Голосеменные растения — общая характеристика и значение в природе

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).

Мужские стробилы

В конце весны в основании молодых побегов создаются тесные группы мелких шишек, имеющих желтый цвет. Их чешуйки представляют собой микроспорофиллы, прикрепленные спирально к оси каждой стробилы с нижней стороны. Они имеют 2 пыльцевых мешочка — микроспорангия. Строение мужской шишки представлено на рисунке ниже.

В микроспорангии из материнских клеток создаются 4 микроспоры. В каждой из них присутствуют два воздухоносных мешочка, образованных благодаря отслоению внутренней и внешней оболочки. Микроспора начинает делиться внутри спорангии, превращаясь в заросток. Во время деления микроспоры создаются 2 клетки, одна из которых образует две заростковые клетки и быстро отмирает. Ученые пока не пришли к единому мнению в вопросе ее функций. Из второй клетки также образуются две клетки:

1. Антеридиальная. Из нее затем появляются спермии — мужские половые клетки. В отличие от сперматозоидов они неподвижны и лишены жгутиков.
2. Вегетативная. Ее основной задачей является формирование пыльцы.

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.

История происхождения

Массовое вымирание гигантских каменноугольных лесов, произошедшее на исходе палеозойской эры и начале девонского периода, привело к кардинальным изменениям в биосфере планеты. На месте исчезнувших хвощевидных и плауновидных споровых представителей древней флоры появились голосеменные виды. В раннем периоде развития семенной растительности необходима была влажная среда, что отрицательно сказывалось на расселении в других частях суши.

По предположениям учёных, предками голосеменных считаются папоротники, которые размножались с помощью спор. Их листья были оснащены споровыми сорусами, имеющими разный размер. По мере созревания они разносились водой и ветром, а в благоприятной среде прорастали и становились заростком. В нижней части формировались яйцеклетки и сперматозоиды. Оплодотворение было возможно только в случае скопления влаги.

Наступление засушливого периода способствовало образованию у споровой флоры приспособлений, более адаптированных к окружающей среде. Не попадающие на почву споры преобразовывались в мужской орган — гематофит, под оболочкой которого формировалась пыльца. Она была очень лёгкой и свободно разносилась ветром.

Макроспоры формировали женскую гамету или семязачаток, в котором вырабатывалась яйцеклетка. Сгущение побегов и спор женских и мужских гаметофитов преобразовалось в плотные чешуйчатые разнополые соцветия — шишки. С появлением пыльцы и семени растения перестали зависеть от воды, а проростки были обеспечены питательными веществами и защищены семенной кожурой. Эти преимущества вызвали бурное развитие и заселение обширных участков суши.

Общее описание

Представители голосеменной флоры в большинстве случаев представляют собой вечнозелёные кустарники либо деревья. Гораздо реже в природе встречаются листопадные и лиановые растения. Их сложная, чётко выраженная структура имеет следующую морфологию:

1. Крона имеет разделённые стебли и листья, которые являются самостоятельными органами.
2. Ствол с моноподиальным ветвлением или верхушечным побегом, с помощью которого осуществляется рост. Через сосудисто-волокнистую структуру, которая пронизывает ткани и слои ствола, перемещается вода и необходимые вещества.
3. Корневая система представляет собой стержневую фактуру с развитым основным корнем и многочисленными побегами. Иногда вступают в симбиотические отношения с мицелием, накапливая минеральные элементы, которые используются в случае обеднения почвы.
4. Сердцевина — её основу составляют отмирающие клетки. Орган используется в процессе роста молодого побега. Когда рост прекращается, сердцевина отмирает, на её месте остаётся хорошо видимое на фоне остальной древесины тёмное ядро.
5. Камбий является образовательной тканью, расположенной в стебле и выполняющей функцию формирования вторичных проводящих слоёв, служит для роста ствола. В нем образуются трахеиды, отвечающие за доставку полезных для дерева элементов.
6. Кора представлена двумя отделами — лубяным и пробковым. Первый отдел представлен живыми клетками, снабжёнными ситовидными трубками и лубяными волокнами. Через трубки перемещаются органические вещества, а волокна служат для опорной функции.

Деревьям голосеменных видов характерно присутствие опорной ткани — паренхимы. В зимний период с их помощью сохраняются нужные для жизни питательные вещества.

Классификация видов

В природе существует около 700 разновидностей группы. Некоторые представители класса являются вымершими. Оставшаяся часть расселилась на всех континентах, кроме Антарктиды. Они приспособились к любой климатической зоне, включая тропические и северные широты. К основным видам относятся:

• хвойные;
• гингковидные;
• саговниковые;
• гнетовидные.

Гингковидные относятся к листопадному виду. У молодых деревьев пирамидальная крона, листва имеет веерообразную форму. Поверхность листьев кожистая с рисунком в виде мелких прожилок. Самым популярным является Гингко Билоба, известный своими целебными свойствами. Произрастают в странах восточной Азии и на Японских островах.

Саговниковые являются древнейшими двудомными растениями, внешне напоминающими пальму, имеют жёсткие перистые листья, покрытые восковой плёнкой. Ствол может быть клубневидным или колоновидным. Произрастают в тропических и субтропических широтах. Состоят из двух семейств — замиевых и саговников.

Гнетовидные включают в себя оболочкосеменные и гнетовые классы. Строение половых органов сближает их с цветковыми видами растений.

Что такое голосеменные растения

Растительное царство подразделяется на низших и высших представителей. Последние делятся на споровые и семенные

Первые можно часто встретить в лесу (папоротник), они обращают на себя внимание большой формой и не имеют ярких цветов. Вторые — являются господствующей, самой распространенной группой среди высших растений

Различаются они по способу образования органа размножения и бывают голосеменными и покрытосеменными.

Признаки

Эти растения не образуют плодов, являются наземными. Если классифицировать их по жизненным формам, то чаще это деревья.

Самые многочисленные представители — хвойные:

• сосна,
• ель,
• можжевельник,
• пихта,
• лиственница и другие.

У большинства растений листья имеют игольчатую форму, а сверху покрыты восковой кожицей, благодаря чему получили название — хвоя. Такая форма не позволяет влаге испаряться, поэтому растения могут произрастать в неблагоприятных условиях. Хвойные образуют леса в зонах с умеренным климатом.

В качестве самостоятельного органа лист впервые появился у голосеменных. Он обладает определенными характеристиками, специфическими для этого отдела.

Виды листьев:

• чешуйки (кипарис),
• иголки (пихта),
• перистый (саговник),
• двулопастный (гинкго),
• длинный до 8 м (вельвичия).

В целях снижения объемов испаряемой жидкости устьица глубоко погружены в ткань, сами листья покрыты кутикулой. Дерево не обновляет их ежегодно. Каждая хвоинка способна прожить от трех до пяти лет, а листья вельвичии существуют, пока живет само растение, высыхая на концах и вновь отрастая у основания.

Стебель или ствол покрыт корой, имеются четкие годичные кольца. Большинство выделяют смолу — фитонциды, губительные для бактерий. Шишки являются видоизмененными побегами.

Функции

Это группа высших семенных, следующая за папоротниками и хвощами, она предшествует покрытосеменным на пути эволюционного развития растений

Способность гамет сливаться без участия воды — важное приобретение голосеменных, которое способствовало их широкому расселению и продвижению вглубь материков

Развитие семени внутри стробилы за счет запаса питательных веществ обеспечило его сохранность и жизнестойкость. Таким образом голосеменные демонстрируют новые, по сравнению со споровыми, механизмы выживания и расселения по суше.

Отличие от других видов

Основным отличием, по которому представители этого отдела растительного царства получили свое название, является отсутствие околоплодника.

Завязь семян развивается в пазухах чешуек шишек или шишкоягод (можжевельник). Опыление происходит с помощью ветра. Семена лежат открыто на чешуйках, после созревания высыпаются.

Происхождение и особенности

Голосеменные растения появились примерно 350 млн лет назад. К началу мезозойской эры уже достигли своего расцвета.

Учёные предполагают, что голосеменные возникли в процессе эволюции от папоротников. У нового вида растений появились пыльцевые зёрна, необходимые для формирования семян, и семяпочки. Перед папоротниковыми у голосеменных были определённые преимущества:

1. Они могли размножаться без участия воды.
2. Сохранность проростка обеспечивалась запасом питательных веществ и семенной кожурой.

Большинство видов этих растений являются деревьями или кустарниками. Зачастую они вечнозелёные, но в некоторых случаях — листопадные. Обычно листья представлены чешуйками или иглами. Они называются хвоей.

Большая часть ствола состоит из древесины. В ней находятся омертвевшие стенки с трахеидами — образованиями, имеющими перфорацию. По ним происходит процесс поднятия жидкости от корневой системы к зелёной части.

Кроме трахеид, в дереве расположены смоляные ходы. Именно из-за этого у хвойных есть характерный запах. Смола пропитывает ткани растения, благодаря чему оно не загнивает. Это способствует увеличению длительности жизни. Например, некоторым живым секвойям сейчас уже более 3 000 лет. Самым важным эволюционным преимуществом перед другими растениями считается то, что голосеменным не требуется капельная влага для размножения.

Жизненный цикл голосеменных

Особенности жизненного цикла голосеменных на примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris). Сосна — крупное дерево, размножающееся семенами.

Как известно, семена сосны и других хвойных образуются в шишках. Эти шишки и есть женские стробилы. Менее известны так называемые мужские шишки (стробилы), в которых созревает пыльца. Они появляются ранним летом и существуют весьма непродолжительное время.

Строение мужского стробила. Микроспорогенез и микрогаметогенез.

На продольном срезе через мужскую шишку хорошо выделяется ось, к которой крепятся микроспорофиллы. В основании каждого из них размещаются гнезда двух крупных спорангиев (пыльцевых мешков).

Гнезда микроспорангиев заполнены археспориальной тканью. Процесс микроспорогенеза состоит в том, что клетки археспориальной ткани делятся путем мейоза, в результате образуются тетрады гаплоидных микроспор.

Каждая микроспора (пыльцевое зерно) имеет две оболочки: внутреннюю тонкую — интину и наружную, грубую и прочную — экзину. Характерной особенностью микроспор хвойных являются так называемые воздушные мешки, повышающие аэродинамические качества пыльцы, которая распространяется ветром.

Гаплоидное ядро микроспоры начинает делиться обычным митотическим путем.

В результате двух, следующих друг за другом митотических делений, образуется четыре клетки: две проталлиальные, антеридиальная и сифоногенная.

Проталлиальные (греч. проталлиум — заросток) клетки являются рудиментом вегетативного тела заростка. Эти клетки существуют очень непродолжительное время и вскоре разрушаются. Из сифоногенной (греч.

сифон — трубка) клетки развивается пыльцевая трубка. Все дальнейшие изменения происходят с антеридиальной клеткой. Она делится еще один раз и, в результате этого деления, появляются клетка-ножка и спермагенная клетка. Назначение клетки ножки не вполне понятно, а вот при делении спермагенной клетки образуется две мужские гаметы — спермии. На этом процесс микрогаметогенеза заканчивается.

Строение женского стробила. Мегаспорогенез и мегагаметогенез.

Более знакомая вам женская шишка (стробил) также имеет ось, к которой крепятся чешуи двух типов: пленчатые кроющие чешуи, в пазухах которых развиваются крупные плодущие или семенные чешуи. В основании семенных чешуй размещается по два семязачатка. Оба процесса: мегаспорогенез и мегагаметогенез происходят в семязачатке.

Процесс мегаспорогенеза организован очень просто: внутри нуцеллуса обособляется клетка археспория, которая и становится материнской клеткой мегаспор.

В результате редукционного деления этой клетки образуется тетрада мегаспор, три из которых быстро погибают и идут на питание единственной оставшейся мегаспоре. Из гаплоидной мегаспоры вырастает женский гаметофит, который со временем занимает практически весь объем семени. По своей функциональной роли женский гаметофит является питательной тканью семени — эндоспермом.

Необходимо подчеркнуть, что эндосперм голосеменных растений является гаплоидной тканью, в отличие от триплоидного эндосперма цветковых растений.

На верхнем микропилярном полюсе гаметофита образуются два типичных архегония. В брюшке каждого из них находится крупная яйцеклетка. После формирования яйцеклетки женский гаметофит готов к оплодотворению.

Оплодотворение совершается внутри семязачатка, при этом спермии по пыльцевой трубке проникают к архегониям и один из них сливается с яйцеклеткой. Вторая пара гамет обычно не дает зиготы.

