, переносится ветром к семязачатку женской шишки, затем происходит оплодотворение и развивается семя. Вода для опыления не требуется, потому что пыльцу переносит ветер.

Типичные ошибки

Ошибка: называть семя плодом. Семя и плод — не одно и то же: у цветковых плод образуется из завязи цветка и содержит семена. Путают эти понятия потому, что оба связаны с размножением растений. Проверьте себя: есть ли у голосеменных цветок и завязь? Если нет, плод у них не образуется.

Ошибка: считать, что семена лежат внутри шишки. Такое представление возникает потому, что созревшие шишки могут раскрываться и из них высыпаются семена. Однако у голосеменных семена развиваются открыто на чешуях женской шишки, а не внутри плода. Чтобы проверить себя, найдите место, где располагаются семязачатки: именно из них возникают семена.

Ошибка: путать мужские и женские шишки. Обе участвуют в размножении, поэтому их назначение легко перепутать. Запомните разницу: мужские шишки образуют пыльцу, женские несут семязачатки. Проверьте ответ по тому, где после оплодотворения развиваются семена: это происходит на женской шишке.

Ошибка: смешивать опыление и оплодотворение. Опыление — перенос пыльцы, а оплодотворение — слияние половых клеток. Эти процессы связаны и идут один за другим, поэтому их иногда принимают за одно событие. Проверка проста: если речь о движении пыльцы, это опыление; если о слиянии клеток, это оплодотворение.

Связь с другими темами

Для изучения голосеменных нужно знать основные части растения: корень, стебель, лист и органы размножения. Это помогает понять, как устроен организм и какую роль выполняет каждая его часть. Тема относится к изучению семенных растений и позволяет сравнить голосеменные с покрытосеменными, у которых есть цветки и плоды. Представление об опылении и образовании семян пригодится при изучении жизненных циклов растений. Оно также помогает увидеть, какие приспособления позволяют организмам размножаться на суше.

Что запомнить

• Голосеменные — семенные растения, не образующие плодов.
• Семязачатки у них расположены открыто.
• Мужские шишки образуют пыльцу, женские несут семязачатки.
• У многих голосеменных пыльца переносится ветром.
• После оплодотворения из семязачатка развивается семя.
• Голосеменные важны для лесных экосистем и хозяйства человека.