Здравствуйте! С вами Андрей, преподаватель биологии и автор канала «Биосфера».
Мы с вами разобрали споровые растения — мхи, папоротники, хвощи и плауны. У них есть один общий недостаток: для размножения им обязательно нужна вода. Без воды их сперматозоиды не могут доплыть до яйцеклетки.
Но природа нашла решение! Появились семенные растения, которые больше не зависят от воды. Первыми среди них были голосеменные. Сегодня мы разберем их строение, размножение, жизненный цикл и значение.
Поехали!
---
Часть 1. Общая характеристика голосеменных
Голосеменные — это отдел высших семенных растений. К ним относятся хвойные, а также гинкго, саговники и другие. Самые известные представители — сосна, ель, пихта, лиственница, кедр, можжевельник.
Главные признаки голосеменных:
· Это семенные растения — размножаются семенами, а не спорами
· Семена лежат открыто (голо) на чешуях шишек — отсюда название
· Не зависят от воды для оплодотворения — пыльца переносится ветром
· Имеют настоящие корни, стебель и листья
· Листья часто в виде хвои (у хвойных)
· Вечнозеленые (кроме лиственницы)
Голосеменные появились на Земле около 300 миллионов лет назад и господствовали в мезозойскую эру — в эпоху динозавров. Сегодня их около 800 видов, но они занимают огромные территории, особенно в северных широтах.
---
Часть 2. Строение голосеменных (на примере сосны)
Корневая система:
У сосны стержневая корневая система. Главный корень уходит глубоко в почву, что позволяет дереву добывать воду даже на бедных песчаных почвах. Кроме того, у сосны есть поверхностные боковые корни, которые расходятся вширь. Это помогает ей удерживаться на ветру и добывать воду из верхних слоев почвы.
Стебель:
Ствол сосны покрыт корой. Снаружи — пробка, которая защищает дерево от механических повреждений, перепадов температур и пожара. Под корой находится зеленая кора (луб), по которой передвигаются органические вещества от листьев к корням. Древесина сосны содержит смоляные ходы — каналы, заполненные смолой. Смола защищает дерево от вредителей и заживляет раны.
Листья (хвоя):
Листья сосны — это хвоинки. Они расположены по две в пучке. Каждая хвоинка живет 2-3 года, затем опадает. Хвоя имеет ряд приспособлений для экономного расходования воды:
· Малая поверхность — испарение меньше
· Толстая кутикула — восковой налет, защищающий от испарения
· Устьица углублены в ткань листа
· Смоляные ходы — выделяют смолу, защищающую от вредителей
---
Часть 3. Размножение сосны
Сосна — однодомное растение. Это значит, что на одном дереве есть и мужские, и женские шишки. Но располагаются они на разных ветках.
Мужские шишки:
Мужские шишки мелкие, желтоватые, собраны группами у основания молодых побегов. В них созревает пыльца. Каждая пыльцевая зерно имеет воздушные мешки, которые помогают ей летать по ветру. Пыльцы образуется очень много — целые облака желтой пыльцы можно увидеть в сосновом лесу в начале лета.
Женские шишки:
Женские шишки крупнее, красноватые, расположены поодиночке на концах молодых побегов. Они состоят из оси и чешуй. На каждой чешуе расположены по два семязачатка (это будущие семена).
Процесс опыления:
Ветер разносит пыльцу. Когда пыльцевое зерно попадает на женскую шишку, оно прорастает в пыльцевую трубку. Но оплодотворение происходит не сразу! Между опылением и оплодотворением проходит около года.
Процесс оплодотворения:
После того как пыльца попала на семязачаток, пыльцевая трубка медленно растет. Когда она достигает яйцеклетки, спермий (мужская половая клетка, лишенная жгутиков) сливается с яйцеклеткой. Происходит оплодотворение.
Обратите внимание: спермии голосеменных не имеют жгутиков и не нуждаются в воде! Они доставляются к яйцеклетке по пыльцевой трубке. Это важнейшее эволюционное приобретение, которое позволило голосеменным освоить сушу.
Созревание семян:
После оплодотворения семязачаток превращается в семя. Семя сосны имеет крылатку, которая помогает ему разлетаться ветром. Созревают семена через 1,5 года после опыления. К этому времени шишка становится деревянистой, чешуи раскрываются, и семена высыпаются наружу.
---
Часть 4. Жизненный цикл сосны
Жизненный цикл голосеменных устроен иначе, чем у споровых. У них преобладает спорофит — само дерево. Гаметофит у них сильно редуцирован (упрощен) и не существует самостоятельно.
Этапы жизненного цикла сосны:
1. Спорофит (дерево)
Взрослое дерево — это спорофит. Оно имеет диплоидный набор хромосом (2n).
2. Образование спор
На дереве образуются мужские и женские шишки. В мужских шишках в результате мейоза образуются микроспоры (мелкие споры), из которых развивается пыльца. В женских шишках в результате мейоза образуются мегаспоры (крупные споры), из которых развиваются женские гаметофиты.
3. Гаметофит
У голосеменных гаметофит сильно редуцирован и не существует самостоятельно.
· Мужской гаметофит — это пыльцевое зерно. Оно развивается из микроспоры и состоит всего из нескольких клеток. В нем образуются спермии.
· Женский гаметофит — это эндосперм внутри семязачатка. Он развивается из мегаспоры и содержит яйцеклетку.
4. Опыление и оплодотворение
Пыльца переносится ветром на женские шишки. Прорастает пыльцевая трубка. Спермии (без жгутиков) доставляются по пыльцевой трубке к яйцеклетке. Происходит оплодотворение.
5. Семя
Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) развивается зародыш. Он имеет зачатки корня, стебля и семядоли (у сосны их 5-12). Вокруг зародыша находится питательная ткань — эндосперм (гаплоидный, женский гаметофит). Снаружи семя покрыто кожурой, которая образовалась из стенок семязачатка.
Главное, что нужно запомнить:
· У голосеменных преобладает спорофит (дерево)
· Гаметофит сильно редуцирован и не существует самостоятельно
· Для оплодотворения не нужна вода — пыльца переносится ветром, а спермии доставляются по пыльцевой трубке
· Семя содержит зародыш, запас питательных веществ (эндосперм) и защитную кожуру
---
Часть 5. Сравнение с другими группами
Чем голосеменные отличаются от споровых?
Главное отличие — способ размножения. Споровые размножаются спорами и нуждаются в воде для оплодотворения. Голосеменные размножаются семенами и не зависят от воды.
Кроме того, у голосеменных есть настоящие семена — сложные структуры, содержащие зародыш, запас питательных веществ и защитную кожуру. У споровых семян нет.
Еще одно отличие — опыление. У голосеменных пыльца переносится ветром, и оплодотворение происходит позже. У споровых споры просто высыпаются и прорастают.
Чем голосеменные отличаются от покрытосеменных?
У голосеменных семена лежат открыто на чешуях шишек. У покрытосеменных семена развиваются внутри плода.
У голосеменных нет цветков и плодов. У покрытосеменных есть и те, и другие.
У голосеменных листья часто в виде хвои, а у покрытосеменных листья разнообразны.
---
Часть 6. Основные представители голосеменных
Сосна обыкновенная
Самый распространенный вид хвойных в России. Хвоинки расположены по две в пучке. Светолюбива, растет на бедных песчаных почвах. Крона у сосны ажурная, пропускает много света.
Ель обыкновенная
Хвоинки расположены по одной, короткие, темно-зеленые. Теневынослива, растет на богатых почвах. Крона густая, темная, почти не пропускает свет. Корни у ели поверхностные, поэтому она часто выворачивается при сильном ветре.
Лиственница
Уникальное хвойное дерево, которое на зиму сбрасывает хвою. Хвоинки мягкие, расположены пучками. Очень морозостойка, растет в Сибири и на Дальнем Востоке. Древесина лиственницы очень прочная, не гниет в воде.
Пихта
Хвоинки плоские, мягкие, расположены по одной. Шишки растут вверх и после созревания рассыпаются, оставляя на ветке стержень. Любит влажные, богатые почвы.
Кедр (сосна кедровая)
На самом деле кедр — это сосна кедровая. Её семена — кедровые орешки (на самом деле это не орехи, а семена). Хвоинки расположены по пять в пучке.
Можжевельник
Единственное хвойное растение, у которого есть ягодообразные шишки. Из них получают можжевеловое масло. Часто используется в ландшафтном дизайне.
---
Часть 7. Значение голосеменных в природе и жизни человека
Значение в природе:
Хвойные леса — это огромные экосистемы, занимающие большие территории на севере Евразии и Америки. Они выделяют кислород, поглощают углекислый газ, регулируют водный режим.
Хвойные леса — среда обитания для многих животных: лосей, медведей, белок, клестов, дятлов и других.
Хвоя выделяет фитонциды — летучие вещества, убивающие бактерии. Поэтому воздух в сосновом лесу очень чистый и полезный для дыхания.
Значение в жизни человека:
Древесина хвойных пород — важнейший строительный материал. Она используется в строительстве, для производства мебели, бумаги, целлюлозы. Из ели делают музыкальные инструменты (скрипки, гитары).
Смола (живица) хвойных деревьев используется для получения канифоли, скипидара, медицинских препаратов.
Семена кедра (кедровые орешки) — ценный пищевой продукт, богатый маслом и витаминами.
Хвоя используется для получения витаминных концентратов, эфирных масел.
Можжевельник применяется в медицине, кулинарии, для изготовления настоек.
В медицине из хвойных получают камфару, скипидар, хлорофиллокаротин, витаминные концентраты. Сосновые почки используются как отхаркивающее средство.
---
Часть 8. Эволюционное значение голосеменных
Голосеменные — это первая группа семенных растений. Появление семени стало огромным шагом в эволюции. Семя обеспечивало:
· Защиту зародыша (семенная кожура)
· Питание зародыша (эндосперм)
· Расселение без воды (ветром, животными)
Благодаря этим преимуществам голосеменные смогли освоить самые разнообразные места обитания и господствовали на Земле в мезозойскую эру. Именно в эту эпоху сформировались современные хвойные леса.
Хвойные леса имеют огромное климатообразующее значение. Они влияют на газовый состав атмосферы, водный режим территории, защищают почву от эрозии.
---
Часть 9. Что чаще всего спрашивают на ОГЭ
Типичные вопросы:
1. "Почему сосну относят к голосеменным растениям?"
— Ответ: потому что ее семена лежат открыто на чешуях шишек, не защищены плодом.
2. "Какое преимущество дало голосеменным появление семян?"
— Ответ: они перестали зависеть от воды для размножения, смогли распространяться на большие территории.
3. "Как происходит опыление у сосны?"
— Ответ: ветром. Пыльца имеет воздушные мешки, что помогает ей летать.
4. "Почему для размножения сосны не нужна вода?"
— Ответ: спермии не имеют жгутиков и доставляются к яйцеклетке по пыльцевой трубке.
5. "Какие приспособления есть у хвои для экономии воды?"
— Ответ: малая поверхность, толстая кутикула, углубленные устьица, смоляные ходы.
6. "Чем отличаются мужские и женские шишки сосны?"
— Ответ: мужские — мелкие, желтоватые, собраны группами, образуют пыльцу; женские — крупные, красноватые, расположены поодиночке, образуют семена.
---
🗺 Шпаргалка для повторения
1. Голосеменные — семенные растения, семена лежат открыто на чешуях шишек
2. Размножение не зависит от воды — пыльца переносится ветром, спермии доставляются по пыльцевой трубке
3. Строение сосны: стержневая корневая система, ствол с корой и древесиной, хвоя по две в пучке
4. Шишки: мужские (мелкие, образуют пыльцу) и женские (крупные, образуют семена)
5. Жизненный цикл: дерево (спорофит) → споры в шишках → мужской и женский гаметофиты → опыление → оплодотворение → семя → новое дерево
6. Значение: древесина, смола, кедровые орехи, фитонциды, среда обитания
Подписывайтесь на канал «Биосфера», чтобы не пропустить. Мы продолжаем разбирать все темы ОГЭ.
👇 Вопрос к вам:
Что в теме голосеменных кажется вам самым сложным? Жизненный цикл? Строение шишек? Отличия от споровых? Пишите в комментариях — разберем детально!
#огэбиология #голосеменные #сосна #хвойные #размножение #подготовкакоги #биосфера #понятнаябиология