Голосеменные: размножение и строение. Особенности размножения голосеменных растений. Внимательно рассмотрите внешний вид голосеменных растений
Параграф 22. Голосеменные
Вопрос 1. Что такое спора?
Споры, микроскопические зачатки низших и высших растений, имеющие разное происхождение и служащие для их размножения и (или) сохранения при неблагоприятных условиях.
Вопрос 2. Какую роль играют споры в жизни растений?
Споры служат для размножения растений и (или) сохранения при неблагоприятных условиях.
Вопрос 3. Какие растения относят к низшим? Чем они отличаются от высших? У каких растений образуются семена?
К низшим растениям относятся разнообразные водоросли. Отличительной особенностью водорослей от высших растений, является отсутствие дифференциации на ткани и органы (листья, стебель и корень). Тело водорослей состоит из одной клетки или многоклеточные. Семена образуются у высших растений (голосеменных, покрытосеменных).
Лабораторная работа № 13. Строение хвои и шишек хвойных.
1. Рассмотрите форму хвои, расположение её на стебле. Измерьте длину и обратите внимание на окраску (смотрите таблицу ниже).
2. Пользуясь представленным ниже описанием признаков хвойных деревьев, определите, какому дереву принадлежит рассматриваемая вами ветка.
Хвоинки длинные (до 5—7 см), острые, выпуклые с одной стороны и округлые с другой, сидят по две вместе... Сосна обыкновенная.
Хвоинки короткие, жёсткие, острые, четырёхгранные, сидят одиночно, покрывают всю ветку... Ель.
Хвоинки плоские, мягкие, тупые, имеют две белые полоски с одной стороны... Пихта.
Хвоинки светло-зелёные, мягкие, сидят пучками, как кисточки, опадают на зиму... Лиственница.
1. Рассмотрите форму, размеры, окраску шишек. Заполните таблицу.
Таблица 2. Некоторые параметры хвои и шишек голосеменных растений.
2. Отделите одну чешуйку. Ознакомьтесь с расположением и внешним строением семян. Почему изученное растение называют голосеменным?
Шишки ели состоят из оси, на которой расположены многочисленные кроющие чешуи, а в их пазухах — семенные чешуи, на верхней поверхности которых обычно развивается по 2 семяпочки, снабжённых так называемым ложным крылом.
Семенные чешуи у сосны на конце утолщены в щиток. Семена крылатые, размещаются в семенной чешуе по два.
Семенные чешуйки у лиственницы яйцевидные или округлые прилегают неплотно. Кроющие чешуйки в зрелой шишке незаметны. Семя с крылышком.
У вверх стоячих шишек, на стержне сидят кроющие и семенные чешуи, последние несут два семени с крылышком.
Эти растения называются голосеменными потому, что их семена лежат открыто на поверхности чешуи шишек.
Вывод: Все голосеменные – деревья либо кустарники. Листья голосеменных видоизменены в хвою, что способствует уменьшению испарения влаги. У них хорошо развит стебель и корневая система, образованная главным и боковыми корнями. Оплодотворение происходит без участия воды. Размножаются семенами, которые формируются из семязачатков. У голосеменных впервые в процессе эволюции появилось семя, снабженное запасными питательными веществами и покрытое кожурой. Семена у них располагаются на семенных чешуях открыто (голо).
Вопрос 1. Почему голосеменные получили такое название?
Эти растения называются голосеменными потому, что их семена лежат открыто на поверхности чешуи шишек.
Вопрос 2. Каковы основные признаки голосеменных растений? Чем их строение отличается от строения папоротников?
Голосеменные имеют стебель, корень и листья, есть настоящие ткани (в том числе, проводящие и механические). Они образуют семена, с помощью которых размножаются и распространяются. Наличие семян создаёт этим растениям огромное преимущество перед споровыми папоротниками. Семена расположены на чешуйках голо, не прикрыто. Листья видоизменены в хвоинки. Голосеменные это в основном деревья и кустарники, размножение у них оторвано от воды, пыльцу переносит ветер.
Вопрос 3. Какие голосеменные растения вы знаете?
Сосна, ель, пихта, лиственница, можжевельник, кедр, кипарис, туя и др.
Вопрос 4. Сравните внешнее строение сосны и ели. В каких условиях растут сосны и ели?
