Голосеменные, подготовка к ЕГЭ по биологии

Голосеменные

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

Деревья и кустарники

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

Семя голосеменных состоит из:

Семенной кожуры

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).

Запас питательных веществ

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.

Голосеменные растения – особенности строения, размножение, примеры

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.

Голосеменные растения

Голосеменные растения – это достаточно старая группа растений (в большинстве – вечнозеленых), появление которых относится к верхнему девону (практически 400 млн. лет назад). Ориентируясь на название, можно понять, что оно указывает на основной отличительный признак это группы: на противовес от покрытосемянных, их семечки (а после – уже и семена) не имеют замкнутого вместилища, привычного для всех растений. Т.е. их семена открыто располагаются на поверхности чешуек.

И именно семена, их наличие, являются огромным преимуществом этой группы перед теми же споровыми, ведь семена обладают запасом полезных веществ, а сам зародыш, располагающийся внутри семечки, отлично защищен от влияний внешней среды.

Описание голосеменных

Отдел голосеменных растений – древние высшие семенные виды. Их расцвет наблюдался около 200 миллионов лет назад – на тот момент они были властелинами наземных растений планеты. Их семена не имеют закрытой оболочки: завязь таких растений имеет вид обычной чешуйки, на которой располагаются семечки (одна или несколько). Эта группа растений довольно обширная – она включает в себя около 1100 самых различных видов растений, почти 90 родов и 14 семейств.

Интересно, что понятие «gymnospermae» был предложен еще двести лет назад (1825 год) шотландцем Броуном (именно он был открывателем известного «броуновского» движения). Он впервые обнаружил и описал значимые различия между двумя отделами растений – голосеменными и покрытосеменными. А термин «голосеменные» был введен, скорее всего, профессором Бекетовым.

Классы голосеменных

Современные голосеменные растения имеют в основном древесную форму, в исключительных случаях – кустарниковую или лиановую. Причем травянистые растения в этой группе отсутствуют.

И основным отличием этой группы растений является листва, которая выделяется не только по форме и объемам, но и другими морфологическими и анатомическими характеристиками. У большинства видов хвоя игловидная или чешуевидная.

Голосеменные, которые насчитывают более чем тысячу видов, получили распространения по всей земной поверхности и на всех континентах (за исключением Антарктиды). Их важная средообразующая роль играет значительную функцию в экосистеме знаменитых хвойных лесов равнин умеренной зоны, которыми знаменито северное полушарие. И не только здесь – но и в лесном поясе любой из широт.

Современная систематика подвергает жестким сомнениям вопрос единства происхождения растений этого отдела. Сейчас голосеменные – это группа несистематизированных специализированных отделов растений:

гинкговые;
гнетовые;
саговниковые;
хвойные.

Сюда относят и несколько вымерших групп:

бенеттитовые;
папоротники семенного типа.

Гинкговые

В основной своей части гинкговые – это остатки растений, которые господствовали на планете в период мезозойской эры. На удивление, они пережили динозавров, и сохранились в отдаленных местах планеты.

Единственный из дошедших до нас представителей этого класса – гингко двухлопастный, имеющий распространение лишь в отдельных районах Китая. Его оригинальная листва получила популярность в садах субтропиков и парках. Нужно подчеркнуть, что все остальные представители указанного вида вымерли еще во время Ледникового периода.

Гнетовые

Гнетовидные, образующие отдел, входящий в надотдел голосеменных, имеют в своем составе один лишь класс – оболочкосеменные или гнетовые. Сюда входит несколько семейств этого вида:

гнетовые;
эфедровые;
вельвичиевые.

Этот отдел приближен к саговникам, если опираться на его жизненный цикл, однако характеризуется более сложной системой репродуктивных органов. Именно благодаря ей этот отдел можно смело приблизить к цветковым группам.

Единственных род в семействе гнетовых – это гнетум, и он состоит из более четырех десятков видов деревьев. Известнейших из них, гнетум гнемон, выращивается на территории Юго-Восточной Азии, благодаря его съедобным плодам и отличается наличием сосудистой системы.

Саговниковые (цикадные)

Саговники еще 60 миллионов лет назад образовывали огромные территории лесов, а сейчас распространены лишь в тропиках. Обычно саговниковые напоминают пальмы – главным образом, по своей высоте (до 15 м.).

Они отличаются толстым стволом, который окружен панцирем из оснований уже отмершей листвы. Их листва обладает двумя особенностями:

улиткообразная форма почки;
наличие единственной средней жилки, которая не является разветвленной.

Растения являются двудомными, но женские особи не образуют компактных стробилов. И для саговниковых, и для гингковых характерным признаком является наличием подвижными сперматозоидами – и это признается примитивной характеристикой.

Хвойные

Хвойные – это самые распространенные среди голосеменных; их можно встретить и в умеренной, и в субтропической климатической зоне. Как правило, у них отсутствует сосудистая система, однако имеются трахеиды, ведь эти растения характеризуются обильным выделением смолы и формированием смоляных ходов.

Листья этой группы растений превратились в хвоинки, обладающие уменьшенной листовой пластинкой с загнутыми краями и желобком с малочисленными устьицами. Такая хвоинка помогает сократить испарение воды – и это помогло хвойным ассимилироваться и в субтропиках, и в северных районах.

Именно к этому виду относят и самые высокие деревья на планете – секвойи. Их высота порой достигает сотни метров, а ширина – до 12 метров. Удивляет и их возраст – более нескольких тысяч лет. По некоторым данным, их срок жизни может превышать и 6 тысяч лет – но эти сведения не подтверждены научно.

Признаки голосеменных

Из современных видов голосеменных растений наиболее широкую известность получили хвойные, которые распространены на территории многих стран, в т.ч. и нашей: сосна, кипарис, пихта, можжевельник, ель.

Главный признак таких растений – это хвоя: узкие, игольчатые листья, характерные для большинства хвойных. Такие листья обладают плотной кожицей, которая покрыта особым восковидным веществом. Именно поэтому такие растения отличаются плохой испаряемостью воды, и, с другой стороны, отличной приспособленностью к самым различным неблагоприятным условиям.

К основным признакам растений группы голосеменных можно отнести:

размножение семенами;
отсутствие плодов;
распространенность древесных или кустарниковых форм;
особая форма листьев: игольчатые или чешуевидные, обычно – вечнозеленые;
отсутствие сосудистой системы;
процесс оплодотворения обеспечивается с отсутствием водной среды;
разделение на мужские и женские растения.

Именно наличие семян послужило значительным эволюционным рывком, который позволил голосеменным растениям использовать свои существенные преимущества. Среди таких растений сохранилось достаточное количество древних видов: к примеру, наиболее важные и значимые из них – это хвойные.

Развитие голосеменных растений

Половое развитие голосеменных знаменуется образованием семян, которые обычно состоят из нескольких составляющих:

зародыш, образующийся внутри семени;
эндосперма;
семенная кожура.

Немаловажным фактом является то, что вегетативный способ размножения у растений этого отдела встречается крайне редко.

Особенности голосеменных

Взрослые растения голосеменных можно назвать спорофитом, т.е. имеет место развитие спор, которые созревают в спорангиях, расположенных в женских шишках. Весной мужские споры высыпаются и опыляют женские шишки – они включают воздухоносные клетки и очень легко переносятся ветром.

Женские шишки характеризуются более интенсивной окраской красного цвета, и их споры не вылетают, а прорастают в шишке, внутри спорангиев. Таким образом проросшая спора женского пола формирует заросток, снабженный двумя архегониями – так называемый гаметофит. Мужской гаметофит представляет собой пыльцу (как в случае с сосной) – из ее клетки и обазуются спермии, или мужские гаметы.

Характеристики голосеменных

К общей характеристике растений этого отдела можно отнести:

возникновение поздние эпохи карбона (почти 320 миллионов лет назад);
массовое распространение (практически во всех широтах) ввиду приспособленности к ограниченности в водных ресурсах;
размножение семенами (что является существенным преимуществом);
формирование жизненного цикла, опираясь на диплоидный спорофит;
наличие многоклеточных половых органов женского типа (т.н. архегоний), находящихся в семязачатке. А мужской орган – гаметофит – представлен в виде пыльцевого зерна;
характеризуются наличием камбия с долгим функциональным циклом, формирующим древесину и луб, или ксилему и флоэму – причем древесина отличается высокой механической прочностью за счет накопления лигнина;
стержневая корневая система с главным корнем – и ее использование позволяет вырастать крупным формам деревьев;
преобладание древесных жизненных форм – в том числе и достаточно специфических (к примеру, как у вельвичии удивительной);
расположение побегов в моноподиальном порядке (у большинства растений отдела), т.е. работа одной верхушечной меристемы.

Размножение голосеменных растений

Главный признак, который отличает голосеменные растений от других – это система размножения, конкретно – наличия семян. В отличие от привычным всем цветковых растений, голосеменные не формируют плод.

Весной на растениях созревают два вида шишек – женских, располагающихся на вершине, и мужских, собранные у оснований побегов. Шишка состоит из оси и чешуи: на женских шишках формируются два семязачатка с гаметами, или яйцеклетками.

Мужские шишки снабжены несколькими пыльцевыми мешочками – и из них пыльца разносится ветром и оплодотворяет женские шишки. После процесса опыления чешуи смыкаются и склеиваются.

Строение голосеменных

Все растения отдела голосеменных обладают древесной или кустарниковой формой. Некоторые из них сильно ветвятся и образуют большое количество мелких листьев в основном чешуевидной формы. А другие не отличаются большой ветвистостью и формируют крупные листовые формы.

Большинство голосеменных не формируют сосудистую систему в ксилеме и клетки-спутницы – во флоэме. Зато все они характеризуются сложной тканевой структурой, в отличии от папоротникообразных.

Споры

Голосеменые – это растения с разными спорами, причем микроспорофиллы существенно отличаются по форме и строению от макроспорофилла. Как правило, у этих растений они находятся на стробилах – коротких побегах.

Микроспоры получили название пылинки – и формируются в пыльцевом мешке; ветер переносит их на женский гаметофит, где они прорастают в мегаспорангии, или семязачатке. Там развивается мегаспора – и после оплодотворения семязачаток формирует семя. Питательный запас в семени усваивается зиготой при прорастании – и, самое интересное, что семена могут быть в состоянии покоя до момента наступления необходимых условий.

У голосеменных растений не образуются плоды, но зато их семена формируют самые разные приспособления для облегчения процесса их распространения.

Стебель

Голосеменные растения (в т.ч. и хвойные) обладают формой деревьев либо кустарников – и стебли этих растений характеризуются анатомически сплошным строением (не пучковым).

Отличительной особенностью стеблей растений этого отдела – это наличие смолоотделительной системы: обычно она формируется большим количеством разветвленных смоляных ходов в самых разных зонах стебля (как правило – сердцевина и сердцевинные лучи).

Именно эта черта и является специалитетом голосеменных – смола помогает устойчивости растений против инфекций.

Листья

У большинства растение отдела голосеменных листву формируют иголки, каждая из которых существует несколько лет. Благодаря этому уменьшена площадь листа, доступная к фотосинтезу, но одновременно с этим (и основываясь на таком строении) процесс фотосинтеза может продолжаться круглый год. За счет такого строения листвы уменьшается процесс испарения и увеличивается приспособленность растения.

Цветки

Основной признак, который причисляет растение к отряду голосеменных – это полное отсутствие плодов как таковых. Открыто не только располагаются семена – семязачатки тоже в открытом доступе, обычно – на внутренней стороне иголки или в шишке; у таких растений завязь просто отсутствует.

Предками растений этого отдела были папоротниковые, а вот если принимать во внимание новейшие генетические исследования, то возможен вариант, что у них был совсем другой предок.

Ткани

Главными тканями любых растений можно смело называть несколько типов:

образовательные;
основные;
покровные;
проводящие;
механические.

Отдел голосеменных отличается развитием всех типов ткани. В дополнение они обладают фотосинтезирующей и запасающей тканью.

Значение голосеменных растений

Голосеменные растение играют важную роль во всем природном цикле, окружающей среде и жизни человека в целом. Такая основополагающая роль связана с их повсеместным распространением, высокими качествами их древесины и даже питательной ценностью их семян.

Именно растения этого отдела формируют лесные массивы, в условиях которых проходит жизнь многочисленных видов фауны и появляются новые виды флоры.

Именно в таких лесах имеется питательная среда и условия существования многих видов животных. И это, не принимая во внимания способность лесов обогащать окружающую среду и атмосферу кислородов, выполнять очищающие функции через поглощение углекислого газа.

Голосеменные – видео

Bio-Lessons

Образовательный сайт по биологии

Голосеменные растения

Мир растений очень разнообразен. Вы уже познакомились со споровыми растениями, которые размножаются спорами. Теперь перейдем к изучению семенных растений. Размножаются семенные растения с помощью семян, которые являются многоклеточными образованиями, в то время как споры состоят из одной клетки. В семенах содержится много запасных питательных веществ и многоклеточный зародыш. Семена способствуют распространению растений на Земле.

Семенные растения подразделяются на голосеменные (размножаются семенами, но плодов не образуют) и покрытосеменные (семена расположены внутри плода). Свое название голосеменные получили потому, что семена у них образуются не в завязи (цветков и плодов у них нет), а в семяпочках, лежащих на чешуйках шишек (рис. 2). На Земле насчитывается около 600 видов голосеменных растений (рис.1).

