Голосеменные. Хвойные растения

Определения и обозначения

Голосеменные растения — растения, у которых семена лежат открыто на чешуях шишек и не заключены внутри плода. Слово «голые» здесь означает, что семена не закрыты плодом, а не то, что у них нет оболочки. По этому признаку голосеменные можно отличить от покрытосеменных растений.

Хвойные растения — наиболее распространённая группа голосеменных, у которой листья обычно похожи на иголки или чешуйки. К хвойным относятся сосна, ель и лиственница. Узнавая форму листьев и наличие шишек, можно определить многие знакомые деревья.

Шишка — орган размножения хвойных растений, на чешуях которого образуются пыльца или семена. Мужские и женские шишки выполняют разные задачи. Шишка позволяет понять, где у растения образуется пыльца и где развиваются семена.

Хвоинка — узкий игольчатый лист хвойного растения, приспособленный к уменьшению испарения воды. Она содержит зелёное вещество и выполняет фотосинтез — образование питательных веществ на свету. Такая форма листа помогает растению меньше терять воду.

Как это устроено

Голосеменные отличаются от покрытосеменных тем, что у них нет цветков и плодов, но есть семена. У покрытосеменных семя развивается внутри плода, который образуется из цветка. У голосеменных семена формируются открыто на чешуях женских шишек. Поэтому наличие семян само по себе не делает растение покрытосеменным: нужно смотреть, заключены ли они в плод.

У хвойного растения корень удерживает дерево в почве и поглощает воду с растворёнными веществами. По стеблю вода и питательные вещества перемещаются между корнем и другими частями растения. Хвоинки улавливают свет и выполняют фотосинтез, то есть с его помощью растение образует питательные вещества. Все органы работают вместе: без воды и веществ из корня фотосинтез не мог бы поддерживать рост дерева.

Многие хвойные сохраняют хвою зимой, потому что их листья теряют меньше воды, чем широкие и тонкие листья. Узкая поверхность хвоинки уменьшает испарение, плотная кожица служит защитой, а смолистые вещества помогают защищать ткани растения. Зимой вода в почве может быть недоступна корням, поэтому уменьшение её потери особенно полезно. Однако это не означает, что каждая хвоинка остаётся на дереве навсегда: старые хвоинки постепенно сменяются.

Размножение начинается с образования пыльцы в мужских шишках. Ветер переносит пыльцу к женским шишкам, где находятся семязачатки — части растения, из которых после оплодотворения развиваются семена. Оплодотворение — соединение клеток, необходимое для начала развития нового растения. После него семена созревают на чешуях женской шишки, а мужские шишки в образовании семян не участвуют.

Когда семена созревают, чешуи шишки раскрываются. У сосны и ели семена часто имеют крылышки, поэтому их может унести ветер на некоторое расстояние от материнского дерева. Так молодые растения получают возможность появиться на новых местах, где есть подходящие условия. Ветер помогает хвойным на двух этапах: переносит пыльцу и распространяет семена.

Сравнение голосеменных и покрытосеменных растений

Сравнивайте растения по нескольким признакам сразу: наличие цветка и плода, а также место, где развивается семя. Например, если у растения есть плод, его относят к покрытосеменным. Таблица помогает не путать шишку с плодом и видеть, чем отличаются способы размножения двух групп.

Разбор задач

Задача 1. Распределите растения по группам: сосна, ель, берёза, яблоня, лиственница. Назовите голосеменные растения. Чтобы решить задачу, используйте признаки хвойных: у них обычно есть хвоя и шишки, а семена не заключены в плоды. Не следует ориентироваться только на то, высокое ли это дерево или где оно растёт.

1. Найдём среди перечисленных растений сосну и ель: это хвойные деревья с шишками.
2. Лиственница тоже хвойное растение, хотя осенью сбрасывает хвою.
3. Берёза и яблоня относятся к покрытосеменным: у них образуются цветки, а семена находятся в плодах.

