Для хвойных характерно размножение плодами наличие коры
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Главные признаки отдела
- Опыляются ветром, в шишках (стробилах) образуются семена, не имеющие оболочек (отсюда название отдела).
- Древесина состоит в основном из трахеид (сосуды встречаются редко).
- Большинство голосеменных – крупные деревья, встречаются кустарники и лианы.
Отдел голосеменных содержит 4 современных класса.
Тесты
120-01) У хвойных растений листья имеют немного устьиц и покрыты плотной кожицей. Это эволюционное приспособление к
А) быстрому транспорту веществ внутри растения
Б) ускоренному фотосинтезу
В) экономному расходованию влаги
Г) увеличению продолжительности жизни
120-02. К голосеменным растениям относятся
А) сосна и липа
Б) можжевельник и берёза
В) лещина и лиственница
Г) сосна и лиственница
120-03. Для голосеменных не характерно наличие
А) древесных форм
Б) однолетних трав
В) многолетних кустарников
Г) созревания семян в шишках
120-04. К отделу Голосеменные относится
А) лиственница сибирская
Б) мох сфагнум
В) хвощ полевой
Г) лютик ползучий
120-05. Голосеменные растения, в отличие от покрытосеменных, имеют
А) листья
Б) плоды
В) семена
Г) шишки
120-06. Хвойные — более высокоорганизованные растения, чем папоротники, так как у них в процессе эволюции появились
А) гаметы
Б) семена
В) придаточные корни
Г) листья в форме иголок
120-07. Представитель какого отдела царства Растения изображен на рисунке?
А) Голосеменные
Б) Покрытосеменные
В) Папоротниковидные
Г) Моховидные
120-08. Смола служит хвойным растениям для
А) запаса веществ
Б) защиты
В) питания
Г) привлечения симбионтов
120-09. Растения отдела голосеменных НЕ имеют
А) семян
Б) листьев
В) плодов
Г) шишек
120-10. Для голосеменных растений, в отличие от покрытосеменных, характерно
А) размножение семенами
Б) автотрофное питание
В) наличие вегетативных органов
Г) отсутствие цветка
120-11. Какое приспособление к уменьшению испарения воды сформировалось у хвойных растений в процессе эволюции?
А) мощная крона
Б) развитая корневая система
В) небольшое число устьиц
Г) быстрое передвижение воды по сосудам
120-12. К голосеменным растениям не относятся
А) можжевельник и ель
Б) сосна и лиственница
В) дуб и тополь
Г) пихта и кедр
120-13. К голосеменным растениям относятся
А) ель и берёза
Б) орешник и верба
В) кипарис и сосна
Г) лютик и клевер
Важнейшим ароморфозом в эволюции растений стало появление семенного размножения. Это произошло путём дальнейшего уменьшения доли гаплоидной стадии (гаметофита) в жизненном цикле. При этом гаметофит не существует у семенных растений как самостоятельный организм, а развивается внутри специализированных органов диплоидного спорофита. Происходящее в этих органах оплодотворение яйцеклетки даёт зиготу, развивающуюся на материнском растении в новый организм, снабжённый запасом питательных веществ и окружённый защитной оболочкой. Такая структура называется семя. В настоящее время семенные растения представлены двумя отделами: голосеменные и покрытосеменные (см. рис.).
У голосеменных семена развиваются на поверхности спорофилла (спороносного листа) и защищаются путём смыкания спорофиллов. У покрытосеменных образуется плод, внутри которого развиваются семена.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА голосеменныХ
- Возникли в позднем карбоне (около 319 млн лет назад).
- Распространены во всех широтах.
- В отличие от споровых растений, приспособлены к сухим местообитаниям, так как для оплодотворения не нужна вода.
- Размножаются семенами. Поскольку в семени имеется запас питательных веществ, этот способ размножения дает преимущество по сравнению с размножением спорами.
- В жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит.
- Имеются многоклеточные женские половые органы — архегонии, расположенные внутри семязачатка. Мужской гаметофит представлен пыльцевым зерном.
- Для голосеменных характерно наличие длительно функционирующего камбия, который формирует ксилему, или древесину, обладающую большой механической прочностью за счет лигнификации (накопления лигнина), и флоэму, или луб. Среди современных голосеменных преобладают древесные формы.
- Наличие главного корня и стержневой корневой системы также позволяет существовать крупным древесным формам.
- Жизненные формы: в основном деревья и кустарники, у отдельных групп наблюдаются специфические жизненные формы, как, например, у вельвичии удивительной.
- У подавляющего большинства голосеменных побеги нарастают моноподиально, то есть являются результатом работы одной и той же верхушечной меристемы.
Рис. Вельвичия удивительная (Гнетовые): реликтовое растение африканских пустынь
происхождение голосеменных
В конце палеозоя в ходе массового вымирания биосферы с лица Земли исчезли каменноугольные леса, образованные гигантскими плауновидными и хвощевидными. Крупные изменения в растительном мире планеты, произошедшие на рубеже палеозоя и мезозоя, привели к тому, что леса споровых растений, достигавших иногда больших размеров, отошли на второй план. Их место заняли голосеменные представители флоры, быстро распространившиеся по всей планете. Более ранние палеозойские виды растений нуждались для своего размножения в воде или хотя бы влажной среде, что серьезно затрудняло их обширное произрастание на Земле. Возникновение же семени и пыльцы позволило растениям утратить столь тесную зависимость от воды.
Бурный расцвет голосеменных растений начался в раннем триасе и продолжался до конца раннемелового периода. Среди голосеменных представителей мезозойской флоры были широко представлены саговниковые, как низкие, с короткими шарообразными или бочковидными стволами, так и высокие древовидные со стройными стволами.
1. класс хвойные
Наиболее распространённой группой голосеменных являются хвойные. Эти растения широко распространены в умеренной и субтропической зоне. Это крупные деревья (ель, сосна, кипарис, секвойя) или кустарники (можжевельник, туя). В древесине у них отсутствуют сосуды, а есть только трахеиды. Для хвойных характерно выделение смолы и наличие смоляных ходов в тканях.
Листья у них претерпели существенные изменения, превратившись в хвоинки. У них уменьшилась в ширину листовая пластинка, её края загнулись вверх, образовав в центре желобок, в котором находятся немногочисленные устьица. У хвоинки толстая восковая кутикула, в которую погружены отверстия устьиц. Всё это позволяет хвойным экономно испарять воду, что сделало их обитателями сухих субтропиков и северных лесов, где вода значительную часть года недоступна из-за низких температур. У проростков сосны хвоинки расположены спирально по одному. У взрослых растений они собраны в пучки, каждый из которых содержит строго определённое число хвоинок, специфичное для вида (от 1 до 8). Пучок хвоинок представляет собой укороченный побег.
К хвойным относятся самые высокие растения на Земле — секвойи и секвойядендроны (также веллингтония, или мамонтово дерево). Они могут достигать до 100 м высотой и 10−12 м в диаметре. Старейшая на данный момент гигантская секвойя имеет возраст 3200 лет, достоверно установленный по годовым кольцам, хотя возраст некоторых из ныне живущих деревьев оценивается в 3500 лет. Недавно считалось, что секвойядендроны могут жить и до 4−6 тыс. лет, но к настоящему времени эти сведения считаются неподтверждёнными.
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ХВОЙНЫХ НА ПРИМЕРЕ СОСНЫ
Весной на молодых побегах сосны или ели образуются шишки (см. рис.).
Мужские и женские шишки у сосны образуются на одних и тех же растениях. Мужские шишки обычно располагаются на нижних ветвях, а женские — на верхних, либо они образуются на одних и тех же ветвях, но женские ближе к концам.
Мужские шишки окрашены в жёлтый цвет. На их чешуях образуются микроспорангии, в которых в результате мейоза образуются микроспоры. Каждая микроспора делится митозом, образуя две неравные клетки. Одна из них, большего размера, называется вегетативной (сифоногенной) клеткой. Она образует двойную оболочку и две воздушные камеры между оболочками, делающие пыльцевое зерно более лёгким. Вторая клетка, меньшего размера, находится внутри первой и называется генеративной клеткой. Она ещё раз делится митозом, образуя два безжгутиковых спермия. Так образуется пыльцевое зерно (см. рис.).
Красноватые женские шишки устроены более сложно. Их чешуи представляют собой целые видоизменённые укороченные побеги, где в пазухе стерильной кроющей чешуи находится семенная чешуя с двумя семязачатками на верхней стороне. Семенные чешуи впоследствии одревесневают. Чешуи расположены спирально вокруг оси шишки.
Семязачаток имеет покровы с микропиле — отверстием для проникновения пыльцевой трубки, обращённым к основанию чешуи. Внутри семязачатка находится ткань нуцеллуса, в которой материнские клетки делятся мейозом (уже после опыления). Из 4 образовавшихся гаплоидных клеток три отмирают, а одна несколько раз делится митозом и даёт начало женскому гаметофиту. На каждой чешуе формируется один гаметофит, который образует два архегония (см. рис.) У других более примитивных Хвойных могут быть десятки архегониев (у араукариевых — 25, у кипариса — до 200). Формирование женского гаметофита у сосны происходит с паузой на период покоя продолжительностью более года и завершается уже после опыления.
Для оплодотворения пыльцевое зерно должно попасть на чешую женской шишки. Это процесс называется опылением. У голосеменных пыльца переносится ветром. Опыление происходит весной. При этом пыльца прилипает к капле жидкости, выделяемой семязачатком в области микропиле. После опыления чешуи шишки смыкаются, защищая развивающийся организм (см. рис.).
Попав на женскую шишку, пыльцевое зерно прорастает, образуя пыльцевую трубку. Она растёт в направлении архегониев, и по ней перемещаются спермии. Когда пыльцевая трубка достигает архегония, её конец лопается, и спермии выходят в женский гаметофит.
В момент опыления мейоз в семязачатке еще не произошёл. Он завершается примерно через месяц после опыления, и начинается развитие женского гаметофита. Его развитие замедленное и может занимать еще 6−12 месяцев. Только примерно через 15 месяцев после опыления в женском гаметофите формируются архегонии. Теперь наконец всё готово к оплодотворению.
Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, второй погибает. Образовавшаяся зигота развивается в зародыш нового диплоидного растения. Клетки женского гаметофита, разрастаясь, образуют гаплоидный эндосперм, содержащий запас питательных веществ для прорастания семени.
Снаружи семязачаток имеет покровы из клеток материнского организма, и из этих покровов формируется оболочка семени, называемая семенной кожурой. У большинства хвойных семя снабжается крылышком, помогающем ему переноситься ветром на большое расстояние.
Когда семя созревает, шишка раскрывается и семя выпадает. Это происходит обычно к концу второго года после опыления. Шишки устроены так, что раскрываются в сухую погоду, что способствует лучшему распространению семян. В благоприятных условиях (температура, влажность) семя прорастает, образуя новое растение. У ряда хвойных шишка в процессе развития семян разрастается, становясь сочной, её чешуи полностью срастаются, и образуется так называемая шишкоягода (можжевельник).
К хвойным относится целый ряд других растений, например, тис ягодный (см. рис.), а также ель, пихта, тсуга, псевдотсуга, можжевельник и кипарис.
2. класс гинкговые
В основном это остатки древних групп голосеменных, которые господствовали на Земле в мезозойскую эру. Они пережили своих современников — динозавров, сохранившись в отдельных районах земли.
Гингко двухлопастный — единственный ныне существующий вид этого класса (см. рис.), в природе встречается только в некоторых районах Китая, однако благодаря оригинальной форме листьев широко распространён в садах и парках субтропиков. Другие представители этого рода вымерли в ледниковый период.
3. класс цикадовые, или саговники
Саговники (см. рис.) встречаются в тропических лесах, сейчас это небольшие редко встречающиеся растения, а 60 млн лет назад их предки образовывали леса по всей Земле.
По внешнему виду саговники обычно похожи на пальмы. Высота взрослых растений — от 2 до 15 м.
Ствол относительно толстый (например, у саговника поникающего его толщина может достигать одного метра при высоте растения всего три метра), одет в панцирь из оснований отмерших листьев.
Листья перистые или дважды перистые, растут пучком на верхушке ствола. Сегменты листьев этого рода имеют две отличительные особенности:
- в почке и на первых порах развития они свёрнуты улиткообразно,
- у них всегда имеется единственная неразветвлённая средняя жилка.
Растения двудомные. Стробилы мужских особей этого рода формируются подобно тому, как это происходит у других представителей отряда Саговниковидные, но у женских особей компактных стробилов не образуется. На верхушке их ствола спирально расположены яркие листовидные мегаспорофиллы (изменённые листья с мегаспорангиями).
Для гинкговых и саговников характерно наличие подвижных сперматозоидов, что считается примитивным признаком.
4. класс гнетовые
К гнетовым относятся семейства Гнетовые, Вельвичиевые и Эфедровые.
1) Гнетум — род голосеменных растений, единственный в семействе Гнетовые и в порядке Гнетовые. Состоит примерно из 40 видов деревьев и лиан, распространённых в тропических регионах по всему миру.
