Необходима ли вода для оплодотворения голосеменных растений

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Голосеменные растения являются самыми древними представителями семенной флоры на планете. Их появление стало серьезным событием в эволюции растительного мира. Сегодня они продолжают играть значимую роль в живой природе. В шестом классе изучается схема размножения голосеменных растений. Также школьникам на уроке следует познакомиться с отличиями этого вида от покрытосеменных (цветковых) культур.

Возникновение голосеменных растений

Ученые считают, что голосеменные являются потомками разноспоровых папоротников. Бесполые органы размножения этих растений называются спорангиями, а их группы – сорусами. Располагаются эти органы на листьях. Созревшие споры высыпаются и разносятся водой и ветром. Оказавшись в благоприятных условиях, они прорастают в заросток, в котором образуются два типа половых клеток:

При этом споровые растения могут размножаться лишь при наличии воды, благодаря которой сперматозоид способен подплыть к яйцеклетке и оплодотворить ее.

В засушливую палеозойскую эру растения были вынуждены приспосабливаться к новым условиям жизни. В результате споры перестали опадать, и в них начали формироваться мужские половые гаметы или пыльца. Обладая небольшими размерами, гаметы могли разноситься ветром, поэтому вода для расселения папоротников уже была не нужна. Постепенно они эволюционировали в голосеменные, которые размножаются с помощью семян.

Особенности размножения

Семяпочки с развивающимися в них семенами располагаются открыто. Для них в строении растения не предусмотрено специальных закрытых вместилищ, завязь также отсутствует. По сравнению с высшими споровыми голосеменные растения являются следующим шагом эволюции. Их жизненный цикл можно рассмотреть на примере сосны.

Он состоит из двух чередующихся поколений:

бесполого (спорофита),
полового (гаметофита).

Женские шишки

Они появляются на том же растении, что и мужские, но отличаются красноватым цветом. Шишки этого типа состоят из стержня, на котором находятся две чешуйки, — семенная и закрывающая. Первая представляет видоизмененный побег, а вторая — лист. На верхнем основании семенной чешуйки расположены 2 семязачатка.

В женских стробилах каждая чешуйка сопоставима с целой шишкой. В семязачаток входят следующие элементы:

фуникулус — семяножка, соединяющая семязачаток с чешуйкой,
нуцеллус — расположен в центре семяпочки и выполняет функции мегаспорангии,
интегумент — покров семязачатка, который в зрелом семени превращается в кожуру.

Рядом с вершиной чешуйки расположен пыльцевход.

Процесс оплодотворения

Внутри семязачатка расположен зародышевый мешочек, проходящий несколько стадий развития. Когда пыльца попадает на пыльцевход, он прорастает к архегонию. В этом образовании находится яйцеклетка. В каждом семязачатке расположены две архегонии, но оплодотвориться может лишь одна.

Во время прорастания пыльцевхода в пыльцевых зернах развиваются 2 спермия. После созревания они начинают перемещаться по пыльцевой трубке. Когда один из них достигает яйцеклетки, происходит оплодотворение голосеменных. При объединении двух половых клеток образуется зигота — зародыш семени. Семязачаток превращается в семя.

У сосны семена созревают в течение двух лет. В это время шишки постепенно меняют окрас и одревесневают. Их чешуйки размыкаются, затем семена высыпаются на землю. Именно так происходит размножение голосеменных, если описать его кратко. При необходимости для лучшего понимания темы можно посмотреть видеоурок.

Значение голосеменных сложно переоценить. Эти растения составляют треть всех лесов планеты и принимают активное участие в обновлении атмосферы. Древесина хвойных пород деревьев нашла широкое применение в различных сферах жизнедеятельности человека. Ценятся они и в медицине, так как выделяют фитонциды — особые вещества, способные очищать воздух от различных болезнетворных микроорганизмов.

В данной статье мы расскажем кратко о размножении голосеменных растений, об их особенностях и видах. Материал поможет вспомнить и закрепить знания по биологии, изученные в 6 классе, подготовиться к проверочной работе по теме или подготовить дополнительную информацию к уроку.

Схема размножения голосеменных растений

Основным способом размножения голосеменных растений является размножение семенами. Вегетативный способ встречается достаточно редко и практически не используется для распространения данных видов растительного царства.

От покрытосеменных видов они отличаются тем, что не имеют такого органа, как цветок, и не образуют вокруг семени плода.