Рис.1 Классы голосеменных растений

Особенности строения голосеменных. Размножение семенами является их основным отличием от споровых. Голосеменные растения представлены в основном деревьями и кустарниками, редко — лианы. Травянистых форм нет. Большинство голосеменных растений являются вечнозелеными (покрыты листьями в течение всего года), реже — листопадными (лиственница, гинкго). Основным ныне существующим классом в отделе голосеменных является класс хвойные. Типичные представители класса хвойных: сосна, ель, пихта, можжевельник, лиственница, кипарис и др. Всего их 560 видов. Игловидные листья хвойных растений называют хвоей. Хвоя сохраняется на побегах от 2 до 7 лет. Многие хвойные долговечны, живут сотни лет.

У некоторых листопадных видов (лиственница) хвоя имеет большую площадь и располагается группами. Хвоя секвойи широкая, имеет форму ланцета. У туи довольно широкие чешуйчатые листья. Кедр похож на ель, но его игольчатые листья мелкие, незаостренные, поэтому они не колются. У сосны обыкновенной тонкие заостренные хвоинки располагаются попарно на очень коротких побегах.

Одной из особенностей хвойных растений является то, что в коре, а также в сердцевине ствола у них имеются смоляные канальцы. Клетки и межклеточные пространства коры и сердцевины заполнены смолой и эфирными маслами.

Происхождение голосеменных растений.Голосеменные растения образовались в те далекие времена (около 300 млн. лет назад), когда Земля была покрыта лесами из гигантских папоротников и других споровых растений. В то время образовалась группа папоротников, которые смогли образовывать не только споры, но и семена. Их так и называли семенные папоротники. Сейчас эти растения полностью вымерли. Именно они были предками всех голосеменных.

Сосна обыкновенная — однодомное растение. (Вспомните, что означает этот термин.) Она светолюбива — хорошо растет на освещенных солнцем местах. В лесах сосны растут высокими и стройными, а на открытой местности и в степи у них ствол потолще и высота меньше. Сильно разветвленная корневая система уходит на большую глубину.

Рассмотрим процесс образования семян у сосны. Весной на ее молодых ветках появляются маленькие шишки (рис. 2). Мужские шишки — зеленовато-желтого цвета — собраны тесными грушами у оснований молодых побегов. На чешуях мужских шишек развиваются по два пыльцевых мешочка, в которых созревает пыльца. Красноватые женские шишки расположены одиночно на концах молодых веток тех же деревьев. На чешуйках красноватых шишек развиваются семязачатки, по два на каждой чешуйке.

Рис.2 Ветка сосны обыкновенной с шишками

При разрыве оболочки пыльцевых мешочков созревшая пыльца высыпается, и ее подхватывает ветер. Опыление производят те пылинки, которые попадают па пыльцевходы семязачатков. После опыления семязачатков чешуйки красноватых шишек смыкаются и склеиваются смолой. В пылинках образуются мужские гаметы, а в семязачатках — женские. Оплодотворение происходит в семязачатках. Из зиготы развивается зародыш, из всего семязачатка — семя, после чего размер женских шишек увеличивается, они растут и древеснеют. Сначала они бывают неявными, затем коричневыми. Семена у сосны созревают через полтора года после опыления, а высыпаются из шишек — через два года. Они легко разносятся ветром, потому что оснащены пленчатыми крылышками (рис.3).

Рис.3 Размножение сосны

Зеравшанский можжевельник, или арча, — хвойное вечнозеленое дерево высотой 10-12 м с толстым стволом (рис.4). В Казахстане встречается на юге Каратау и в Таласском Алатау. Арча страдает от пожаров, схода снежных лавин, выпаса скота, в связи с чем занесена в Красную книгу Казахстана. Лучшие арчовые леса охраняются в заповеднике Аксу-Жабагылы. Растет арча очень медленно и в природе живет до 1000 лет.

Рис.4 Можжевельник (арча)

Шишки можжевельника обыкновенного мягкие, шарообразные и похожи на ягоды. Поэтому их называют шишкоягодами. От темно-синего или темно-красного цвета. Мякоть их сладкая и ароматная. Используются в медицине, кулинарии и парфюмерии.

Эфедра (хвойник) тоже относится к голосеменным растениям. По внешнему виду это безлистное растение похоже па хвощ. Достигает высоты 15-40 см. Листья видоизменены в мелкие чешуйки. Фотосинтезируют молодые побеги. Эфедра обладает лечебными свойствами, применяется в медицине.

Стланиковая форма ели Шренка относится к двудомным. Это голосеменной кустарник, является очень медленно растущим горным растением. Ель растет, наклоняясь к земле, поэтому ее называют стелющейся. Толщина основного ствола до 15 см, высота достигает 10 м. Хвоя ели Шренка четырехгранная. Семена не успевают развиваться, поэтому эта ель размножается вегетативным способом. В природе живет до 300 лет.

Значение голосеменных растении. Большинство голосеменных — хвойные растения. Их хорошо развитая, мощная корневая система предотвращает эрозию почв, не допуская смыва ливневыми дождями и сноса ветром плодородного слоя. Хвойные имеют огромное значение как лесообразующие породы. Растущие в лесах ели, сосны, лиственницы, кедры поглощают из воздуха углекислый газ и обогащают его кислородом. Вместе с другими растениями регулируют круговорот воды в природе, образуют органические вещества. Отдых в сосновых или арчовых лесах благотворно влияет на здоровье людей. Ведь хвойные выделяют особые летучие антибактериальные вещества — фитонциды, которые убивают или подавляют рост и развитие других организмов, главным образом — микробов. Ценнейшая древесина хвойных используется в строительстве и служит сырьем для многих отраслей промышленности. Из нее изготавливают бумагу и музыкальные инструменты, получают смолу, дёготь, скипидар, канифоль, древесный уксус, витамин С и мн. др. Семена хвойных употребляют в пищу, получают из них масло.

Отдел голосеменных растений объединяет около 600 видов растений. В отличие от споровых они размножаются семенами. У них не бывает цветков и плодов. Семена располагаются открыто. Большинство голосеменных — хвойные, чаще высокие деревья, редко — кустарники.

В основном голосеменные — вечнозеленые растения, реже листопадные. Их игольчатые листья называют хвоей. У всех хвойных образуется смола. Их шишки бывают мужскими и женскими.

Самое крупное семейство — сосновые. Оно объединяет кроме сосен ель, пихту, кедр, лиственницу и др.

Хвойные имеют огромное значение как лесообразующие породы. Их ценнейшая древесина широко используется, в связи с чем хвойные леса хищнически вырубаются, а восстанавливаются они очень долго. Особенно медленно растет арча. В Казахстане она охраняется в заповеднике Аксу-Жабагылы.

Биологический русско-английский глоссарий

Голосеменные: размножение и развитие

Вы никогда не задумывались, почему на планете господствующее положение занимают растения цветковые, а не голосеменные? Размножение этих организмов является основной причиной эволюционных особенностей и современной ситуации в системе органического мира.

Какие растения относятся к голосеменным

Особенности строения представителей данной систематической группы легко определить по их названию. Действительно, семена голосеменных расположены на чешуйках шишек открыто. Среди этих растений встречаются как вымершие, так и современные виды.

В основном это деревья, но иногда встречаются и кустарники: можжевельник, саговник и др. Своеобразно произрастает вельвичия удивительная. Ее ствол, длина которого превышает метр, полностью погружен в почву. А снаружи видны только два листа. Их пластины имеют внушительные размеры. Ветер разрывает листья вельвичии на длинные полоски, переплетение которых издали напоминает клубок змей.

К признакам Голосеменных также относятся наличие смоляных ходов к древесине и листьев – хвоинок. Практически все они являются вечнозелеными. Исключение из этого правила – лиственница, которая меняет свое “убранство” в течение года.

Большинство представителей голосеменных относятся к классу хвойных. Это ель, сосна, пихта, можжевельник, ягодный тис, кедр, лиственница. Вечнозелеными являются и саговники. Они произрастают в тропических лесах и внешне напоминают пальму. Двулопастной гинкго – эндемик Китая и Японии. Из-за характерного цвета семян его еще называют “серебристым абрикосом”.

Что такое шишка

Именно этот орган является видоизменением побега, с помощью которого происходит размножение голосеменных растений. Многие ошибочно считают, что шишки – это их плоды. Но это утверждение является грубой биологической ошибкой. Дело в том, что плоды – это результат развития цветков. Голосеменные же не имеют этих генеративных органов. Из этого следует, что они не могут формировать и плодов.

Особенности размножения голосеменных

В жизненном цикле данных растений преобладает спорофит, который является бесполым поколением. Это и есть листостебельное растение. На нем формируются как органы спороношения, так и гаметофит. С его помощью происходит половое размножение голосеменных. Гаметофит, или половое поколение, бывает двух видов. Женский развивается внутри семязачатка и состоит из двух архегониев. Мужской гаметофит, или пыльцевое зерно, представлен двумя клетками: половой и пыльцевой трубки.

Жизненный цикл

Рассмотрим поэтапно процесс размножения голосеменных на примере сосны обыкновенной. У этого растения женские и мужские шишки формируются на одной особи. Первые расположены на верхушках побегов, имеют красноватый цвет и чешуйки, плотно прилегающие друг к другу. Мужские шишки серо-желтые. Они формируются в основании молодых побегов. На чешуйках мужских шишек расположены пыльники с пыльцевыми зернами.