Самым известным из видов гнетума является Gnetum gnemon (гнетум гнемон, или мелинжо), выращиваемый в Юго-Восточной Азии ради съедобных плодов.
Гнетумы — однодомные или двудомные вечнозёленые деревянистые лианы, реже кустарники или деревья. Стебли их членистые, часто со вздутиями у узлов. В отличие от всех других голосеменных, у гнетумов есть сосуды в ксилеме.
Листья сидят супротивно на коротких черешках. Похожи на листья многих двудольных растений: большие, кожистые, эллиптические, с сетчатым жилкованием. Семена заключены в яркую красную, оранжевую или жёлтую сочную (реже пробковую) оболочку. Распространяются чаще всего птицами.
2) Эфедра — растение, распространённое в засушливых областях Евразии, Северной Африки и отдельных областей Америки. Это безлистые кустарники с зелёными ветвистыми стеблями, экстракт которых используется в медицине, так как содержит алкалоид эфедрин.
3) Вельвичия удивительная — единственный вид порядка Вельвичиевые, реликтовое растение, встречающееся исключительно в африканской пустыне Намиб. Она имеет короткий конусовидный древесный стебель и два кожистых листа, которые растут очень медленно. Вельвичия получает влагу исключительно из туманов (поэтому не встречается дальше 100 км от морского побережья), которую она поглощает через устьица. Данное растение имеет рекордное количество устьиц на единицу площади листа. Возраст вельвичии может достигать 1,5−2 тыс. лет. Вельвичия — двудомное растение, то есть мужские и женские стробилы возникают на разных экземплярах.
Поперечный срез хвоинки cосны. Видны смоляные ходы, устьица, проводящий пучок.
Задания составленные на основе заданий открытого банка заданий ФИПИ ЕГЭ биология, проверять можно себя в режиме показа слайдо т.е. предварительно нужно скачивать материал, на предварительном просмотре ответы смешиваются.
Задание тренажер по теме Отдел Голосеменные
Подготовка к ЕГЭ биология.
1. Растения, у которых нет цветка и семена располагаются, открыто на семенных чешуях, относятся к отделу
2. По каким признакам можно узнать голосеменные растения?
1. имеют плоды и семена
2. половые клетки созревают в шишке
3. питаются, дышат, растут, размножаются
4. оплодотворение происходит в семязачатке и зависит от воды
3. Семена голосеменных растений, в отличие от цветковых,
1. содержат зародыш с запасом питательных веществ
2. образуются в плодах
3. не имеют семенной кожуры
4. развиваются на чешуйках шишек
4. Почему появление семян у растений в процессе эволюции считают крупным ароморфозом
1. они могут долго сохраняться в почве
2. семенами питаются животные
3. улучшается минеральное питание растений
4. они содержат зародыши с запасом питательных веществ
5. Какое растение относят к голосеменным
1. гинкго двулопастный
3. живокость полевую
4. миндаль обыкновенный
6. В процессе эволюции растений независимость оплодотворения от воды появилась с возникновением:
7. Для голосеменных растений, в отличие от покрытосеменных, характерно
1. размножение семенами
2. автотрофное питание
3. наличие вегетативных органов
4. отсутствие цветка и плода
8. Семенами размножается:
2. плаун булавовидный
3. папоротник орляк
4. лиственница сибирская
9. Для папоротниковидных растений, в отличие от моховидных, характерно
1) размножение спорами со сменой поколений
2) наличие гаметофита и спорофита в жизненном цикле
3) образование органических веществ в процессе фотосинтеза
4) наличие придаточных корней
10. Шишка хвойных – это :
2. орган размножения, видоизменённый побег
11. По каким признакам можно узнать голосеменные растения?