Ветви на соснах остаются только вблизи вершин, нижние ветки отмирают, а у ели покрыты хвоей? Сосны высокие, ели не достигают таких размеров. Крона у ели пирамидальной формы, а у сосны – в юности пирамидальная, в старости же зонтикообразная.
Сосны неприхотливы. Их можно встретить на песках, на болотах, в меловых горах и даже на голых скалах, в трещинах которых они укореняются. У сосен, растущих на плотных почвах, главный корень хорошо развит и уходит глубоко. У сосен, растущих на песчаных почвах, кроме главного корня близ поверхности почвы развиваются боковые корни. Они расходятся далеко в стороны от ствола дерева. На болотистых почвах у сосен главный корень развивается плохо.
В еловых лесах царит полумрак, густые кроны деревьев здесь смыкаются. Под деревьями нет подлеска и очень мало трав. Лишь зелёные мхи или сплошная подстилка из опавшей хвои покрывают почву.
Ель хорошо растёт только на богатой питательными веществами, хорошо увлажнённой почве. Главный корень у ели развит слабо. Боковые корни располагаются в поверхностных слоях почвы, поэтому ветер иногда валит еловые деревья, вырывая их с корнями.
Вопрос 5. Почему в лесу нижние ветки у сосны отмирают, а у ели покрыты хвоей?
Ветки отмирают из-за того, что им не хватает солнечного света. Сосна светолюбива, на нижние ветки свет не попадает, поэтому они отмирают. Ель же теневынослива (даже в тени, при недостатке света, происходит процесс фотосинтеза), поэтому нижние ветки с хвоей сохраняются.
Вопрос 6. Каково значение голосеменных растений?
Как и другие зелёные растения, голосеменные образуют органические вещества, усваивают углекислый газ из воздуха и выделяют кислород.
Хвойные растения выделяют особые летучие вещества — фитонциды (от греческих слов «фитон» — растение и «цидо» — убиваю), которые подавляют развитие многих вредных бактерий не только в лесу, но и в его окрестностях. В тайге нашей страны наибольшую площадь занимают леса из лиственницы, затем сосны и ели. Древесина лиственницы отличается особой прочностью и долговечностью, она устойчива к гниению.
Древесину сосны и ели используют как ценный строительный и поделочный материал. С помощью химической обработки из древесины сосны получают искусственные волокна, подобные шёлковым нитям. Из древесины ели изготовляют бумагу. Древесина голосеменных растений — ценное сырьё для многих отраслей промышленности.
Сосну сибирскую называют в Сибири кедром, хотя настоящие кедры растут только в горах Северной Африки, на востоке Средиземноморья и в Гималаях. Из семян сосны сибирской получают хорошее пищевое кедровое масло.
Подумайте
Почему многие санатории и дома отдыха расположены в сосновых борах, а на территории лечебных заведений высаживают хвойные растения?
Хвойные растения выделяют особые летучие вещества — фитонциды (от греческих слов «фитон» — растение и «цидо» — убиваю), которые подавляют развитие многих вредных бактерий не только в лесу, но и в его окрестностях.
Задания для любознательных
1. Установите, в какие месяцы года происходит созревание и рассеивание семян сосны и ели в вашей местности.
Семена созревают в сентябре следующего после опыления года и всю зиму остаются в шишках. Массовый вылет (рассеивание) семян из шишек происходит в марте – апреле, когда дневная температура воздуха поднимается до +100С. В относительно сухом климате Предбайкалья почти все семена выпадают из шишек к началу цветения сосны. У ели сибирской семена вызревают в сентябре, а в конце сентября они раскрываются и в октябре висящие на деревьях шишки становятся пустыми.
2. В мае—июне понаблюдайте за развитием из почек молодых побегов сосны или ели. Обратите внимание на расположение шишек на побегах. Соберите семена сосны и ели. Посейте их на пришкольном участке. Ухаживайте за всходами. Выращенные растения используйте для озеленения.
Шишки у ели располагаются на концах ветвей. У сосны шишки расположены в верхней части дерева, не доходя до конца ветки.
Задания
Выясните, какие ещё голосеменные растения используются при лечении болезней. Подготовьте сообщение о лекарственных свойствах голосеменных и обсудите его в классе.
Сообщение «О лекарственных свойствах голосеменных».