Процессу оплодотворения (слияния) гамет предшествует опыление. Во время этого раскрываются чешуйки женских шишек, а семязачатки выделяют клейкую жидкость. С ее помощью удерживается пыльцевое зерно. Далее чешуйки смыкаются, шишка закрывается, и начинается прорастание пыльцевой трубки. Этот процесс продолжается от 12 до 15 месяцев. По мере роста пыльцевой трубки к семязачатку продвигаются два спермия. Один из них оплодотворяет яйцеклетку, а второй погибает. Формирование семян завершается только к окончанию следующего лета.

Размножение голосеменных и покрытосеменных

У всех семенных растений процесс воспроизведения начинается с опыления, а в пыльцевой трубке находятся две мужские гаметы. Но у голосеменных одна из них погибает. Оплодотворение цветковых называют двойным. В ходе этого процесса один сперматозоид сливается с женской гаметой, формируя зародыш. Второй же соединяется с центральной зародышевой клеткой. Результатом этого является эндосперм. Это запасное питательное вещество, которое обеспечивает развитие семени независимо от условий окружающей среды.

Еще одним преимуществом цветковых растений является наличие плодов. Этот генеративный орган защищает семя от механических повреждений, перепада температур, недостатка влаги, осуществляет распространение.

У голосеменных семена из открытых шишек попадают сразу в почву. Приспособлений для защиты зародыша у них нет. А вот для распространения у некоторых из них появились крыловидные образования.

Итак, размножение голосеменных растений имеет ряд отличительных особенностей:

Генеративным органом являются видоизмененные побеги, которые называются шишками.
Внутри женских шишек прорастает пыльцевая трубка, что обеспечивает доставку неподвижных мужских гамет к яйцеклетке.
Эндосперм формируется до оплодотворения.
Семязачатки не защищены от неблагоприятных условий.
Опыление осуществляется ветром.
В процессе оплодотворения участвует один сперматозоид.

Голосеменные растения — общая характеристика и примеры

Растительная природа нашего мира настолько разнообразна, что до сих пор человек открывает новые виды растений. Самые известные и необычные из них – это голосеменные растения.

Их происхождение настолько древнее, что по праву можно назвать растениями динозавров, так как именно этот вид является последователем папоротников.

Краткая характеристика

Голосеменные растения являются вечнозелеными. Однако встречаются особи, которые могут быть листопадными.

Общая характеристика голосеменных растений – они не образуют плодов и цветков в известной форме. Они настолько многообразны, что количество видов скоро перейдет за тысячную отметку.

Основная масса растений этого вида – это деревья. Иногда встречаются кустарниковые формы.

Существует шесть классов этого отдела растений. Два класса, к сожалению, вымерли и только четыре произрастают в разных местах нашего необъятного земного шара.

Голосеменной отдел включает в себя более семисот видов. Основная масса это хвойные деревья.

Особенности строения и признаки

Строение многих голосеменных растений можно узнать по характерным признакам. Они не имеют цветка и впоследствии плода, а имеют шишку, размер и внешний вид которой зависит от размера и принадлежности растения.

Во взрослом состоянии имеют мужскую и женскую шишку.

Мужская шишка похожа на желтую кисточку с пыльцой. А женская шишка имеет другой цвет и похожа просто на почку.

Схему строения данного отряда можно рассмотреть на характерном примере ели:

Ветка с мужскими шишками.
Тычинки.
Женская шишка.
Вызревшая шишка.
Чешуйка женской шишки.
Чешуйка изнутри.
Семена.
Хвоинка.
Молодой росток.
Макушка ростка.

Размножение голосеменных растений

Период размножения отряда этих растений обычно протекает весной, когда созревает мужская шишка. Она в своем пыльцевом мешке концентрирует большое количество пыльцы и с дуновением ветра эти микроскопические частицы взлетают и попадают на женскую шишку того же дерева или соседнего. А некоторые пылинки относятся еще дальше.

От силы порыва ветра зависит и их распространение. Так происходит процесс оплодотворения женской шишки.

Опыленная женская шишка продолжает свой процесс, свой цикл развития. Она созревает вместе с семенами, находящимися в ней. В результате обычно образуется чешуевидный вырост в виде шишки.

Осенью часть семян выпадает на землю. Они так и лежат до осени, дожидаясь весны. Весной семена набухают, образуя зачатки новой жизни.

Семя развивается и в ближайшее время образовывается новый росток, который возможно станет взрослым растением и продолжит свою жизнь.

Примеры голосеменных растений

Представителей данного отряда знают многие. Самые распространенные из них – это ели, сосны и пихты.