1) имеют плоды и семена
2) семена располагаются на чешуйках шишек
3) в процессе развития образуют зелёную пластину – заросток
4) оплодотворение у них происходит в семязачатке и зависит от воды
12. У хвойных растений отсутствуют
4) пыльцевые зёрна
13. Голосеменные растения, в отличие от папоротниковидных,
1) выделяют кислород при фотосинтезе
2) по способу питания являются автотрофами
3) имеют вегетативные органы
4) представлены только деревьями и кустарниками
14. У голосеменных растений, в отличие от папоротников, происходит
2) образование зиготы
3) развитие семязачатков
4) формирование корневища
15. У хвойных, в отличие от папоротниковидных, появляются
1) корни 2) семена 3) плоды 4) гаметы
Голосеменные, как и покрытосеменные растения,
1) образуют плод с семенами
2) размножаются семенами
3) в процессе фотосинтеза образуют органические вещества из неорганических
4) в процессе дыхания поглощают кислород и выделяют углекислый газ
5) цветут хотя бы раз в течение жизни
6) опыляются с помощью насекомых
16. Голосеменные растения, в отличие от папоротников,
1) являются автотрофными организмами
2) образуют семязачатки
3) размножаются спорами
4) не нуждаются в наличии воды при оплодотворении
5) в процессе жизнедеятельности взаимодействуют с окружающей средой
6) в основном имеют форму деревьев, реже кустарников
17. Установите соответствие между признаком и отделом растений, к которому он относится.
1) Моховидные 2) Голосеменные
А) размножение не связано с водой
Б) размножаются с помощью спор
В) наличие ризоидов
Г) гаметофит доминирует над спорофитом
Д) представителями отдела являются кукушкин лён и сфагнум
Е) представителями отдела являются лиственница, кипарис и
18. Установите соответствие между признаком растения и отделом, для которого этот признак характерен.
1) Голосеменные 2) Моховидные
А) преобладание в цикле развития спорофита
Б) наличие предростка (протонемы) в цикле развития
В) наличие стержневой корневой системы
Г) прикрепляется к почве ризоидами
Д) произрастает в нижнем ярусе леса
Е) образует древесный ярус леса
19. Установите соответствие между характеристикой и группой высших растений.
ХАРАКТЕРИСТИКА ГРУППА РАСТЕНИЙ
1) Споровые 2) семенные
А) развиваются из зародыша
Б) являются более древними по историческому происхождению
В) имеют стержневую или мочковатую корневую систему
Г) оплодотворяются при наличии воды
Д) образуют зародышевый мешок и пыльцу
20. Установите соответствие между признаком растения и отделом, для которого он характерен.
ПРИЗНАК РАСТЕНИЯ ОТДЕЛ
1) Папоротниковидные 2) Голосеменные
А) в большинстве – травянистые растения
Б) преобладают деревья и кустарники
В) размножаются спорами
Г) размножаются семенами
Д) оплодотворение не связано с водной средой
21. Установите соответствие между особенностью растения и отделом, для которого она характерна.
ОСОБЕННОСТЬ РАСТЕНИЯ ОТДЕЛ
1 ) Папоротниковидные 2) Голосеменные
А) Жизненная форма кустарник или дерево.
Б) Споры развиваются в спорангиях на листьях.
В) В цикле развития имеется гаплоидный заросток.
Г) Придаточные корни развиваются от корневища.
Д) Яйцеклетки развиваются в гаметофите на чешуйках шишек.
Е) Из споры развивается пыльцевое зерно.
22. Установите соответствие между характеристиками жизненных циклов и отделами растений:
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖИЗНЕННЫХ ЦИКЛОВ ОТДЕЛЫ РАСТЕНИЙ
1) Голосеменные 2) Моховидные
А) формирование эндосперма
Б) преобладание гаметофита над спорофитом
В) образование предростка (протонемы)
Г) участие воды при оплодотворении
Д) созревание пыльцы на спорофите
23. Установите соответствие между признаком растений и его принадлежностью к отделу.
ПРИЗНАК РАСТЕНИЙ ОТДЕЛ
1) не выносят засушливых условий А) Папоротниковидные
2) представлены только деревьями и кустарниками Б) Голосеменные
3) имеют семязачаток
4) образуют пыльцу
5) для полового размножения необходима вода
24. Установите последовательность, отражающую систематическое положение вида Сосна обыкновенная в классификации растений, начиная с наименьшей группы
Б) отдел Голосеменные
В) порядок Сосновые
Г) класс Хвойные
Д) вид Сосна обыкновенная
Е) царство Растения
Какие признаки характерны для хвойных растений?
1) Листья в виде игл, покрыты мощной кутикулой, устьица погружены вглубь листа, все это уменьшает испарение воды.
2) В древесине, коре и листьях имеются смоляные каналы. Застывая на поверхности, смола заживляет повреждения, препятствует проникновению грибов, короедов и т.д.
3) Большинство хвойных – крупные вечнозеленые деревья.
Какое преимущество имеют голосеменные растения по сравнению с папоротникообразными?
