Отдел Голосеменные растения

Определения и обозначения

Голосеменные растения — растения, у которых семязачатки и семена развиваются открыто, не внутри плода. Поэтому после созревания семена лежат на чешуях женских шишек. Этот признак объясняет название отдела и отличает его от покрытосеменных.

Шишка — орган размножения голосеменных, состоящий из оси и чешуй. Мужские шишки образуют пыльцу, а женские несут семязачатки и затем семена. Такое различие помогает понять, где происходят разные этапы размножения.

Пыльца — мужской гаметофит, то есть образование, которое переносит мужские половые клетки. Попав к семязачатку, пыльцевое зерно прорастает и образует пыльцевую трубку. Через неё мужские клетки достигают яйцеклетки для оплодотворения.

Семя — зачаток нового растения, состоящий из зародыша, запаса питательных веществ и семенной кожуры. Кожура защищает зародыш, а запас помогает ему начать рост. Семена также позволяют растению расселяться и переживать неблагоприятные условия.

Как это устроено

Голосеменные имеют корень, стебель и листья, поэтому их тело хорошо приспособлено к жизни на суше. Корни закрепляют растение и поглощают воду с минеральными веществами, а стебель поддерживает листья и проводит вещества. Проводящие ткани доставляют воду вверх, а органические вещества — от листьев к другим частям растения.

У сосны мужские и женские шишки образуются на одном растении, но обычно в разных местах побега. Небольшие мужские шишки располагаются группами у основания молодых ветвей и содержат пыльцевые мешки. Более крупные женские шишки находятся ближе к верхушкам побегов; на их чешуях расположены семязачатки.

Размножение сосны начинается с образования пыльцы в мужских шишках и семязачатков на чешуях женских. После опыления пыльцевое зерно прорастает, а его трубка доставляет мужские клетки к яйцеклетке внутри семязачатка. После оплодотворения формируется зародыш, семязачаток превращается в семя, а женская шишка постепенно увеличивается и твердеет.

Для переноса пыльцы сосне обычно не нужна вода, потому что пыльцевые зёрна перемещаются по воздуху. Ветер подхватывает лёгкую сухую пыльцу и переносит её на другие шишки. Такой способ особенно удобен в лесах, где мужские и женские растения или побеги могут находиться далеко друг от друга.

К голосеменным относят хвойные, саговники, гинкго и гнетовые растения. Хвойные — сосна, ель, лиственница, пихта, можжевельник — имеют игольчатые или чешуевидные листья и часто выделяют смолу. Узкие листья уменьшают испарение воды, плотная кожица защищает их от холода, а вечнозелёность помогает использовать короткий сезон роста.

Сравнение голосеменных и покрытосеменных растений

Таблицу удобно читать по строкам, сравнивая один признак у двух отделов. Главное различие связано с положением семязачатков: открытым у голосеменных и защищённым завязью у покрытосеменных. По этой особенности можно объяснить отсутствие плода у сосны.

Разбор задач

Задача 1

Условие: На схеме сосны нужно подписать мужскую и женскую шишки и указать, где образуются пыльца и семязачатки. Схема может быть изображена по-разному, поэтому сначала определим функции частей. Затем сопоставим функцию с внешним видом шишки.

1. Найдём небольшие шишки, собранные группами у основания побега. Это мужские шишки, внутри которых находятся пыльцевые мешки.
2. Найдём более крупные шишки на верхушках побегов. Это женские шишки, на чешуях которых расположены семязачатки.
3. Подпишем образования: пыльца формируется в мужских шишках, а семязачатки — на чешуях женских.

Ответ: маленькая шишка является мужской, крупная — женской. Пыльца образуется в пыльцевых мешках мужской шишки. Семязачатки находятся на чешуях женской шишки.

Задача 2

Условие: Нужно расположить этапы размножения сосны: опыление, образование пыльцы, оплодотворение и развитие семени. Для решения следует установить, какое событие создаёт материал для следующего этапа. Нельзя путать перенос пыльцы со слиянием половых клеток.

1. Сначала в мужских шишках образуется пыльца.
2. Затем ветер переносит её к семязачатку, то есть происходит опыление.
3. После прорастания пыльцы мужская клетка сливается с яйцеклеткой, и происходит оплодотворение.
4. После этого из семязачатка развивается семя с зародышем.

Ответ: образование пыльцы → опыление → оплодотворение → развитие семени. Опыление только доставляет пыльцу к месту назначения, а оплодотворение создаёт начало нового организма.

Задача 3

Условие: Нужно объяснить, почему семена сосны называют голыми, и назвать два отличия её размножения от размножения цветкового растения. Сначала используем главный признак отдела. Затем сравним органы размножения и расположение семян.

1. Семена сосны развиваются на чешуях женской шишки и не закрыты стенками плода, поэтому их называют голыми.
2. Первое отличие: у сосны нет цветка, а размножение связано с мужскими и женскими шишками.
3. Второе отличие: у сосны нет плода, а семязачатки находятся открыто; у цветковых они расположены внутри завязи, из которой развивается плод.

Ответ: семена сосны называют голыми из-за открытого расположения на чешуях. Два отличия — отсутствие цветка и отсутствие плода. Кроме того, у сосны семязачатки открыты, а у цветковых растений защищены завязью.

Типичные ошибки

Ошибка: называть шишки цветками. Её допускают из-за того, что и шишки, и цветки участвуют в размножении, но шишка не имеет частей цветка и не образует завязь. Проверка простая: если орган не является цветком и состоит из чешуй, это шишка голосеменного.

Ошибка: считать, что семена голосеменных находятся внутри плода. Так происходит из-за привычки связывать любое семя с плодом, но у голосеменных плод вообще не образуется. Проверьте, лежит ли семя на чешуе женской шишки: тогда оно голое.

Ошибка: смешивать опыление и оплодотворение. Опыление означает перенос пыльцы к семязачатку, а оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток. Чтобы не ошибиться, спросите себя: пыльца только переместилась или уже произошло слияние клеток?

Ошибка: утверждать, что сосне для оплодотворения нужна вода. Ветер переносит пыльцу, а внутри семязачатка пыльцевая трубка доставляет мужскую клетку к яйцеклетке. Значит, свободная вода для этого процесса не требуется.

Связь с другими темами

• Что нужно знать до темы: строение растения, понятия «семя», «пыльца», «опыление», а также основные части цветкового растения. Эти знания помогают сравнить голосеменные и покрытосеменные.
• Где пригодится тема: при изучении разнообразия растений, эволюции семенных растений и приспособлений организмов к жизни на суше. На примере сосны видно, как размножение стало менее зависимым от воды.
• Связь с экологией: хвойные леса участвуют в образовании кислорода, защите почвы и создании местообитаний для животных. Древесина, смолы и другие продукты голосеменных имеют большое значение для человека.

Что запомнить

• У голосеменных семена развиваются открыто, плодов у них нет.
• Цветки у голосеменных не образуются.
• Мужские шишки производят пыльцу, а на женских находятся семязачатки.
• Пыльца обычно переносится ветром.
• Опыление и оплодотворение — разные этапы размножения.
• Сосна, ель и лиственница — примеры голосеменных растений.