Основных представителей голосеменного отряда можно разделить на гнетовых, гингковых, саговниковых и хвойных.

К гнетовым, например, относится вельвичия, которая произрастает в пустыне.

К виду гингко относится единственный представитель с таким же названием — это высокое дерево с подобными вееру ветвями.

Семейство саговников включает в себя различные виды.

По внешности напоминает небольшие пальмы с ветвями в виде птичьих перьев.

И самый большой представитель этого отряда – хвойные деревья. К ним можно отнести: тис, сосну, ель, кедр, пихту, кипарис, лиственницу и других.

Самые древние представители голосеменных это саговниковые, они дошли до нас со времен зарождения жизни на нашей планете.

Покрытосеменные и голосеменные растения — сходства и отличия

Есть общие сходства и различия голосеменных растений от покрытосеменных растений. Рассмотрим эти особенности в таблице.

Наименование	Голосеменной отряд	Покрытосеменной отряд
Наличие корней	+	+
Листья	+	+
Хвоя	+	—
Цветок	—	+
Семя	+ лежит открытым	+ внутри плода
Плод	—	+
Деревья	+	+
Кустарники	+	+

Интересные факты о голосеменных растениях

Одним и важных фактов является помощь людям, страдающих заболеваниями дыхательной системы. Большинство астматиков и часто простужающихся людей чувствуют себя намного лучше в хвойном лесу. Это доказанный факт.

Большинство здравниц советского времени располагалось и сейчас продолжает существовать рядом с лесами, где есть хвойные растения.

Значение голосеменных в природе

Роль данных растений в природе и жизни человека велика:

благодаря основной массе голосеменных растений, и в летнее, и в зимнее время образуется кислород;
они формируют определенную территорию для проживания зверей и птиц, а также для произрастания ягод и грибов;
большинство деревьев этого вида используются в строительстве домов и при отделке помещений;
также нашлось применение этих растений в гомеопатии и парфюмерии.

Голосеменные растения являются неотъемлемой частью экосистемы. Они пережили много эпох, и некоторые из них дошли до нас в первозданном виде, не меняя ни своего состава, ни генетического кода.

Размножение голосеменных и покрытосеменных растений

Голосеменные и покрытосеменные растения — что это за разновидности
- Сходство и отличительные особенности
Механизмы размножения голосеменных и покрытосеменных растений
- Схема, с помощью чего происходит
Главный орган размножения покрытосеменных растений
Как размножаются и расселяются голосеменные растения

Голосеменные и покрытосеменные растения — что это за разновидности

В биологии семенные растения делят на пять классов:

цветковые;
хвойные;
цикадовые (саговниковые);
гнетовые;
гинкговые.

Первый называют покрытосеменными, а остальные (нецветковые) — голосеменными.

Голосеменные растения — группа растений, у которых отсутствует замкнутое вместилище для семечек. Они открыто лежат на чешуе шишек.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Это древний вид, возраст которого около 350-370 млн. лет, включает только древесные формы. К ним относятся:

сосна обыкновенная;
ель голубая;
лиственница европейская;
туя западная;
кедр гималайский;
пихта бальзамическая;
гинкго двулопастный и другие.

Класс насчитывает 12 семейств, включает 1080 видов растений.

Покрытосеменные растения — класс растений, который имеет замкнутое вместилище для семяпочки и цветок как орган полового размножения.

Многочисленная группа представлена разнообразными формами: травами, деревьями, кустарниками. Покрытосеменные преобладают на Земле, насчитывают 405 семейств и включают приблизительно 352 тыс. видов.

Сходство и отличительные особенности

Общие признаки обеих групп:

Размножаются семенами. Остальные растения образуют споры.
Имеют хорошо развитые вегетативные органы: корень, стебли, листья.

Отличительные особенности голосеменных/покрытосеменных растений:

Листья: чешуи, хвоя/остальные формы.
Органы размножения: микро- и макроспорангии/цветок.
Расположение семян: открытое/закрытое.
Время формирования зародыша: 1,5-2 года/несколько недель.
Видоизмененные органы для вегетативного размножения и запасания питательных веществ: нет/корнеплоды, луковицы, клубни.
Опыление: ветром и самоопыление/животными, ветром, водой и самоопыление.

Механизмы размножения голосеменных и покрытосеменных растений

Половое размножение — основной способ для обеих групп. Он позволяет растениям передавать наследственные признаки и приобретать новые свойства. Новый организм несет в себе свойства обоих родителей, так как образуется в результате слияния женских и мужских половых клеток (гамет). Несмотря на единый механизм, размножение голосеменных и цветковых имеет свои особенности.