1) Доставка мужских половых клеток до яйцеклеток у голосеменных происходит без участия воды (путем опыления), поэтому голосеменные могут размножаться в засушливых условиях.
2) Голосеменные размножаются семенами, внутри которых есть запас питательных веществ.
Почему вредители обитают больше на старых, больных деревьях сосны?
Здоровые деревья сосны в ответ на повреждение выделяют смолу, содержащую ядовитые для вредителей вещества.
Почему ель чувствительна даже к низовым пожарам, когда горит только мох хвоя, трава?
У ели корневая система расположена на поверхности, а нижние ветки - близко к земле, поэтому повреждаются корни и хорошо горят смолистые вещества на ветках.
Почему в августе в хвойном лесу под деревьями можно увидеть много опавшей хвои, а в лиственном лесу прошлогодних опавших листьев почти нет? Как это отражается на плодородии почвы?
Хвоя содержит много смолистых веществ, затрудняющих их разложение микроорганизмами. Из-за медленного разложения опада почва в хвойном лесу содержит мало перегноя.
Учёные установили, что хвойные деревья (ель, сосна) менее устойчивы к загрязнению воздуха промышленными газами, чем лиственные деревья. Объясните, в чём причина этого явления.
Промышленные газы повреждают листья, листья сбрасываются во время листопада и заменяются новыми, еще не поврежденными. Лиственные деревья сбрасывают листья, чаще, чем хвойные.
Спешу обрадовать, мы добрались до изучения семенных растений! К ним относятся голосеменные и покрытосеменные (цветковые). До этого размножение шло только с помощью спор: у мхов, папоротников, хвощей и плаунов - высших споровых растений. Настало время открыть новую интересную главу этой книги, посвященную растениям, которые размножаются с помощью удивительного изобретения природы - семени.
Голосеменные - распространенная древняя группа растений, включающая небольшое число видов. Главной особенностью данной группы являются "голо" (то есть открыто) лежащие семяпочки и, в дальнейшем, развивающиеся из них семена. Иными словами, у голосеменных растений отсутствуют замкнутые вместилища для семян.
На примере типичного представителя - сосны обыкновенной, относящейся к классу хвойных, поговорим о характерных чертах данного класса и голосеменных растений в целом.
Общие признаки
Все голосеменные представлены древесными формами: деревьями и кустарниками. Травы отсутствуют.
Хвоинки (хвоя) - игольчатые видоизменения листьев. Сохраняются долгие годы, у некоторых сосен до 45 лет. Хвоя лиственниц опадает ежегодно.
Древесина голосеменных обладает большим запасом механической прочности. Это связано с ее особенностями: она состоит из трахеид с окаймленными порами, паренхима развита слабо. Либриформ (древесные волокна) и настоящие сосуды отсутствуют (исключение - гнетовые, имеют сосуды). Клетки-спутницы во флоэме также отсутствуют.
В древесине и коре имеются каналы, заполненные смолой. Однако, есть исключения - у гинкго смола не образуется вовсе.
Несколько веков назад в России целенаправленно создавались и охранялись, так называемые, корабельные рощи. Это, прежде всего, требовалось для флота, так как мачты кораблей изготавливали из сосен, отвечающих всем требованиям - корабельных (гладкий, твердый и прочный прямой ствол с минимальным количеством сучков и смолы).
Семяпочки и развивающиеся из них семена лежат "голо", открыто, для них нет закрытых вместилищ, отсутствует завязь. В сравнении с высшими споровыми растениями, размножение семенами ставит голосеменных на более высокий уровень организации.
Голосеменным растениям для размножения не требуется вода, опыление у них происходит с помощью ветра. Этот процесс перестал быть зависимым от капельно-жидкой среды, как было у мхов и у папоротников. Благодаря этому голосеменные получили большое преимущество и смогли расселиться по всей Земле, в том числе в засушливых районах. Они господствовали в юрском периоде, когда климат стал более сухим и жарким.
Обитают голосеменные в местах с холодным климатом и достаточным количеством влаги. Имеются виды, обитающие в жарких странах: растение вельвичия удивительная обитает в пустынях южной Африки.
Строение и жизненный цикл
Жизненный цикл голосеменных состоит из чередования бесполого поколения - спорофита (диплоиден, 2n), и полового поколения - гаметофита (гаплоиден, n). Господствует (доминирует) в цикле спорофит (2n) - это взрослое растение сосны.
