§ 9. Отдел голосеменные

Определения и обозначения

Голосеменные — семенные растения, у которых семязачатки и развивающиеся из них семена не заключены в плод. Это отличает их от цветковых растений, у которых семена защищены плодом. Понятие помогает определить, к какой группе относится растение, изучая, где формируются его семена.

Шишка — орган размножения голосеменных, на чешуях которого располагаются структуры, связанные с образованием пыльцы или семян. Шишки бывают мужскими и женскими, и функции у них различаются. По ним можно понять, как растение образует пыльцу и где развиваются семена.

Хвоя — видоизменённые листья большинства хвойных растений, обычно узкие и покрытые плотной кожицей. Такая форма листьев помогает некоторым растениям меньше терять воду. Хвоя нужна растению для фотосинтеза, то есть образования питательных веществ на свету.

Семя — структура, содержащая зародыш растения и запас питательных веществ. У голосеменных семя развивается открыто на чешуе женской шишки, а не внутри плода. Оно позволяет зародышу пережить неблагоприятное время и начать развитие, когда условия станут подходящими.

Как это устроено

У многих голосеменных узкая хвоя с плотной кожицей, поэтому вода испаряется с неё медленнее, чем с широких мягких листьев. Это помогает растениям переносить холод и нехватку влаги, когда вода в почве замёрзла или её мало. Корни закрепляют дерево в почве и поглощают воду с растворёнными веществами. Благодаря сочетанию таких особенностей хвойные могут жить в местах с суровым климатом.

Для размножения у хвойных образуются мужские и женские шишки. В мужских шишках созревает пыльца, а в женских находятся семязачатки — образования, из которых после оплодотворения могут развиться семена. Разделение функций помогает растению производить пыльцу отдельно от тех структур, где формируется зародыш. Шишки не следует считать цветками или плодами: это органы размножения голосеменных.

Размножение начинается с образования пыльцы в мужских шишках. Ветер переносит её к женским шишкам, и попадание пыльцы на семязачаток называется опылением. Затем мужская половая клетка достигает женской и сливается с ней; это оплодотворение, а не перенос пыльцы. После оплодотворения семязачаток развивается в семя, внутри которого находится зародыш.

Семена называют «голыми», потому что они не развиваются внутри плода, а располагаются открыто на чешуях женской шишки. Слово «голые» не означает, что у семени нет оболочки: оно защищено собственной оболочкой, но не плодом. У цветковых растений семена образуются внутри плода, который развивается из цветка. Поэтому расположение семян помогает отличать голосеменные от покрытосеменных.

Семя содержит зародыш и запас питательных веществ, поэтому из него может вырасти новое растение. Семена способны распространяться на некоторое расстояние от материнского растения, например выпадать из шишек и переноситься ветром или животными. Так растения занимают новые места, а не только увеличивают число деревьев рядом с собой. Хвойные леса также служат местом обитания и источником пищи для животных, влияют на почву и используются человеком.

Сравнение распространённых хвойных растений

Сравнивай растения по одному признаку за раз: так проще увидеть, что у них общего и чем они различаются. Например, сосну и ель можно отличить по тому, как расположена хвоя, а лиственницу — по сезонному сбрасыванию хвои. Описания условий произрастания показывают типичные особенности, но не означают, что растение может встречаться только в одном месте.

Разбор задач

Задача 1

Объясните, почему сосну и ель относят к голосеменным растениям. Нужно применить главный признак отдела, а не опираться только на внешний вид дерева. Проверьте, как у этих растений располагаются семена.

1. Вспоминаем признак голосеменных: их семена не заключены в плод. Именно этот признак отличает их от цветковых растений.
2. У сосны и ели семена развиваются на чешуях женских шишек. Плод вокруг семян не образуется, поэтому растения подходят под определение голосеменных.

Ответ: сосну и ель относят к голосеменным, потому что их семена развиваются открыто на чешуях шишек, а не внутри плода.

Задача 2

Расположите этапы размножения сосны в правильном порядке: образование пыльцы, опыление, оплодотворение, развитие семени. Чтобы решить задачу, проследите путь от появления пыльцы до образования новой структуры. Не смешивайте перенос пыльцы со слиянием половых клеток.

1. Сначала в мужских шишках образуется пыльца. Без неё не может начаться дальнейшее опыление.
2. Затем происходит опыление: пыльца попадает на семязачаток женской шишки. После этого наступает оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток.
3. В результате оплодотворения семязачаток развивается в семя. Значит, развитие семени идёт после оплодотворения, а не до него.

Ответ: образование пыльцы → опыление → оплодотворение → развитие семени.

Задача 3

На чешуе женской шишки обнаружены открыто расположенные семена. Объясните, почему это признак голосеменного растения, и сравните с образованием семян у цветковых. Важно выяснить не только, где видно семя, но и заключено ли оно в плод. Используйте этот признак для сопоставления двух групп растений.

1. У голосеменных семена развиваются открыто на чешуях шишки, а плода нет. Значит, описанное расположение семян указывает на голосеменное растение.
2. У цветковых растений семена образуются внутри плода, который развивается из цветка. Поэтому их семена не лежат открыто на чешуях шишек.
3. Шишка не заменяет плод: это орган размножения голосеменного растения. Сравнивать нужно именно положение семян и наличие или отсутствие плода.

Ответ: открытые семена на чешуе — признак голосеменных; у цветковых семена заключены в плод.

Типичные ошибки

Ошибка — считать шишку плодом. Так думают, потому что шишка связана с образованием семян и внешне может напоминать защитную оболочку. Проверь себя: плод у голосеменных не образуется, а шишка является органом размножения с чешуями.

Ошибка — называть семязачаток семенем. Их путают, потому что семя формируется из семязачатка. Проверь последовательность: сначала существует семязачаток, затем после оплодотворения из него развивается семя.

Ошибка — путать опыление с оплодотворением. Оба процесса связаны с пыльцой и происходят при размножении, поэтому их легко смешать. Проверь себя по смыслу: опыление — перенос пыльцы, оплодотворение — слияние половых клеток.

Ошибка — утверждать, что все голосеменные вечнозелёные. Так считают, потому что часто изучают сосну и ель, которые сохраняют хвою зимой. Проверь на примере лиственницы: она сбрасывает хвою на зиму, но остаётся голосеменным хвойным растением.

Связь с другими темами

Чтобы изучать голосеменные, нужно знать основные части растения и различать органы размножения и вегетативные органы. Корни, стебель и листья обеспечивают жизнь растения, а шишки участвуют в размножении. Такое различение помогает не путать назначение разных частей дерева.

Полезно вспомнить, как у цветковых растений образуются цветок, плод и семя. Сравнение показывает, что у голосеменных семена лежат открыто, а у цветковых заключены в плод. Это помогает понять разнообразие способов размножения растений.

Тема пригодится при изучении покрытосеменных, эволюции растений и экосистем. Знание того, как образуются и распространяются семена, помогает объяснить расселение растений. Роль хвойных лесов важна и для природных сообществ, и для человека.

Что запомнить

• Голосеменные размножаются семенами.
• Семена голосеменных не заключены в плод.
• У хвойных мужские и женские шишки выполняют разные функции.
• Пыльца у многих голосеменных переносится ветром.
• После оплодотворения из семязачатка развивается семя.
• Хвоя — видоизменённые листья; не у всех голосеменных она есть.