Схема, с помощью чего происходит

Основную часть группы голосеменных составляют хвойные деревья, поэтому их размножение рассматривают на примере сосны обыкновенной.

Большинство видов имеют на одном дереве шишки обоих полов: мужские и женские. Первые растут группами у основания веток. Вторые — по одной на концах. Размножения происходит в несколько этапов:

В пыльце мужских шишек созревает мужской гаметофит со спермиями, в пыльце женских — женский гаметофит с яйцеклетками.
В конце весны мужские пыльцевые зерна сосны созревают и высыпаются. Ветер разносит пыльцу, и она оседает на женских шишках.
На чешуях женских шишек находятся семязачатки. Когда пыльца попадает на них, чешуи смыкаются. Происходит опыление.
На следующий год происходит оплодотворение. В мужской пыльце образуется два спермия, в женской — яйцеклетка. Она сливается с одним спермием — образуется зигота. Второй спермий погибает.
Зигота развивается в зародыш. Он формируется за счет питательных веществ материнского растения.
Зародыш вместе с питательными веществами и защитными оболочками образует семя.
Примерно через год семена созревают. Женские шишки раскрываются. Семена выпадают наружу.

Размножение покрытосеменных происходит в следующей последовательности:

Мужской гаметофит (пыльцевое зерно) созревает в пыльце тычинок, женский — в пестике.
Пыльцевое зерно попадает на пестик и прикрепляется к его рыльцу.
Оно развивается в пыльцевую трубку, которая прорастает внутрь завязи.
Мужской гаметофит делится и образует два спермия.
Один из них сливается с яйцеклеткой. Происходит оплодотворение и образуется зигота.
Второй спермий сливается с ядром крупной центральной клетки зародышевого мешка. Они образуют эндосперм.
Зигота делится и превращается в зародыш. Эндосперм служит для него источником питательных веществ. Зародыш и эндосперм вместе образуют семя.
Семя созревает, завязь пестика разрастается и превращается в плод.

Таким образом, в отличие от голосеменных, у цветковых растений оплодотворение сопровождается двумя слияниями, поэтому такой способ называют двойным оплодотворением.

Главный орган размножения покрытосеменных растений

Главный репродуктивный орган покрытосеменных — цветок. Он представляет собой видоизмененный побег, приспособленный для проведения полового процесса. Образование плода с семенами — его итог.

От шишек цветы отличаются тем, что во время опыления пыльца попадает на пестик, а не на семязачаток. Опыление бывает двух видов:

Самоопыление — пыльца с тычинок попадает на пестик того же цветка.
Перекрестное опыление — пыльца с тычинок попадает на пестик другого растения.

Несмотря на единую функцию, цветы разнообразны по строению, размерам и окраске. Самый маленький цветок из семейства Рясковых имеет диаметр 1 мм. Самый крупный — у раффлезии Арнольда 91 см, его масса достигает 11 кг.

Цветок состоит из частей:

Стеблевой: цветоножка, цветоложе.
Листовой: чашелистики, лепестки.
Генеративной: тычинки, один или несколько пестиков.

Генеративная часть цветка принимает участие в процессе размножения.

Тычинка — мужской орган. Все тычинки одного цветка называют андроцеем. Они могут отличаться по форме и длине. Количество тычинок зависит от вида. У орхидных — одна, у мимозовых — несколько сотен.

Пестик — женский орган. Состоит из одного или нескольких сросшихся плодолистиков. В его полости находятся семязачатки (семяпочки). Совокупность пестиков называют гинецеем. Этот орган, как и сам цветок, есть только у покрытосеменных, поэтому группу еще называют пестичными.

Как размножаются и расселяются голосеменные растения

У голосеменных для полового процесса тоже приспособлен видоизмененный побег — шишка. Мужские и женские шишки могут располагаться на одном или на разных растениях. В первом случае деревья называются однодомными (ель, сосна), во втором — двудомными (гинкго).

Строение женской шишки на примере сосны:

ось или стержень;
кроющие и семенные чешуи;
семязачатки.

У зрелой женской шишки на месте семязачатков должны появиться семена. Мужская шишка тоже имеет стержень и чешуи, но вместо семязачатков содержит пыльцевые мешочки с пыльцой.

Количество чешуй варьируется от нескольких штук (кипарис крупноплодный, тсуга) до нескольких десятков (пихта, кедр).

После созревания семян у многих видов пихт и елей шишки опадают в течение года. У сосен же созревшие шишки не раскрываются по нескольку лет. 3-4 года происходит развитие шишки настоящего кедра. Сосна Бранкса раскрывает чешуйки через 5-6 лет.