Голосеменные относятся к разноспоровым, как и все семенные растения. Они образуют разные споры: крупные женские (мегаспоры) и мелкие мужские (микроспоры). Образуются они в спорангиях, расположенных на спорофиллах, которые собраны в стробилы (шишки) - от лат. strobilus - сосновая шишка.
Мужские шишки (стробилы)
К концу весны у основания молодых побегов образуются мужские шишки (стробилы) - мелкие, собранные в тесные группы, желтого цвета. Чешуи мужских шишек представляют собой микроспорофиллы. Микроспорофиллы - гомологи тычинок, которые крепятся к оси каждой шишки спирально, с нижней стороны, и имеют два пыльцевых мешка - микроспорангия.
Образование мужского гаметофита
Из материнских клеток (2n) в микроспорангии путем мейоза образуются 4 микроспоры (n). Строение микроспоры следующее: она покрыта экзиной (от гр.exo снаружи, вне) - наружная оболочка, изнутри интиной (от лат. intus внутри) - внутренней оболочкой. В составе микроспоры имеются также два воздухоносных мешка, образованных в результате отслоения экзины от интины и возникновения полости между ними.
Микроспора делится, не покидая спорангия, преобразуется в заросток. При делении из ядра микроспоры образуются две клетки. Одна из них превращается в две заростковые клетки (протоллиальные - от греч. проталлиум - заросток) - быстро отмирают и исчезают. Их функция до конца не изучена.
Из другой клетки в ходе митоза также образуются две: антеридиальная, из которой развиваются мужские половые клетки - спермии (неподвижные, без жгутиков в отличие от сперматозоидов), и более крупная вегетативная клетка, из которой в дальнейшем формируется пыльцевая трубка.
Мужской гаметофит сильно упрощен, антеридии отсутствуют. Формируется он прямо внутри микроспоры, которая в итоге превращается в пыльцевое зерно. Совокупность пыльцевых зерен называется пыльца.
При вскрытии (нарушении целостности) микроспорангия, или пыльцевого мешка, пыльца высыпается во внешнюю среду и достигает женской шишки, где, в результате опыления, внутри семязачатка происходит дальнейшее развитие мужского гаметофита.
Образование женского гаметофита
На тех же самых соснах, где расположены мужские шишки, лежат и женские. Весной на верхушке молодого побега появляются мелкие (около 5 мм) красноватые шишки - это женские шишки (стробилы). Состоят они из оси (стержня) , на котором располагаются две чешуи: кроющая и семенная. На верхней стороне у основания семенной чешуи лежат два семязачатка.
Кроющая чешуя представляет собой видоизмененный лист, в его пазухе находится семенная чешуя. Семенная чешуя - видоизмененный боковой побег.
Женские шишки (стробилы)
Именно открыто расположенные семязачатки (семяпочки) служат причиной, по которой этот отдел растений называется - голосеменные.
В женских шишках, в отличие от мужских, каждая чешуя гомологична целой мужской шишке (стробилу). То есть одна чешуя - целой мужской шишке, а не отдельным ее микроспорофиллам (чешуям)!
Молодой семязачаток состоит из нуцеллуса, интегумента и фуникулуса. Нуцеллус (от лат. nucella - орешек) - центральная часть семяпочки, соответствующая мегаспорангию. Интегумент (от лат. integumentum покрывало) - покров семяпочки, вырастающий из ее центральной части - нуцеллуса. В зрелом семени интегумент преобразуется в семенную кожуру. Фуникулус (от лат. funiculus канатик, верёвка) или семяножка - часть семязачатка, соединяющая его с мегаспорофиллом (семенным чешуями).
На интегументе около вершины располагается микропиле (пыльцевход) - через него после опыления пыльцевая трубка проникает в нуцеллус. Между интегументом и нуцеллусом имеется густая жидкость, выступающая из микропиле. Подсыхая, она втягивается внутрь семязачатка и затягивает вместе с собой пыльцу, осевшую на ней.
Образование женского гаметофита
В средней части обособляется спорогенная клетка (2n) (археспориальная - от греч. arche начало и sporá семя). В результате ее митотического деления образуются материнские клетки спор - спороциты (2n), однако и сама археспориальная клетка может выступать в роле спороцита, минуя стадию митоза. Спороциты (2n) делятся мейозом на четыре гаплоидные (n) мегаспоры.