Такой тип оплодотворения называют сифоногамией. Из зиготы со временем развивается зародыш семени. Развитие зародыша — весьма сложный процесс, на деталях которого мы остановимся весьма поверхностно, поскольку это предмет особой дисциплины — биологии развития, которую вы будете изучать позже.

При делении зиготы образуется две клетки: терминальная и базальная. Из терминальной клетки развивается так называемый подвесок, а из базальной — зародыш.

Цикл размножения голосеменных:

1 – женская шишка; 2 – семенная чешуя с двумя семязачатками; 3 – микропиле; 4 – мегаспоры; 5 – нуцеллус семязачатка; 6 – интегумент, один листочек; 7 – нуцеллус, образующий перисперм; 8 – архегоний; 9 – первичный эндосперм; 10 – мужская шишка; 11 – микроспорофилл с двумя микроспорангиями; 12 – антеридиальная клетка; 13 – сифоногенная клетка, клетка трубки; 14 – ядро спермагенной клетки; 15 – ядро клетки-ножки; 16 – клетка трубки; 17 – зародыш семени; 18 – первичный эндосперм; 19 – семенная кожура; 20 – шишка, возраст которой один год; 21 – шишка, возраст которой – два года.

Тест на тему: «Голосеменные растения»

Лимит времени:

из 15 заданий окончено

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
6. 6
7. 7
8. 8
9. 9
10. 10
11. 11
12. 12
13. 13
14. 14
15. 15

Информация

Проверочное тестовое задание включает в себя вопросы с одним и несколькими правильными ответами

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается…

Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.

Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:

Результаты

Правильных ответов: из 15

Ваше время:

Время вышло

Вы набрали из баллов ()

Средний результат
Ваш результат

максимум из 22 баллов

Место	Имя	Записано	Баллы	Результат
Таблица загружается
Нет данных

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
6. 6
7. 7
8. 8
9. 9
10. 10
11. 11
12. 12
13. 13
14. 14
15. 15

1. С ответом
2. С отметкой о просмотре

1. Задание 1 из 15
   • в плодах
   • в семяпочках на чешуйках шишек
   • в завязи пестика
   • в столбике пестика
   • на рыльце

   Правильно Неправильно

2. Задание 2 из 15
   • семена
   • побег
   • гаметы
   • плоды
   • листья

   Правильно Неправильно

3. Задание 3 из 15
   • размножаются спорами
   • имеют цветки и плоды
   • в основном вечнозеленые растения
   • представлены кустарниками и травами
   • представлены деревьями и травами

   Правильно Неправильно

4. Задание 4 из 15
   • нектаром и смолой
   • смолой и эфирными маслами
   • нектаром и млечным соком
   • млечным соком и эфирными маслами
   • фитонцидами

   Правильно Неправильно

5. Задание 5 из 15
   • гнетовые
   • хвойные
   • саговники
   • гинкговые
   • споровые

   Правильно Неправильно

6. Задание 6 из 15
   • красноватые
   • зеленовато-желтые
   • оранжевые
   • красновато-желтые
   • бесцветные

   Правильно Неправильно

7. Задание 7 из 15
   • споры
   • семязачатки, по два на каждой чешуйке
   • плоды, по два на каждой чешуйке
   • семязачатки, по одной на каждой чешуйке
   • плоды, по одной на каждой чешуйке

   Правильно Неправильно

8. Задание 8 из 15
   • эфедра
   • ель Шренка
   • пихта
   • арча
   • кипарис

   Правильно Неправильно

9. Задание 9 из 15
   • эфедра
   • сосна
   • можжевельник
   • ель Шренка
   • кипарис

   Правильно Неправильно

10. Задание 10 из 15
    • канифоль
    • скипидар
    • смола
    • фитонциды
    • дёготь

    Правильно Неправильно

11. Задание 11 из 15
    • сосна
    • ель
    • кедр
    • шиповник
    • эремурус
    • хвощ
    • яблоня

    Правильно Неправильно

12. Задание 12 из 15
    • можжевельник
    • кипарис
    • гинкго
    • эфедра
    • сосна
    • пихта
    • лиственница
    • ель

    Правильно Неправильно

13. Задание 13 из 15
    • на чешуях мужских шишек развиваются по два семязачатка
    • по внешнему виду хвойник это безлистное растение похоже па плаун.
    • семена у сосны созревают через полтора года после опыления
    • хвоя секвойи узкая, имеет форму ланцета
    • игловидные листья хвойных растений называют хвоей
    • сосна обыкновенная — двудомное растение
    • после опыления семязачатков чешуйки красноватых шишек смыкаются и склеиваются смолой
    • хвоя сохраняется на побегах от 10 до 12 лет

    Правильно Неправильно

14. Задание 14 из 15
    • семенные папоротники
    • гинкговые
    • саговники
    • хвойные
    • хвощевидные
    • плауновидные
    • мохообразные
    • лишайники

    Правильно Неправильно

15. Задание 15 из 15 Правильно Неправильно

Размножение

Все голосеменные представляют собой разноспоровые растения. Их способ опыления существенно отличается от того же процесса у покрытосеменных. Он имеет значительную протяженность во времени и две фазы. Так, жизненный цикл сосны в среднем составляет три года и череду двух поколений.

Фазы развития сосны обыкновенной:

1. Спорофит (неполовое поколение). Диплоидная (двойной набор хромосом) многоклеточная фаза, развивается из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) и создает споры .
2. Гаметофит (половое). Гаплоидная (содержит одинарный хромосомный набор) многоклеточная фаза, которая развивается из спор и производит половые клетки .

Взрослые представители являются спорофитами. Они генерируют микро- или мегаспоры (мужские или женские) в семяпочках.

Женская находится в мегаспорангии, который защищен специальным покровом, интегументом, и образует семязачаток. Здесь из нее развивается гаметофит, производящий половые репродуктивные клетки.

Семязачаток развивается на мегаспорофиллах, а микроспорангии — на микроспорофиллах. И те, и другие у хвойных собраны в стробилы. Мужская шишка яркого цвета имеет укороченную ось и небольшие микроспорофиллы. Они развиваются из видоизмененных укороченных побегов в пазухах чешуек. Микроспоры содержат две воздушные клетки, помогающие ветру доставить их на женские стробилы весной.

Шишки красного цвета — женские. Они появляются на удлиненных побегах. На основной оси мегастробил развивается кроющая чешуя и семенная, содержащая семязачатки. Мегаспоры не покидают шишки, а прорастают в спорангиях, образуя заросток с двумя архегониями (женский орган, в котором развиваются яйцеклетки). На данном этапе начинается гаплоидная многоклеточная фаза. Мужской гаметофит — это пыльца, из которой образуются спермии.

Определение

Вам будет интересно:Что такое гарбуз? Это арбуз или тыква?

Покрытосеменными или цветковыми называются растения, органом семенного размножения которых является цветок. К ним принадлежат травы, цветы, кустарники и деревья. В цветках развиваются мужские и женские гаметы (репродуктивные клетки). Семена располагаются внутри завязи, в плодах, отсюда и название — покрытосеменные. Цветки разнятся по форме, величине, строению и окраске. У одних растений они опыляются ветром, у других – насекомыми. Вегетационный период также у всех разный – от нескольких недель (у эфемеров) до сотен лет (у дуба). Все покрытосеменные имеют различную высоту. Существует много растений с прямостоячими стволами, но есть ползучие, стелющиеся и лазающие стебли. Довольно разнообразна корневая система и листья. Несмотря на такое различие существует определенный жизненный цикл покрытосеменных. Все растения объединяются в группы по характерным особенностям. Основным критерием систематики является степень родства растений между собой. Все цветковые делятся на два класса – двудольные и однодольные.

Вам будет интересно:Тюдоры: история династии, основатель, последний правитель, время правления

Они имеют огромное значение как в природе, так и в жизни индивида. Некоторые из них употребляют в пищу люди, а другие идут на корм домашним и диким животным. Растительное сырье применяют в различных отраслях промышленности. Декоративные растения используют для озеленения, древесные – для строительства, лекарственные – в медицине традиционной и народной.

4.3.1. Строение голосеменных window.top.document.title = «4.3.1. Строение голосеменных»;

Голосеменные (Gymnospermae) – наиболее древняя и до сих пор процветающая группа семенных растений, занимающая промежуточное положение между папоротниками и цветковыми растениями. Ранее исследователи выделяли все семенные растения, не образующие цветков, в отдельный отдел либо даже в класс отдела семенных растений (Spermatophyta). В настоящее время многие учёные склоняются к тому, чтобы разделить группу голосеменных растений на несколько самостоятельных отделов.

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. У большинства голосеменных в ксилеме отсутствуют сосуды, а в флоэме – клетки-спутницы. С другой стороны, ткани голосеменных устроены более сложно, чем ткани папоротникообразных.

Рисунок 4.3.1.1.Строение сосны обыкновенной

Все голосеменные – разноспоровые растения; микроспорофиллы и макроспорофиллы сильно различаются по форме, размерам и строению. У наиболее примитивных семенных папоротников они свободно росли на обычных побегах; у всех остальных голосеменных они находятся на укороченных побегах – стробилах, как правило, раздельнополых. Микроспоры 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; после оплодотворения мужской гаметой семязачаток превращается в семя. 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.

Рисунок 4.3.1.2.Женская шишка сосны Культера

Голосеменные известны с верхнего девона. В карбоне и перми встречаются представители большинства порядков, а на мезозой приходится их расцвет.

Древнейшими из семенных растений являются прогимноспермы (Progymnospermophyta). Они сочетали в себе эволюционно продвинутое строение стебля с примитивными боковыми побегами, мало чем отличавшимися от побегов псилофитов. Вместо настоящих листьев у них развивались вильчатые безлистные веточки. Прогимноспермы, по-видимому, размножались всё ещё спорами, но уже находились на пути к формированию семян.

Значительно более сложными по строению являлись семенные папоротники (Pteridospermophyta или Lyginodendrophyta), выделяемые сейчас в самостоятельный отдел. Это были древовидные растения, внешним обликом и строением листьев напоминавшие настоящие папоротники, но размножавшиеся при помощи семян. Развитие зародыша, скорее всего, происходило уже после опадания семени на землю. Крупные стебли семенных папоротников содержали в себе вторичную ксилему; перистые листья отличались от настоящих папоротников только по строению эпидермы, устьиц и черешков. Иногда семенные папоротники относят к саговниковым.

Ещё одним вымершим отделом голосеменных, известным с карбона, являются беннеттитовые (Bennettitophyta или Cycadeoideophyta). Некоторые исследователи относят эти растения к саговникам, от которых они отличаются органами размножения. Все беннеттитовые имеют обоеполые стробилы, напоминающие цветок наиболее примитивных покрытосеменных. Беннеттитовые вымерли в конце мелового периода вместе с динозаврами.

Рисунок 4.3.1.3.Вымершие голосеменные. Слева направо: отпечаток археоптериса (прогимносперм), медуллоза, полиподиум (семенной папоротник), вильямсония (беннеттит)

В настоящее время сохранилось около 600 видов голосеменных. Наиболее распространены из них растения отдела хвойных; леса из хвойных деревьев (тайга) растут, в основном, в умеренных широтах и составляют треть всех лесов планеты.

Примеры решения задач

Задача 1

Какой хромосомный набор у клеток гамет и заростка папоротника? Каким способом происходит деление этих клеток?

Решение.

Заросток с гаметой папоротника обладают гаплоидным набором хромосом. Гаметы папоротника образуются с помощью митоза из клеток гаметофита в архегониях.

Задача 2

У соматических кукурузных клеток 20 хромосом. Какой набор хромосом содержат клетки пыльцы?

Решение.

В генеративной клетке пыльцы содержится 10 хромосом, так как она образуется в процессе митоза.

Задача 3

Каким хромосомным набором обладают листья и заросток папоротника? Каким видом деления и из чего образуются эти клетки?

Решение.

Взрослые клетки листьев характеризуются диплоидном хромосомным набором, заростка – гаплоидным, так как образуется из споры.

Тест

Вопрос 1. На схеме дан жизненный цикл сосны. Соотнесите правильно его этапы:

1. Взрослый спорофит.
2. Женская шишка.
3. Микроспорофилл.
4. Мужской гаметофит (микроспора).
5. Мужская шишка.
6. Семя.
7. Молодой спорофит.
8. Закрытая женская шишка.
9. Женский гаметофит (заросток).
10. Открытая женская шишка.

Ответ:

1. Взрослый спорофит.
2. Мужская шишка.
3. Микроспорофилл.
4. Мужской гаметофит (микроспора).
5. Женская шишка.
6. Женский гаметофит (заросток).
7. Закрытая женская шишка.
8. Открытая женская шишка.
9. Семя.
10. Молодой спорофит.

Вопрос 2. Как происходит опыление хвойных:

1. Птицами.
2. Ветром.
3. Самоопыление.
4. Водой.

Ответ: 2

Вопрос 3. Что представляет собой лист Гинкго:

1. Хвоя.
2. Чешуйки.
3. Двулопастная кожистая пластина.
4. Вайя.

Ответ: 3

Вопрос 4. Что такое жизненный цикл голосеменных:

1. Период развития заростка.
2. Смена фаз спорофита и гаметофита.
3. Образование заростка.
4. 10 лет жизни.

Ответ: 2

Вопрос 5. Укажите, какие пункты в таблице перепутаны:

1. 1. 1,2,5,7.
   2. 3,4,6,7.
   3. 2,4,6,7.
   4. 2,5,6,7.

Ответ: 3

№	Голосеменные	Покрытосеменные
1	Образуют семена	Образуют семена
2	Развивают цветок	Не развивают цветок
3	Не имеют плодов	Имеют плоды
4	Семязачатки развиваются в завязи пестика	Семязачатки крепятся к чешуе стробилы
5	Опыляются ветром	Опыляются ветром, водой, животными, самостоятельно
6	Пыльца попадает на рыльце пестика	Нет специального органа, улавливающего пыльцу
7	Имеют древовидную и травянистую форму	Только древовидную

Общая характеристика высших семенных растений

Появились в девоне, а своего расцвета достигли в мезозое, когда изменились климатические условия. Климат стал более засушливым и холодным, наблюдалась смена сезонов. Считается, что семенные происходят от папоротников. Первые растения очень напоминают папоротники. К семенным растениям относят два отдела: Голосеменные и Покрытосеменные. Наиболее распространенными на Земле в растительном мире являются Покрытосеменные.

Семенные растения приобретают ряд преимуществ перед высшими споровыми. Преобладает спорофит. Состоят из одинаковых органов: корня, побега, семени. Ствол значительно крепче, лучше противостоит ветрам, чем у высших споровых, так как утолщается вследствие разрастания клеток древесины. Основная масса клеток древесины мертвая. У высших споровых утолщение происходило за счет коры.

Гаметофит семенных развивается на спорофите, питается за его счет (у высших споровых – самостоятельные растения). Семенные растения являются исключительно разноспоровыми. Мужской гаметофит формируется из микроспоры еще в спорангиях (пыльцевых мешках). Он состоит из двух клеток: генеративной или сперматогенной (от греч. сперма – семя и генао – рождать) и вегетативной или сифоногенной (от греч. сифон – трубка и генао – рождать).

Женский гаметофит формируется из мегаспоры в мегаспорангии. Он находится внутри семенного зачатка (семядоли) и называется нуцеллусом (от лат. nucela – орешек). Нуцеллус сверху покрыт покровами – интегументами (от лат. integumentum – покрывало). Они не срастаются на верхушке и образуют щель – пыльцевход или микропиле (от греч. микрос – маленький и пиле – ворота).

Размножаются с помощью семян (это значительный ароморфоз). Семя – многоклеточное, включает в себя запас питательных веществ, сформированный зародыш (состоит из зародышевого корешка, почки, семядоли), из которого развивается спорофит. Оплодотворению предшествует опыление. Это перенесение пыльцевых зерен в семенные зачатки с яйцеклетками. Опыление осуществляется с помощью ветра, воды, животных. Оплодотворение перестает зависеть (как у высших споровых) от воды. Оно происходит благодаря вегетативной клетке пыльцы, которая прорастает в пыльцевую трубку. Ядро генеративной клетки делится, и получаются две половые клетки (спермин или сперматозоиды).

У голосеменных семена покрыты лишь семенной кожурой. У покрытосеменных образуется цветок и плод (семена, покрытые околоплодником).