Схему размножения голосеменных растений демонстрируют, в основном, на примере сосны. С наступлением весны на ветвях этого дерева образуются шишки двух видов:

мужские– имеют зеленовато-жёлтый цвет, располагаются у основания молодого побега;
женские– имеют красноватый оттенок, находятся на вершинах веток.

По своему строению шишка имеет ось и прикреплённые к ней чешуйки. В женском организме на каждой чешуйке созревают два семязачатка, внутри которых находятся яйцеклетки. В мужской шишке образуются два пыльцевых мешочка, в которых зреет пыльца.

которые читают вместе с этой

Рис. 1. Строение женской шишки.

После созревания она высыпается и вместе с ветром разносится на большие расстояния. Попадая на женскую шишку, происходит опыление, в результате которого шишка закрывается и склеивается смолой. Внутри неё пыльца начинает прорастать в пыльцевую трубку, в которой созревают спермии. Этот процесс занимает около года. За это время подготавливаются два спермия, один из которых сольётся с женской яйцеклеткой, а другой погибнет. В результате слияния женских и мужских гамет происходит созревание семени.

Рис. 2. Схема размножения сосны

Образование пыльцевой трубки имеет большое значение в приспособленности голосеменных растений к условиям существования в наземном пространстве.

Развитие семени

После оплодотворения из зиготы начинает развиваться зародыш, а из семязачатка формируется семя.

Зигота содержит диплоидный набор хромосом. Зародыш, который образуется из зиготы, сочетает в себе признаки как отцовского, так и материнского организма. Вокруг него располагаются питательные вещества, которые необходимы для роста и развития. Снаружи находится защитная оболочка, которая оберегает внутреннее содержимое от воздействий окружающей среды. Зародыш со всеми образованиями (корешки, почечки, стебельки, семядоли) называют семенем.

Созревание семени занимает приблизительно полтора года. Изначально зелёные шишки со временем начинают деревенеть и приобретают коричневый цвет. Шишка с созревшими семенами раскрывается, и они выпадают наружу. Раскрытие происходит через 2–3 года после опыления. У сосны для их распространения имеются крылышки, которые легко подхватываются ветром и разносятся на более дальние расстояния.

В отличие от папоротников и мхов для оплодотворения голосеменным растениям не нужна вода. Это объясняет их широкое распространение на планете.

Сосновые шишки обычно небольшого размера 4–5 сантиметров, еловые длиннее – 10–15 сантиметров. В отличие от сосны, созревание семян у ели происходит осенью того же года, что и опыление. В конце зимы – начале весны они высыпаются и разносятся по окрестностям. Семена сибирской сосны (кедра) называют кедровыми орешками, их употребляют в пищу.

Рис. 3. Разновидности шишек.

Что мы узнали?

Основным способом размножения голосеменных растений является размножение семенами. Для этого на деревьях и кустарниках формируются шишки двух видов (мужские и женские). В мужских организмах зреют пыльцевые зёрна, которые ветром переносятся в женские шишки. После попадания пыльцы шишка склеивается и начинается процесс созревания семени. Весь процесс от опыления до созревания длится около 18 месяцев. Созрев, шишка раскрывается, и семена высыпаются наружу. Отличительной чертой голосеменных растений от цветковых представителей является то, что их семя не защищено околоплодной оболочкой. Поэтому отдел данных растений и получил такое название – голосеменные.

Голосеменные растения — древняя группа семенных растений, появившаяся примерно 370 млн лет назад.

Отличительная черта

Семяпочки, а затем и развивающиеся из них семена не имеют, в отличие от покрытосеменных, замкнутого вместилища. Завязь обычно имеет вид простой чешуи, на которой сидит одна или несколько семяпочек; иногда же и эта чешуя не развивается.

Голосеменные включают более 1100 современных видов.

Все голосеменные – деревья либо кустарники, нередко достигающие огромных размеров. Одни голосеменные сильно ветвятся и несут множество мелких (нередко чешуевидных) листьев. Другие разветвлены слабо и имеют крупные перистые листья .

Классификация голосеменных

Современная классификация голосеменных:

Класс Гинкговые (Ginkgoopsida)
Класс Гнетовые (Gnetopsida)
Класс Саговниковые, или Цикадовые (Cycadopsida)
Класс Хвойные (Pinopsida)
Класс Цветковые (Покрытосеменные) (Magnoliopsida)

Размножение голосеменных

Голосеменные — разноспоровые растения (мужские — микроспоры, женские-мегаспоры). Процесс оплодотворения у голосеменных в отличие от бессемянных высших растений не зависит от воды.

Строение семян

Микроспоры (мужские споры 1n) у семенных растений развиваются в пыльцевом мешке и называются пыльцевыми зёрнами или пылинками. Они переносятся на женский гаметофит , как правило, при помощи ветра, прорастая внутрь после попадания на мегаспорангий. Внутри мегаспорангия, называемого семязачатком, развивается мегаспора (женская спора 1n); после оплодотворения мужской гаметой семязачаток превращается в семя (2n). Женский гаметофит, конечно, в очень большой степени зависит от родительского растения, однако в значительно большей степени, чем гаметофит папоротника, устойчив к обезвоживанию. Питательный запас, окружающий семя, используется зиготой при прорастании; семена могут оставаться в состоянии покоя до тех пор, пока не наступят благоприятные условия. Плоды не образуются, но у семени могут развиваться различные приспособления, облегчающие их распространение.

Семя развивается на поверхности семенной чешуи. Оно представляет собой многоклеточную структуру, объединяющую запасающую ткань — эндосперм , зародыш и специальный защитный покров (семенную кожуру). До оплодотворения в центральной части семезачатка имеется нуцеллус, который постепенно вытесняется эндоспермом. Эндосперм гаплоидный и образуется из тканей женского гаметофита.

У саговников и гинкго наружный слой семенной кожуры (саркотеста) мягкий и мясистый, средний слой (склеротеста) твердый, а внутренний слой (эндотеста) к моменту созревания семени пленчатый. Семена распространяются различными животными, которые поедают саркотесту, не повреждая склеротесты.

У тисса и подокарпуса семена окружены мясистым ариллусом — сильно видоизмененной чешуей женской шишки. Сочный и ярко окрашенный ариллус привлекает птиц, которые распространяют семена этих хвойных. Ариллусы многих видов подокарпуса съедобны и для человека.

Значение голосеменных

Значение голосеменных в природе велико. Они, как и все растения, выделяют кислород и поглощают углекислый газ, а также образуют органическое вещество. Образуя леса, часто в холодных регионах (тайга), они создают места обитания и пищу для многих животных. Голосеменные образуют как чисто хвойные леса, так и смешанные (совместно с покрытосеменными растениями-деревьями).

Хвойные на склонах рек и оврагах предохраняют почву от размывания. Сосна выделяет так называемые фитонциды, которые убивают вредные микроорганизмы. Весной хвойные леса задерживают таяние снега. В результате почва получает много влаги. Также хвойные леса ослабляют силу ветров, поглощают шумы, закрепляют песчаные почвы.

Человек широко использует древесину хвойных растений для строительства, изготовления мебели, как топливо. Хвойные являются сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности. Древесина лиственницы устойчива к гниению, она отличается долговечностью и прочностью. Лиственница растет на больших территориях в тайге. Красотой отличается древесина тисса и кипариса. Самой ценной древесиной является секвойя (красное дерево).

Из древесины ели изготавливают бумагу. Кедровая древесина используется для изготовления музыкальных инструментов. Хвойные используются в химической промышленности. Из них получают скипидар, канифоль, спирт, лаки, пластмассы, искусственный шелк и др.

Некоторые хвойные играют роль декоративных растений.

Перед вами список вещей из определенных материалов, в состав которых либо входят сами живые организмы и их части, либо продукт приготовлен при помощи живых организмов (обозначены буквами). Во втором столбце даны зашифрованные описания этих живых организмов (обозначены цифрами).

Описания каких организмов даны цифрами? Как их используют при приготовлении материалов? Одному организму могут соответствовать несколько описаний!
Установите соответствие между пунктами первого и второго столбца. Обратите внимание на то, что одной вещи может соответствовать несколько организмов и наоборот.

Организмы, которые могут случайно попасть в материал, не указывайте!

При выполнении задания важно сразу соотнести живые объекты, из которых приготовляют определенные вещи и материалы, и их зашифрованные описания.

Венчик - совокупность лепестков цветка, составляющих внутреннюю часть двойного околоцветника.

Цветок - сложный орган семенного размножения цветковых (покрытосеменных) растений.

'>цветок пятичленный. Из всех представленных материалов только льняная олифа приготовляется из семян льна — растения с голубыми цветками. Правильный ответ – Лён. Соответствие: 1 – Ж.

2. Эти вымершие автотрофы были споровыми. Из всех предметов и материалов только мел и графит могут быть продуктом, полученным из вымерших организмов. Из них только графит определённого происхождения является продуктом метаморфизации остатков фотосинтезирующих споровых организмов: папоротников, хвощей и плаунов. Соответствие: 2 – Е.

3. Глаза этих организмов состоят из отдельных фасеток (омматидиев). Этот признак характерен для насекомых. В левом столбце есть два материала, получаемых от насекомых: шёлк и проволис. Таким образом, в описании зашифрованы тутовый шелкопряд и пчела. Соответствие: 3 – А, И.

4. Эти гетеротрофные организмы имеют четырёхкамерный желудок, три из пяти пальцев конечности у них недоразвиты. Строение сердце позволяет сказать, что это – либо птицы, либо млекопитающие. Четырёхкамерный желудок характерен для некоторых представителей Парнокопытных. Он состоит следующих отделов: рубца, сетки, книжки и сычуга. Строение конечностей также соответствует Парнокопытным. Наиболее вероятно, что дано описание коровы. Из соединительных тканей получают желатин, который используется для производства желатиновых фотографических пластинок. Соответствие: 4 – Г.

5. Это тропическое растение содержит во всех своих частях млечный сок. Из млечного сока получают натуральный каучук. Поэтому может быть зашифровано самое распространённое каучуконосное растение – гевея бразильская. Правильным может быть также ответ фикус эластичный [его используют как каучуконос в Индии]. Соответствие: 5 – Б.

6. Это растение имеет

Плод (в ботанике)- конечный этап развития цветка, видоизменённого в процессе двойного оплодотворения; генеративный орган покрытосеменных растений, который служит для формирования, защиты и распространения заключённых в нём семян.

">плод – коробочку с семенами, покрытыми густыми волосками. Таким троением обладает коробочка хлопчатника, а волоски, развивающиеся на семенах, используют для производства хлопачтобумажной ткани. Соответствие: 6 – В.

7. Это автотрофные организмы, в жизненном цикле которых преобладает

Спорофит — диплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле растений и водорослей, развивающаяся из оплодотворённой яйцеклетки или зиготы и производящая споры.

Гаметофит - гаплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле высших растений и водорослей.

'>гаметофит можно разглядеть только под микроскопом. Под это описание подходит довольно большой спектр растений. Это Цветковые (Покрытосеменные) и Голосеменные растения. Перечислим цветковые расетния, участвующие в производстве материалов. Тутовое дерево (шелковица) — пища для тутового шелкопряда. Гевея бразильская –каучуконос. Хлопчатник – источник ваты и хлопчатобумажных тканей. Осина – источник мягкой древесины, удобной для отачивания карандашей. Лён – источник льнаяной олифы и льняных тканей. Тополь, берёза и другие деревья, дающие смолистые выделения – с них пчёлы собирают материал, который перерабатывается в прополис. Из Голосеменных ель используют в производстве бумаги. Соответствие: 7 – А, Б,В, Д, Е, Ж, И.

Организм - живое тело, обладающее совокупностью свойств, отличающих его от неживой материи, в том числе обменом веществ, самоподдерживанием своего строения и организации, способностью воспроизводить их при размножении, сохраняя наследственные признаки.

'>организм в личиночной стадии имеет грызущий ротовой аппарат. Такой ротовой аппарат характерен для гусениц, который у

Имаго - взрослая стадия индивидуального развития насекомых и некоторых других членистоногих животных со сложным жизненным циклом.

Метаморфоз - видоизменение, превращение, переход в другую форму развития с приобретением нового внешнего вида и функций.

'>метаморфоз . У пчёл – грызуще-лижущий аппарат, сохраняющийся во взрослом состоянии. Таким образом, был зашифрован тутовый шелкопряд. Соответствие: 8 – А.

Простейшие (Protozoa) - тип одноклеточных животных.

'>одноклеточные гетеротрофы имеют раковины и ловчую сеть из специализированных ложноножек. Речь идёт о фораминиферах, раковины которых образовали залежи мела. Соответствие: 9 – З.

pазбирался: Надежда | обсудить разбор | оценить

Задание EB2718D Какой хромосомный набор характерен для клеток чешуек мужской шишки и микроспоры ели? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.

1) в клетках мужских шишек диплоидный набор хромосом — 2n;

2) в мужской споре (микроспоре) гаплоидный набор хромосом — n;

Так как диплоидные шишки развиваются из диплоидного спорофита, то делаем вывод о том, что происходит митотическое деление .

3) мужские шишки развиваются из диплоидных клеток спорофита (взрослого растения) в результате митоза ;

Так как гаплоидная спора образуется из диплоидных клеток шишек, то делаем вывод о том, что произошел мейоз.

4) мужская спора образуется из клеток спорангия в шишках в результате мейоза.

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Биологическое преимущество семени. Как и спора, семя служит для размножения и расселения по земной поверхности. Но спора состоит из одной единственной клетки, практически не содержит запаса питательных веществ. Прорасти спора может, только если ей посчастливится попасть в благоприятные условия. Поэтому все споровые растения производят миллионы спор, но лишь небольшая часть из них прорастает.

Семя имеет гораздо больше шансов выжить. Оно состоит из многочисленных клеток, которые определённым образом организованы: из зародыша, эндосперма и семенной кожуры. Следовательно, в семени, в отличие от споры, есть запас питательных веществ, который поддержит молодое растение, пока оно не сможет существовать самостоятельно.

От внешней среды зародыш в семени защищён семенной кожурой. Зародыш состоит из зародышевых органов: корня, почки и листьев – семядолей. Новое растение – зародыш – образуется внутри семени ещё на материнском растении. Следовательно, семя – более надёжный орган расселения и размножения, чем спора. Как только семя прорастает, быстро развивается корень, который укрепляет его в почве, расправляются многочисленные семядоли и растение начинает самостоятельную жизнь.

Размножение голосеменных. Рассмотрим, как размножаются голосеменные на примере самого многочисленного современного рода – сосна.

Весной на молодых побегах сосны образуются мужские и женские шишки. Каждая шишка имеет ось и отходящие от неё чешуи. Мелкие жёлтые мужские шишки расположены у основания побега группами. На нижних сторонах чешуй шишек развиваются по два пыльцевых мешочка, в которых формируется пыльца.

Красноватые женские шишки располагаются на верхушках побегов. На верхних сторонах их чешуй образуется по два семязачатка. Благодаря двум крупным пузырькам, наполненным воздухом, пылинки сосны очень лёгкие. Они легко переносятся ветром даже на сотни метров. Как только пылинки попадают на лежащие открыто семязачатки, чешуи женских шишек смыкаются и склеиваются смолой. В это время семязачатки ещё не созрели и были не готовы к оплодотворению.

Летом следующего года женские шишки зеленеют и увеличиваются в размерах. Только в это время в семязачатках формируется яйцеклетка и запасающая ткань – эндосперм (у цветковых энодосперм развит лучше, так как образуется в результате двойного оплодотворения).

Спермии по пыльцевой трубке попадают к яйцеклетке, и происходит оплодотворение. Семязачаток превращается в семя, состоящее из зародыша, эндосперма и семенной кожуры с плёнчатым крылышком.

Созревают и высыпаются семена через полгода после оплодотворения, то есть в конце зимы. В это время женская шишка вырастает до 4–6 см, приобретает бурый цвет. Её чешуи раздвигаются и становится видно, что семена лежат открыто у основания чешуй. Высыпающиеся семена подхватывает ветер и уносит далеко от материнского растения. Семена падают на снег, а после его таяния попадают в почву и прорастают. У ели опыление, оплодотворение и формирование семени происходит за один год. Осенью того же года семена созревают.

Важнейшим биологическим преимуществом голосеменных является семенное размножение. Оплодотворение происходит без помощи воды, что помогает приспособлению к жизни в наземно-воздушной среде. Зародыш развивается внутри семени на материнском растении. Он хорошо защищён и имеет запас питательных веществ. Семя, как и у цветковых растений, состоит из семенной кожуры, эндосперма и зародыша. Но, в отличие от цветковых, семена лежат открыто на чешуях женских шишек. Эндосперм образуется в семязачатке, а не в результате двойного оплодотворения. Голосеменные не имеют цветков и плодов.

Читайте также: