§ 10. Многообразие голосеменных

Определения и обозначения

Голосеменные — семенные растения, у которых семязачатки и семена не заключены в завязь и плод. Иначе говоря, семя развивается открыто, а не внутри плода. Это определение помогает отличать голосеменные от покрытосеменных растений, у которых семена защищены плодом.

Шишка — укороченный побег с видоизменёнными листьями-чешуями, на которых расположены органы размножения. Чешуи здесь не обычные листья: они участвуют в образовании пыльцы или семян. Понимание строения шишки помогает не путать её с плодом.

Хвойные — группа голосеменных, обычно имеющих игловидные или чешуевидные листья и образующих шишки. Такие листья называют хвоей, хотя у некоторых хвойных они похожи на чешуйки. Эти признаки позволяют распознавать сосны, ели и другие хвойные, но не подходят для описания всех голосеменных.

Гинкго — группа голосеменных, ныне представленная единственным видом — гинкго двулопастным. Его легко узнать по веерообразным листьям с характерным разделением на две лопасти. Этот пример показывает, что среди голосеменных есть растения, совсем не похожие на привычную ель.

Как это устроено

Голосеменные выглядят по-разному, потому что в эту группу входят растения с разными листьями, формой ствола и органами размножения. Но всех их объединяет способ развития семян: семязачатки не находятся в завязи, а семена не формируются внутри плода. Именно этот общий признак важнее внешнего сходства. Поэтому растение с широкими листьями тоже может быть голосеменным, если его семена развиваются открыто.

У хвойных обычно узкие игловидные или чешуевидные листья, а у многих представителей заметны шишки. Саговниковые часто похожи на небольшие пальмы: у них крупные перистые листья, собранные на верхушке ствола, а органы размножения образуют отдельные структуры. У гинкго листья веерообразные, а гнетовые отличаются разнообразием внешнего облика и строением органов размножения. Сравнивая растения, нужно учитывать не один признак, а сочетание внешнего вида и того, как образуются семена.

У хвойных обычно есть мужские и женские шишки, выполняющие разные задачи. В мужских шишках образуется пыльца — мельчайшие частицы, несущие мужские клетки. Пыльца переносится к семязачаткам, расположенным на чешуях женских шишек; после оплодотворения из семязачатков развиваются семена. Таким образом, шишки обеспечивают размножение, но не становятся плодами.

Многие хвойные могут жить в местах с холодной зимой или недостатком воды благодаря нескольким приспособлениям. Узкая хвоя имеет небольшую поверхность, поэтому испаряет меньше воды, чем широкая листовая пластинка; смола защищает ткани и закрывает повреждения. У многих хвойных крона имеет форму конуса, и снегу легче с неё соскальзывать, не ломая ветви. Хвойные широко расселились, тогда как саговниковые, гинкговые и гнетовые представлены меньшим числом видов; это не меняет общего признака голосеменных.

Основные группы голосеменных и их признаки

Для определения группы сначала сравни листья и общий облик растения с таблицей. Затем посмотри на органы размножения: похожи ли они на шишки и где расположены семязачатки. Открытое развитие семян укажет на голосеменные, но само по себе не позволит отличить одну их группу от другой.

Разбор задач

Задача 1

Определи, к какой группе относится растение с игловидными листьями и семенами, развивающимися на чешуях шишек. Нужно использовать признаки листьев и размножения, а не только общее сходство с деревом. Рассуждение удобно провести по шагам.

1. Игловидные листья характерны для многих хвойных, хотя встречаются не у всех голосеменных.
2. Семена на чешуях шишек указывают на типичный способ размножения хвойных.
3. Оба признака совпали, поэтому растение относят к хвойным.

Ответ: растение относится к хвойным.

Задача 2

Сравни сосну и гинкго по строению листьев и органов размножения. Укажи один общий признак, позволяющий отнести их к голосеменным. Не нужно искать внешнее сходство: важно разделить признаки конкретных групп и общий признак всех голосеменных.

1. У сосны листья игловидные, а у гинкго двулопастного — веерообразные.
2. Сосна образует мужские и женские шишки; у гинкго органы размножения устроены иначе и не напоминают типичные шишки хвойных.
3. Оба растения относятся к голосеменным, потому что их семена не заключены в плод.

Ответ: сосна имеет хвою и шишки, гинкго — веерообразные листья и иные органы размножения; общий признак — открытое развитие семян.

Задача 3

В образце растения обнаружены семена на чешуях шишки, но плодов нет. Объясни, почему это растение относят к голосеменным, и назови группу, к которой оно, вероятнее всего, принадлежит. Важно не считать саму шишку плодом и не делать вывод только по отсутствию плодов.

1. У голосеменных семена не заключены в завязь и плод, а развиваются открыто.
2. Расположение семян на чешуях шишки согласуется с этим признаком; шишка при этом остаётся органом размножения, а не плодом.
3. Шишки с семенами на чешуях характерны для хвойных, значит, вероятнее всего, образец принадлежит к этой группе.

Ответ: растение голосеменное, потому что его семена развиваются открыто; вероятная группа — хвойные.

Типичные ошибки

Ошибка: называть шишку плодом. Это происходит потому, что в шишке можно увидеть семена и она кажется их «упаковкой». Но плод развивается из завязи, а у голосеменных завязи нет. Проверь себя: если семена расположены на чешуях, перед тобой орган размножения, а не плод.

Ошибка: считать, что у всех голосеменных игловидные листья. Так думают, потому что сосны и ели хорошо знакомы и часто приводятся как примеры. У гинкго листья веерообразные, а у саговниковых — крупные и перистые. Чтобы проверить ответ, сравни листья с представителями разных групп, а не только с хвойными.

Ошибка: путать семена с семязачатками. Семязачаток — структура, из которой после оплодотворения развивается семя; это разные стадии. Путаница возникает, когда оба слова используют как название маленького образования на растении. Проверь себя: семя уже сформировалось после оплодотворения, а семязачаток предшествует ему.

Ошибка: считать, что все голосеменные образуют одинаковые шишки. Такое представление складывается из примеров хвойных, но у других групп органы размножения устроены иначе. Общий признак голосеменных — открыто развивающиеся семена, а не одинаковые шишки. Для проверки определи группу растения и только затем описывай его органы размножения.

Связь с другими темами

Для изучения голосеменных пригодятся знания о строении семени и побега, а также о цветке: так проще понять, чем семязачаток отличается от семени и почему у голосеменных нет завязи. Сравнение с покрытосеменными покажет, как у цветковых растений семена оказываются внутри плода. Отличать споровые растения от семенных тоже полезно: голосеменные размножаются семенами, а не спорами. Эти признаки помогают распознавать растения и связывать их строение с условиями среды.

Что запомнить

• У голосеменных семена не заключены в плод.
• Голосеменные размножаются семенами.
• К голосеменным относятся хвойные, саговниковые, гинкговые и гнетовые.
• Хвойные — наиболее распространённая группа голосеменных.
• У многих хвойных листья представлены хвоей.
• У гинкго двулопастного листья веерообразные.