Ответ: голосеменные — сосна, ель и лиственница; берёза и яблоня — покрытосеменные. Пример показывает, почему нельзя считать, что все хвойные обязаны сохранять иголки всю зиму. Для определения группы важнее строение размножения растения.

Задача 2. Объясните, почему семена сосны называют голыми, и укажите, где они находятся. Сначала вспомним, что у сосны нет плода, который закрывал бы семена. Затем выясним, на какой части растения семена развиваются после оплодотворения.

1. У сосны образуются женские шишки, на чешуях которых находятся семязачатки.
2. После оплодотворения из них развиваются семена.
3. Семена лежат на чешуях шишки и не находятся внутри плода, поэтому их называют голыми.

Ответ: семена сосны называют голыми, потому что они не заключены в плод; они развиваются на чешуях женской шишки. «Голые» не значит лишённые собственной оболочки. Это слово указывает именно на расположение семени относительно плода.

Задача 3. Составьте последовательность размножения сосны: образование пыльцы, перенос пыльцы ветром, оплодотворение, созревание семян, раскрытие шишки. Важно не перепутать, какая шишка образует пыльцу, а какая несёт семязачатки. Сначала происходит перенос пыльцы, и только после оплодотворения могут развиваться семена.

1. В мужских шишках образуется пыльца.
2. Ветер переносит её к женским шишкам.
3. После попадания пыльцы происходит оплодотворение.
4. На чешуях женской шишки созревают семена.
5. Созревшая шишка раскрывается, и семена могут разлететься.

Ответ: образование пыльцы → перенос ветром → оплодотворение → созревание семян → раскрытие шишки. Мужские шишки дают пыльцу, а на женских после оплодотворения развиваются семена. Если поменять эти роли местами, последовательность будет неверной.

Типичные ошибки

Ошибка: шишку называют плодом. Так могут думать, потому что внутри шишки находятся семена. Но плод развивается из цветка, а у голосеменных цветков нет; семена лежат на чешуях шишки. Проверьте себя вопросом: есть ли у растения цветок и заключены ли семена внутри плода?

Ошибка: считают, что все хвойные сбрасывают хвою осенью. Путают смену отдельных старых хвоинок с ежегодным опаданием всей хвои. Большинство хвойных сохраняет хвою несколько лет, а лиственница сбрасывает её ежегодно. Чтобы проверить себя, вспомните лиственницу как исключение среди знакомых хвойных.

Ошибка: путают мужские и женские шишки. Часто считают, что обе шишки образуют семена, потому что у них одинаковое название. На самом деле мужские шишки производят пыльцу, а семена развиваются на чешуях женских после оплодотворения. Проверка простая: мужская шишка — пыльца, женская — семена.

Ошибка: говорят, что голосеменные размножаются только семенами. Это неверно, потому что взрослое растение может размножаться и вегетативно — частями растения. Семенное размножение при этом остаётся основным способом появления новых голосеменных. Уточняйте в ответе, что именно семенное размножение является главным, а не единственным.

Связь с другими темами

Для изучения хвойных нужно знать основные органы растения, значение фотосинтеза, строение семени и общее представление о размножении. Сравнение с покрытосеменными помогает увидеть разницу между цветком и шишкой, плодом и открыто расположенными семенами. Дальше эти знания пригодятся при изучении хвойных лесов, роли растений в природе, использования древесины и охраны растений. Так признаки отдельных деревьев связываются с жизнью леса и деятельностью человека.

Что запомнить

• Голосеменные образуют семена, но не образуют цветков и плодов.
• Семена голосеменных лежат открыто на чешуях шишек.
• Большинство голосеменных относится к хвойным растениям.
• Хвоинка — видоизменённый лист хвойного растения.
• Мужские шишки образуют пыльцу, женские шишки — семена.
• Опыление хвойных растений происходит преимущественно с помощью ветра.
• Сосна, ель и лиственница — примеры хвойных растений.