§ 23. Общая характеристика голосеменных растений

Определения и обозначения

Голосеменные растения — семенные растения, у которых семязачатки и развивающиеся из них семена не заключены в плод. Это название помогает отличить их от растений, у которых семена защищены плодом. К голосеменным относятся, например, сосна и ель.

Шишка — орган голосеменного растения, на чешуях которого располагаются семязачатки или образуются пыльца и семена. По шишкам можно понять, как растение участвует в размножении. У хвойных мужские и женские шишки выполняют разные задачи.

Хвоя — узкие или чешуевидные листья многих голосеменных; такая форма помогает уменьшать потерю воды. Она важна для растений, которые растут в местах с холодной зимой или недостатком влаги. Хвоя встречается не у всех голосеменных.

Семязачаток — образование, из которого после оплодотворения развивается семя. Он находится на чешуе женской шишки и принимает пыльцу. Понимание его роли помогает проследить, как у голосеменных образуется семя.

Как это устроено

Большинство современных голосеменных — деревья и кустарники, у которых хорошо развиты корни, стебель и листья. Корни закрепляют растение и поглощают воду, а стебель поддерживает его и проводит вещества. Особенно широко распространены хвойные: они успешно растут в разных условиях, в том числе там, где бывают холодные зимы.

У хвойных листья обычно имеют вид хвои, а ствол и ветви содержат древесину. Узкие листья меньше теряют воду, чем широкие, поэтому растение может пережить периоды, когда вода в почве недоступна. Древесина придаёт стволу прочность и помогает поддерживать крону, а особенности хвои позволяют многим хвойным переносить холод.

В размножении хвойных участвуют мужские и женские шишки. Мужские образуют пыльцу — мелкие частицы, содержащие мужские клетки; женские несут семязачатки. Пыльца переносится к семязачаткам, часто ветром, потому что воздушные потоки могут доставить её от одной шишки к другой.

После оплодотворения семязачаток развивается в семя. Оно лежит открыто на чешуе шишки, а не внутри завязи цветка, поэтому у голосеменных не появляется плод. Именно расположение семян отличает эту группу от покрытосеменных, у которых семена развиваются внутри плода.

Семя даёт начало новому растению и помогает ему расселяться. Оно содержит зародыш, из которого при подходящих условиях развивается проросток. У некоторых голосеменных семена имеют крыловидные выросты: ветер подхватывает их и уносит от материнского растения, снижая конкуренцию за свет и воду.

Сравнение голосеменных и покрытосеменных растений

Сравнивайте растения по строкам: например, сначала выясните, где находятся семязачатки, а затем проверьте, образуется ли плод. В таблице указаны общие признаки групп, поэтому отдельные виды могут иметь особенности.

Разбор задач

Задача 1. Определите, к какой группе относится ель, и назовите признак, по которому это можно установить.

1. Выясним, есть ли у ели шишки: у ели они есть.
2. Проверим, где располагаются семена: у голосеменных они лежат открыто на чешуях шишек, а не внутри плода.
3. Сопоставим наблюдение с признаками групп: открытые семена на чешуях указывают на голосеменные.

Ответ: ель — голосеменное растение; признак — семена открыто располагаются на чешуях шишек.

Задача 2. Сравните мужскую и женскую шишки сосны по их роли в размножении.

1. Сначала определим, что образует мужская шишка: в ней образуется пыльца.
2. Затем найдём, что находится в женской шишке: на её чешуях расположены семязачатки.
3. Проследим дальнейший ход процесса: пыльца достигает семязачатка, а после оплодотворения из него развивается семя.

Ответ: мужская шишка образует пыльцу, женская содержит семязачатки, из которых после оплодотворения развиваются семена.

Задача 3. На ветке растения найдены шишки с семенами на чешуях. Объясните, почему растение относят к голосеменным, а не к покрытосеменным.

1. Отметим наблюдаемый признак: семена лежат на чешуях шишки, то есть открыто.
2. Вспомним отличие покрытосеменных: их семена развиваются внутри плода, образующегося из цветка.
3. Сделаем вывод: открытое расположение семян в шишке соответствует признакам голосеменных, а плод у них не образуется.

Ответ: растение относят к голосеменным, потому что его семена открыто располагаются на чешуях шишки, а не заключены в плод.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что семена голосеменных находятся внутри плода. Так можно подумать, потому что семена многих знакомых растений окружены сочной или сухой оболочкой. Проверьте себя вопросом: есть ли у растения плод, содержащий семена? У голосеменных семена открыты на чешуях шишки.

Не следует путать шишку с плодом: шишка является органом размножения голосеменных, а плод образуется у покрытосеменных из цветка. Путаница возникает из-за того, что обе структуры связаны с семенами. Чтобы проверить себя, найдите у растения цветок и выясните, заключены ли семена в плод.

Неверно утверждать, что все голосеменные вечнозелёные. Такое впечатление создают многие сосны и ели, которые сохраняют хвою зимой. Однако лиственница сбрасывает хвою на зиму и всё равно относится к хвойным голосеменным, поэтому вечнозелёность не служит главным признаком этой группы.

Не все шишки образуют семена: мужские шишки производят пыльцу, а семязачатки находятся в женских. Ошибка возникает, если любую шишку считать одинаковым органом. Для проверки определите её роль: пыльца указывает на мужскую шишку, семязачатки — на женскую.

Связь с другими темами

Для изучения голосеменных полезно знать строение семени, а также основные органы растения: корень, стебель и лист. Это помогает понять, как устроено растение и откуда после оплодотворения появляется новое семя. Сравнение с покрытосеменными показывает, чем размножение семенами отличается от спорного размножения и как различаются группы семенных растений.

Знания о голосеменных пригодятся при изучении разнообразия растений и способов их размножения. Они также помогают понять роль лесов в природе: деревья создают среду обитания для животных и влияют на условия жизни других организмов. Рассматривая растения в лесу, можно применять признаки шишек и расположения семян для определения их группы.

Что запомнить

• Голосеменные размножаются семенами.
• Их семязачатки не заключены в завязь.
• Плод у голосеменных не образуется.
• У хвойных мужские и женские шишки выполняют разные функции.
• Пыльца переносится к семязачаткам, часто ветром.
• Хвоя характерна для многих, но не для всех голосеменных.