Три мегаспоры отмирают, остается одна, которая многократно делится митозом и формирует эндосперм - запасное питательное вещество. Обратите на этот факт особое внимание: у голосеменных эндосперм гаплоидный (n) и образуется до оплодотворения. Такой эндосперм называется - первичный, он соответствует женскому гаметофиту.
Как и мужской, женский гаметофит весьма упрощен и заключен внутри мегаспоры. На верхушке женского гаметофита (мегагаметофита) образуется архегоний с яйцеклеткой (n). У гнетовых архегонии отсутствуют.
Жизненный цикл
На спорофите (2n) в микроспорангиях из материнских клеток (2n) путем мейоза образуются микроспоры (n). Из микроспоры формируется пыльцевое зерно. Пыльца (пыльцевые зерна (n)) с помощью ветра попадает в женские шишки, где улавливается густой жидкостью между интегументом и нуцеллусом, выступающей из микропиле. Жидкость засасывает пыльцу внутрь семязачатка на нуцеллус (в пыльцевую камеру). После того, как опыление произошло, микропиле зарастает. Чешуи шишки смыкаются и склеиваются смолой.
Семязачатки в этот момент еще не готовы к оплодотворению, так что от момента опыления до оплодотворения проходит около 13 месяцев. За это время в семязачатке формируется эндосперм, женская шишка увеличивается до 3-4 см и приобретает зеленую окраску.
Оказавшись на мегаспорангии, наружная оболочка пыльцевого зерна (экзина) разрывается, из вегетативной клетки в направлении архегония начинает расти пыльцевая трубка. Антеридиальная клетка делится на генеративную (спермагенную) и клетку-ножку антеридия (функция последней до сих пор не изучена). Спермагенная клетка попадает в пыльцевую трубку, а из нее - в архегоний.
Непосредственно перед оплодотворением спермагенная клетка делится на два спермия (n), один из которых отмирает, а другой сливается с яйцеклеткой (n). Образуется зигота (2n), из которой формируется и растет зародыш благодаря эндосперму - запасу питательных веществ.
Окончательно созревают семена к осени на второй год после опыления, к этому моменту женские шишки увеличиваются в размерах до 6 см. Зеленая окраска меняется на серую, чешуйки расходятся, и семена, образовавшиеся из семязачатков, высыпаются. Из семени прорастает взрослое растение - спорофит (2n). Цикл замыкается.
Строение семени
Семенная кожура, защищающая семя от пересыхания и неблагоприятных факторов внешней среды, образована разросшимся интегументом.
Зародыш (2n) формируется в результате митотического деления образовавшейся зиготы. Состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки.
Число семядолей у голосеменных различается - от 2 до 15. Семядоли имеют доступ к запасным питательным вещества (эндосперму).
Запасные питательные вещества накапливаются в эндосперме (n). Особенностью в строении семени голосеменных, по сравнению с семенем покрытосеменных (цветковых) является наличие гаплоидного эндосперма (n). Не забывайте, что эндосперм у голосеменных это производное мегагаметофита (n), исходя из этого становится понятно, почему ткань гаплоидна. У цветковых, в отличие от голосеменных, эндосперм триплоиден (3n).
Фитонциды
Фитонциды (от греч. phyton - растение и лат. caedo - убиваю) - образуемые растениями, биологически активные вещества, убивающие или приостанавливающие размножение других организмов, главным образом - микробов. Обычно выделяются растениями в газообразном виде, к примеру, аллицин у лука и чеснока. Наличие фитонцидов играет крайне важную роль в формировании устойчивости растения к грибным заболеваниям.
Фитонциды имеют медицинское значение, из них изготавливаются некоторые препараты. За лето гектар лиственного леса выделят 2 кг фитонцидов, хвойного - 5 кг, можжевельника - 30 кг! Санатории часто располагаются в сосновых борах, где наблюдается повышенная концентрация фитонцидов. Вдыхание такого воздуха очень полезно при заболеваниях дыхательной системы инфекционной природы (когда возбудителями являются бактерии, грибы).
Значение голосеменных
Трудно переоценить значение голосеменных для человека, они очень важны. Голосеменные - источники высококачественной древесины, продуктов ее переработки. Являются звеном в цепи питания (продуцентами), основой многих биоценозов. Хвойные растения в больших количествах выделяют фитонциды, имеющие медицинское значение. Из смолы хвойных получают канифоль, скипидар, лаки. Кедровых орехи - это семена нескольких видов растений из рода сосна, которые употребляют в пищу.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Читайте также: