У голосеменных растений в отличие от папоротников не происходит
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Папоротники и голосеменные растения – это таксономические единицы, принадлежащие высшим растениям. В разные геологические периоды они становились титульными растениями на Земле, поэтому сегодня их останки являются кладезем палеонтологической информации. Без одного из этих растений никогда бы не образовались запасы нефти и угля в земных недрах, а без какого-то из них не смогли бы сформироваться высшие покрытосеменные растения, являющиеся основой питания Homo sapiens.
Определение
Голосеменные – это огромная группа растений, которая отличается тем, что их семена лишены замкнутого вместилища.
Папоротники – это растения, принадлежащие к отделу Папоротниковидных царства Растений.
Сравнение
Голосеменные растения появились в конце девона. На сегодняшний день на Земле существует около 1000 видов этих организмов. Все они объединены в 4 отдела – гинковые, гнетовые, саговниковые и хвойные.
Представители голосеменных
Папоротники появились на Земле в начале девонского периода. В конце палеозоя – начале мезозоя они доминировали в растительном мире планеты. А вот голосеменные сегодня преобладают в зеленой массе планеты.
Главной характеристикой голосеменных растений является семя. Семяпочки этих организмов не покрыты замкнутым вместилищем, а, трансформировавшись в семена, открыто лежат или крепятся к чешуйкам шишки, которые есть у всех представителей группы.
Папоротники размножаются спорами или вегетативно. Для них характерно чередование полового и бесполого поколения с преобладанием поколения споротофита.
Большинство голосеменных являются вечнозелеными растениями, произрастающими исключительно в виде деревьев. Их листья имеют вид хвои, длинной или короткой, трех-, четырехгранной, круглой или плоской.
У папоротников формируются перволисты – вайи, представляющие собою систему стеблей, объединенных в горизонтальной плоскости.
Домашний папоротник Нефролепис
Папоротники считаются прародителями голосеменных растений, а голосеменные растения являются предтечей покрытосеменных.
- Папоротники размножаются спорами, а голосеменные – семенами.
- У папоротников вырастают вайи, а у голосеменных — иглы.
- Папоротники появились на Земле раньше, чем голосеменные растения.
- Голосеменные растения сегодня являются основными лесообразующими породами на планете и основными производителями кислорода, а папоротники были самыми распространенными растениями на планете в палеозойской-мезозойской эрах.
- Голосеменные – это деревья, а папоротники могут быть как травянистыми, так и древесными формами.
- Большинство голосеменных – вечнозеленые растения, а папоротники умеренных широт в холодный период времени теряют зеленую массу.
- Голосеменные – это однодомные растения, а папоротники – двудомные.
(10 оценок, среднее: 4,60 из 5)
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.
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.
Главное отличие голосеменных растений от споровых — размножение семенами . Семена этих растений не защищены околоплодником, так как у них плод не образуется .
Рассмотрим как происходит размножение у сосны. К концу зимы на деревьях появляются шишечки двух видов. Мужские зеленовато-жёлтые шишки располагаются группами у основания молодых побегов. Женские шишки красноватого цвета располагаются на верхушках побегов.
Шишка представляет собой видоизменённый побег. В ней есть ось и чешуи. На каждой чешуйке женской шишки располагаются два семязачатка . В них образуются яйцеклетки .
В мужских шишках формируются пыльцевые мешочки . Внутри каждого пыльцевого мешочка образуются микроскопические пыльцевые зёрна. Лёгкая пыльца разносится ветром. Часть пыльцевых зёрен попадает на семязачатки. Этот процесс называется опылением . После опыления начинается процесс оплодотворения. Он происходит не сразу.
Сначала женские шишки закрываются и склеиваются смолой. Пыльца внутри шишек начинает прорастать, у неё появляется длинная тонкая пыльцевая трубка . В трубке образуются спермии — мужские половые клетки.
Способность голосеменных образовывать пыльцевую трубку, осуществляющую доставку неподвижных мужских гамет (спермиев) к яйцеклетке, — прогрессивный биологический шаг в эволюции растений, обусловленный жизнью в наземно-воздушной среде.
В закрытых шишках через некоторое время происходит оплодотворение. Из образовавшейся зиготы формируется зародыш, а из семязачатка образуется семя. Семена голосеменных растений имеют эндосперм, образованный запасающей тканью. В нём содержатся питательные вещества.
Результатом размножения у голосеменных является образование семян, в которых имеется зародыш и запас питательных веществ для его развития. Зародыш и эндосперм защищены от неблагоприятных воздействий семенной кожурой.
Читайте также: