§ 27. Голосеменные растения

Определения и обозначения

Голосеменные растения — семенные растения, у которых семязачатки и семена не заключены внутри плода. Проще говоря, их семена лежат открыто на чешуях женских шишек. Это определение помогает отличить голосеменные от покрытосеменных растений.

Шишка — орган голосеменных растений, на чешуях которого располагаются семязачатки или семена. Она бывает мужской, образующей пыльцу, и женской, участвующей в образовании семян. Поэтому шишку нельзя называть плодом.

Хвоя — видоизменённые листья хвойных растений, обычно узкие и покрытые плотной кожицей. Такая форма уменьшает испарение воды и помогает переносить холод. По наличию хвои часто узнают хвойное растение.

Семя — образование, развивающееся из семязачатка после оплодотворения и содержащее зародыш. В нём также есть запас питательных веществ, необходимых зародышу в начале жизни. Семя позволяет растению размножаться и расселяться.

Как это устроено

Главное отличие голосеменных от других семенных растений состоит в открытом расположении семязачатков. У покрытосеменных семязачатки находятся внутри завязи цветка, а затем семена оказываются внутри плода. У голосеменных плода нет, поэтому созревающие семена лежат на чешуях женской шишки и называются «голыми».

Хвойное растение состоит из корня, ствола, ветвей, хвои и шишек. Корень удерживает растение в почве и поглощает воду с растворёнными веществами, ствол поддерживает крону и проводит вещества, а ветви размещают хвою и шишки. Хвоя создаёт органические вещества на свету, а шишки участвуют в размножении.

Хвоя помогает растению пережить холод и недостаток влаги, потому что она узкая и имеет плотную кожицу с восковым налётом. Внутри хвоинок мало пространств, через которые вода могла бы быстро уходить, а устьица часто защищены от сухого воздуха. Испарение не прекращается полностью, но становится гораздо слабее, чем у широких нежных листьев.

Размножение сосны или ели начинается с образования мужских и женских шишек. В мужских шишках созревает пыльца, а на чешуях женских находятся семязачатки; ветер переносит пыльцу к женской шишке, и происходит опыление. Позже пыльцевая клетка соединяется с клеткой семязачатка, происходит оплодотворение, после чего семязачатки превращаются в семена.

Женская шишка созревает не сразу: у сосны это занимает длительное время, и её чешуи постепенно становятся твёрдыми. Когда семена готовы, чешуи раскрываются, а крылатые семена у сосны разносятся ветром; часть семян могут переносить животные. Так молодые растения появляются вдали от родительского дерева и занимают новые места.

Строение и жизненные особенности хвойного растения

В таблице удобно сначала прочитать название части, затем найти её характерный признак и выяснить, какую работу она выполняет. Так можно связать строение растения с условиями его жизни, а не просто выучить отдельные названия.

Разбор задач

Задача 1. Распределение растений по группам

Нужно распределить сосну, ель, берёзу, можжевельник и ромашку и назвать признаки голосеменных растений. Сначала определим, есть ли у растения хвоя и шишки. Затем проверим, образует ли оно плод.

1. Сосна, ель и можжевельник имеют хвою или чешуевидные листья и образуют шишки.
2. Берёза и ромашка имеют цветки, а их семена развиваются внутри плодов.
3. Значит, по наличию шишек и отсутствию плодов к голосеменным относим сосну, ель и можжевельник.

Ответ: голосеменные — сосна, ель и можжевельник. Берёза и ромашка относятся к покрытосеменным растениям.

Задача 2. Последовательность размножения сосны

Нужно расположить этапы: созревание пыльцы, опыление, образование семязачатков, оплодотворение, созревание и распространение семян. Для решения найдём начало процесса: сначала должны появиться клетки, участвующие в размножении. После переноса пыльцы происходит оплодотворение, а затем созревают семена.

1. Сначала образуются семязачатки в женских шишках и созревает пыльца в мужских.
2. Пыльца переносится ветром на женскую шишку — происходит опыление.
3. После этого происходит оплодотворение, затем семена созревают и распространяются.

Ответ: образование семязачатков и созревание пыльцы → опыление → оплодотворение → созревание и распространение семян. Два первых процесса могут идти примерно в один период, но оба должны произойти до опыления.

Задача 3. Почему сосна растёт на сухой почве и зимует с хвоей

Нужно связать особенности сосны с условиями её обитания. На сухих песчаных почвах растению трудно получить воду, а зимой вода в почве часто недоступна. Поэтому рассмотрим корни, хвоинки и покровы.

1. Разветвлённые корни удерживают сосну и поглощают воду из почвы; у некоторых сосен корни уходят глубоко.
2. Узкие хвоинки с плотной кожицей и восковым налётом испаряют мало воды.
3. Кора защищает ствол, а смола закрывает повреждения и мешает проникновению вредителей.

Ответ: сосна переносит сухость благодаря корням, уменьшающим потерю воды хвоинкам и защитным покровам. Эти же особенности помогают ей сохранять хвою зимой.

Типичные ошибки

Ошибка: называть шишку плодом. Так думают, потому что в шишке находятся семена, но плод образуется только у покрытосеменных из частей цветка. Проверка простая: если семена лежат на чешуях, перед нами шишка, а не плод.

Ошибка: считать отсутствие цветков главным признаком голосеменных. У некоторых растений цветки могут быть незаметны, поэтому надёжнее искать открытые семязачатки и отсутствие плода. Спросите себя, где находятся семена: внутри плода или на чешуях.

Ошибка: путать мужские и женские шишки. Мужские образуют пыльцу, а на женских после оплодотворения развиваются семена. Для проверки запомните связь: «мужские — пыльца, женские — семена».

Ошибка: утверждать, что хвоя совсем не испаряет воду. Испарение уменьшается благодаря узкой форме, плотной кожице и восковому налёту, но полностью не прекращается. Значит, правильнее говорить «испаряет мало воды», а не «не испаряет».

Связь с другими темами

До изучения голосеменных нужно знать основные органы растения, строение семени и способы размножения. Эти знания помогают понять, откуда берутся семена и какую роль выполняют корень, ствол и листья. Без них трудно объяснить значение шишек и хвои.

Тема связана с покрытосеменными растениями. Сравнение показывает, что обе группы образуют семена, но у покрытосеменных семена развиваются внутри плода, а у голосеменных лежат открыто.

Знания о голосеменных пригодятся при изучении жизненных циклов растений и природных сообществ. Они помогают понять значение хвойных лесов для почвы, животных, климата и хозяйства человека.

Что запомнить

• Голосеменные образуют семена, но не образуют плодов.
• У хвойных растений семязачатки расположены открыто на чешуях женских шишек.
• Основные органы хвойного растения — корень, ствол, ветви, хвоя и шишки.
• Мужские шишки образуют пыльцу, женские шишки участвуют в образовании семян.
• Хвоя уменьшает потерю воды и помогает переносить неблагоприятные условия.
• Сосна, ель, лиственница, пихта и можжевельник относятся к голосеменным растениям.
• Голосеменные имеют большое значение как лесообразующие, почвозащитные и хозяйственные растения.