Семена сосны сибирской, называемые в народе «кедровыми орешками», содержат питательное и вкусное масло. Его используют в пищу, как и сами «кедровые орешки».
Эфедра – крупный ветвистый кустарник. В нашей стране встречается около 10 видов. Растет в сухих степях, на каменистых склонах гор на высоте до 1500 метров. Широко используется в фармакологии для получения алкалоида эфедрина. По-другому их еще называют хвойник, и все они встречаются на юге нашей страны. Надо сказать, что это растение в медицине используется довольно давно и из него получают алкалоид, который называется эфедрин и алкалоид псевдоэфедрин. Оба этих алкалоида способны расслаблять гладкую мускулатуру бронхов. Это очень важно при бронхиальной астме, при ситуации, когда происходит спазм этой мускулатуры. Препараты эфедры обладают способностью сужать кровеносные сосуды, а это приводит к повышению артериального давления, что тоже бывает иногда очень важно. И, самое главное – эфедрин действует возбуждающе на центральную нервную систему. Соответственно, это способствует борьбе с сонливостью и восстановлению общего тонуса организма.
Замечательный русский фенолог Д. Зуев называл можжевельник кипарисом Севера. Как у всех голосеменных растений, плоды у можжевельника — шишки, но внешне они очень напоминают ягоды, поэтому их так и называют «шишкоягоды», или можжевеловые ягоды. Созревают они на 2—3-й год, причем весной они зеленые, а к осени становятся темно-бордовыми или сине-черными, с сизым восковым налетом. Плоды охотно поедают птицы и животные, которые и распространяют семена растения.
Плоды содержат эфирное масло сложного состава, органические кислоты, сахара (до 40%), витамин С (до 250 мг), дубильные вещества, соли калия.
Препараты плодов улучшают мочеотделение и дезинфицируют мочевыводящие пути, увеличивают выделение желудочного сока и желчи, возбуждают перистальтику кишечника, действуют как отхаркивающее средство. Иногда их используют для борьбы с различными воспалениями и как болеутоляющее. Особенно полезно применение препаратов можжевельника при отеках, вызванных почечной недостаточностью и нарушениями кровообращения, циститах, мочекаменной, а также желчнокаменной болезнях. Настои плодов помогают при заболеваниях органов дыхания — ларингитах, трахеитах, бронхитах. Отвар сушеных плодов используют для лечения ревматизма, различных артритов и подагры. Обычно для этой цели принимают ванны с отваром. Эффект можно усилить, если после ванны еще и растереть больные места спиртовой настойкой плодов. Шишкоягоды входят в состав многих мочегонных лекарственных чаев. Препараты можжевельника нельзя применять при острых воспалительных заболеваниях почек и беременности.
Ель обыкновенная обладает массой полезных свойств, поэтому её признает даже официальная медицина.
В настоящее время существует несколько фармацевтических препаратов, которые применяются для излечивания разных заболеваний. Типичным примером является лекарственное средство «Пана-Бин», представляющее собой смесь эфирных масел еловой хвои и персикового масла, смешанного в пропорции 1:1. Данным препаратором лечат мочекаменную болезнь, потому что вещества, входящие в состав хвои оказывают воздействие на гладкую мускулатуру мочеточников.
Лечебные качества ели обыкновенной нашли широкое применение в различных рецептах народной медицины. Для лечения разных заболеваний специалисты в области гомеопатии используют разное сырьё от ели.
Фитонциды, входящие в состав разных частей ели, определяют её лечебное воздействие на дыхательную систему человека. Многие проблемы, связанные с областью специализации ЛОР врача, могут решаться посредством применения настоев и отваров на ели обыкновенной.
При помощи ингаляций отваром еловых шишек лечат такие заболевания дыхательных путей, как бронхит, воспаление легких, астма. Также отвар можно использовать для полоскания горла при ангине, ларингите, тонзиллите, фарингите. В случае заболеваний носовых ходов – гайморитов, ринитов, синуситов – полезна их промывка при помощи подсоленного настоя на еловых шишках.
Кроме еловых шишек для лечения внутренних дыхательных путей – бронхов – применяют смолу ели. Для лечения различных заболеваний опорно-двигательной системы человека применяют еловую хвою. В состав данного растительного элемента входят витамины, дубильные вещества и эфирные масла. В комплексе они оказывают на человека обезболивающее, потогонное и противомикробное действие. Данные механизмы лежат в основе применения ели в качестве лекарственного сырья при лечении артрита, ревматизма и радикулита. Также для лечения болей в суставах, особенно в стадии процесса, когда происходит трансформация формы сустава, помогает живица, иначе – еловая смола.
Для лечения хронической усталости, стрессов, тревоги и даже неврозов полезно применять лежачие, сидячие и ножные ванны. При бессоннице используют еловую хвою, помещенную в тканый мешочек, который помещают вблизи от подушки. Для ванн используют водные экстракты и отвары еловой хвои.
Для лечения различных ран, нагноений, фурункулов, ссадин или язв в народе широко распространено лечение еловой смолой – живицей. Многочисленные биологически активные вещества, содержащиеся в составе данного продукта, обуславливают бактериостатическое, бактерицидное и противовоспалительное воздействие на наружные поражения кожи и слизистых оболочек. Кроме того, применение живицы в качестве мази снимает боль, сопровождающие различные наружные повреждения, в том числе и боль от ожога.
Ель обыкновенная в народе широко известная, как источник витамина С (аскорбиновой кислоты). Лечат от цинги. Кроме того, еловая хвоя, почки, побеги и другие части дерева используются для лечения и других авитаминозов. Дело в том, что в состав данного растения входят еще и витамин А (каротин), Е (токоферол), а также некоторые представители витаминного семейства группы B.
resheba.com
Голосеменные
Первыми семенными растениями были ныне вымершие семенные папоротники, они дали начало голосеменным растениям. Голосеменные — это древние семенные растения, находящиеся на пути биологического прогресса. Появились они на Земле свыше 350 млн. лет назад, задолго до возникновения покрытосеменных. Ученые считают, что голосеменные произошли от древних разноспоровых семенных папоротников, которые не дожили до наших дней. Отпечатки семенных папоротников находят в глубоких слоях земной коры.
Строение ветки сосны
Ветка сосны
Строение женской шишки сосны
Весной на верхушках молодых побегов можно увидеть маленькие красноватые шишки. Это женские шишки. Женская шишка состоит из оси, или стержень, на котором располагаются чешуи. На чешуях женских шишек ничем не защищённые, как голые (отсюда название — голосеменные), лежат семязачатки, в каждом из них образуется яйцеклетка.
Строение женской шишки сосны
Строение мужской шишки сосны
На тех же ветках, на которых расположены женские, находятся и мужские шишки. Они располагаются не на верхушке молодого побега, а у их основания. Мужские шишки мелкие, овальные, жёлтые и собраны в тесные группы.
Строение мужской шишки сосны
Каждая мужская шишка состоит из оси, на которой также расположены чешуйки. На нижней стороне каждой чешуйке по два пыльцевых мешочка, в которых созревает пыльца — совокупность пылинок, в которых позже образуются мужские половые клетки — спермии.
Строение зрелой шишки сосны
Оплодотворение у сосны происходит через год после попадания пыльцы на женские шишки. А высыпаются семена ещё через полгода, в конце зимы. К этому времени зрелая женская шишка становится бурого цвета и достигает 4-6 см.
Строение зрелой шишки сосны
Когда чешуи зрелой женской шишки раздвигаются, становится видно, что семена лежат попарно на верхней стороне чешуй, у их основания. Семена лежат, открыто, голо. Каждое семя сосны снабжено прозрачным пленчатым крылышком, обеспечивающее перенесение его ветром.
Процесс опыления и оплодотворения у сосны. (Цикл развития)
Размножение: половое — семенами.
Размножение осуществляется в два этапа: процесс опыления и процесс оплодотворения.
Цикл развития голосеменных
Процесс опыления
- Пыльца оседает на семязачатки женской шишки.
- Пыльца проникает внутрь семязачатка через пыльцевход.
- Чешуи смыкаются и склеиваются смолой.
- Подготовка к оплодотворению.
- Пыльца, прорастая, образует спермии и пыльцевую трубку.
Процесс оплодотворения
Оплодотворение происходит в семязачатке через 12 месяцев после опыления.
- Спермий сливается с яйцеклеткой, в результате чего образуется зигота.
- Из зиготы развивается зародыш.
- Из всего семязачатка — семя.
Шишка растёт и постепенно одревесневает, цвет её становится бурым. Следующей зимой шишки раскрываются и семена высыпаются. Они могут долго находиться в состоянии покоя и прорастают только в благоприятных условиях.
Очень своеобразно выглядят проростки сосны, когда они только что появились из семени. Это маленькие растеньица, у которых стебелек короче спички и не толще обыкновенной швейной иглы. На верхушке стебелька — пучок лучеобразно расходящихся во все стороны очень тонких иголочек-семядолей. Их у сосны не одна и не две, как у цветковых растений, а гораздо больше — от 4 до 7.
Проросток семени сосны
Таким образом, растения, относящиеся к отделу голосеменных, отличаются от всех остальных растений тем, что производят семена. Внутреннее оплодотворение, развитие зародыша внутри семязачатка и появление семени — главные биологические преимущества семенных растений, давшие им возможность приспособиться к наземным условиям и достигнуть более высокого развития, чем бессемянные высшие растения.
biouroki.ru
Урок 23. Отдел Голосеменные. Общая характеристика и значение.
По каким признакам определяют принадлежность растений к отделу голосеменных?
Какие жизненные формы свойственны голосеменным растениям?
Какова роль хвойных растений в природе и жизни человека?
Голосеменные растения, хвойные растения, хвоя, мужские шишки, женские шишки, сосна, ель, лиственница, можжевельник.
Голосеменные - древесные растения. Размножаются преимущественно половым путем - семенами, которые развиваются из семязачатков, лежащих открыто (голо) на чешуях женских шишек. Оплодотворение осуществляется без помощи воды. Эта особенность выработалась в связи с жизнью голосеменных в наземно-воздушной среде.
Общая характеристика.
(080403-162527).wmv
Растения, относящиеся к отделу Голосеменные, так же как и цветковые, характеризуются тем, что производят семена.
К голосеменным растениям относятся ель, сосна, гинкго, лиственница, кедр, эфедра и др. Все они с давних пор широко используются человеком для его нужд.
Голосеменными эти растения называются потому, что их семена лежат открыто (голо) на поверхности чешуй шишек, а не в плодах, как у цветковых растений.
С помощью семян голосеменные размножаются и расселяются по земной поверхности. Семена голосеменных развиваются из семязачатков после того, как произойдет оплодотворение (слияние спермия с яйцеклеткой). Напомним, что семязачаток — это многоклеточное образование, в котором развивается яйцеклетка.
Оплодотворение внутри семязачатка, развитие там зародыша и формирование семени у взрослого растения — главное биологическое преимущество голосеменных растений перед споровыми в условиях жизни на суше.
В семенах (в отличие от спор) есть запас питательных веществ, они защищены семенной кожурой, и в них формируется зародыш нового растения. Как вы помните, зародыш семени состоит из зародышевого корня и зародышевого побега с зародышевыми листьями (семядолями). Семя — более надежный орган размножения и расселения, чем спора. Как только семя в благоприятных условиях прорастает, появившийся корешок легко укореняется. Семядоли проростка расправляются, и растение начинает самостоятельную жизнь.
Голосеменные — древесные растения: деревья, кустарники, редко лианы; трав среди голосеменных нет. У большинства из них имеются хорошо развитые ткани: фотосинтезирующие, проводящие, покровные, механические, запасающие и образовательные. Стебель голосеменных способен расти в толщину вследствие деления клеток камбия. Листья у большинства представителей голосеменных чешуевидные или игольчатые (хвоя).
Среди растений отдела Голосеменные много древних видов, как вымерших, так и современных. Наиболее знакомые и важные представители голосеменных растений — класс Хвойные.
Хвойные растения и их значение.
Хвойные — самая многочисленная группа голосеменных растений. Их насчитывается свыше 550 видов. Они играют важную роль в природе: образуют леса, создавая тем самым условия жизни разнообразным представителям живого мира.
Хвойные растения участвуют в почвообразовании и имеют большое водорегулирующее и почвозащитное значение; широко используются их древесина, хвоя, семена, смолы, кора. Задача людей — сохранить биологическое разнообразие голосеменных растений.
Хвойные появились на Земле более 350 млн лет назад в Северном полушарии. Около 150 млн лет назад они стали господствующими в растительном покрове планеты. Хвойные — самые древние из всех ныне живущих семенных растений.
Среди хвойных есть низкорослые и стелющиеся формы (например, кедровый стланик — сосна карликовая или сосна горная, можжевельник казацкий), кустарники (можжевельник, эфедра) и растения-гиганты (секвойя вечнозеленая достигает 112 м в высоту и 11 м в диаметре). Такие крупные деревья, как ель, сосна, лиственница, пихта, кипарис, кедр, обычно живут по 200-400 лет, достигая в высоту 35-40 м.
Значение хвойных.WMV
Многообразие хвойных.
Наиболее распространенные хвойные растения в нашей стране — ель, сосна, пихта, лиственница и можжевельник.
Сосна — светолюбивое высокоствольное дерево, произрастающее на любых почвах: песчаных, каменистых, болотных. Хвоинки сосны длиной 4-5 см по две или по пять сидят на очень кротких боковых побегах, расположенных на ветвях. Хвоинки живут 2-4 года, что определяет вечнозеленость сосны. У сосны сибирской (ее часто неправильно называют кедром) на укороченных побегах сидят по пять хвоинок. Это очень красивое дерево с белой, легкой и мягкой древесиной.
Ель в отличие от сосны — теневыносливое растение, произрастающее на плодородных почвах с достаточным увлажнением. Хвоинки ели — короткие, колючие, одиночно сидят на ветвях (рис. 1, 1), они живут 7-9 лет, некоторые виды, например ель шренка, - 13 лет. Ель — вечнозеленое растение. Ее древесина, как и у сосны, прочная и душистая. Она используется как строительный материал, как сырье для изготовления бумаги. Из хвои получают витамин C. Еловые леса значительно темнее сосновых боров. Они занимают в нашей стране огромные территории.
Рис. 1. Ветки с шишками хвойных растений: 1 — ель; 2 — пихта; 3 — лиственница; 4 — можжевельник
Пихта похожа на ель, но имеет более темные, мягкие и плоские хвоинки (рис. 1, 2), гладкую кору на стволе. Нижние ветви, соприкасаясь с почвой, могут укореняться и образовывать новое, дочернее растение. Поэтому в некоторых местах пихтовые леса труднопроходимы.
У лиственницы хвоинки мягкие, собраны пучками по 20-40 штук на укороченных побегах (рис. 1, 3). Ежегодно осенью лиственница сбрасывает хвою как листопадное растение. Древесина лиственницы очень тяжелая (тонет в воде), долговечная, красивая, розоватого или светло-коричневого оттенка, но трудно обрабатываемая из-за твердости. На территории России лиственничные леса занимают самые большие территории.
лиственница сибирская.WMV
Можжевельник не образует лесов, но как низкорослое деревце произрастает в сосновых борах и ельниках. Хвоя у можжевельника обыкновенно игольчатая, древесина очень прочная и твердая. Шишки у него сочно-мясистые, шаровидные, созревающие на 2-3-й год (рис. 1, 4). Растение это медленно растет и долго живет, оно широко используется в медицине, пищевой промышленности, парфюмерии и как декоративное.
Развитие семян у хвойных.
Весной можно увидеть, что на верхушках молодых побегов сосны появляются маленькие (около 5 мм) зеленые женские шишки. У основания других молодых побегов среди хвои располагается скопление овальных мелких мужских шишек (рис. 2). На чешуях женских шишек ничем не защищенные, как голые, лежат семязачатки, в каждом из них образуется яйцеклетка. В мужских шишках развивается пыльца — совокупность пылинок, в которых позже образуются мужские половые клетки — спермии.
Рис. 2. Сосна обыкновенная и ветка с шишками первого и второго рода; мужские (1) и женские (2) шишки
Спермии у голосеменных — неподвижные клетки, без жгутиков.
Появление такого типа мужских половых клеток — значительный этап в эволюции растений, обусловленный жизнью и развитием организмов на суше. Оплодотворение у голосеменных происходит без помощи воды. Благодаря этому голосеменные оказались способными освоить на Земле различные места обитаний, в том числе и в засушливых районах.
Пылинки разносятся ветром и попадают на семязачатки, голо лежащие на чешуйках женской шишки. После опыления чешуи шишки смыкаются, склеиваются смолой и начинается процесс подготовки к оплодотворению. При этом пылинка, прорастая, образует спермии и пыльцевую трубку, которая доставляет их к семязачатку, несущему яйцеклетку. Оплодотворение происходит в семязачатке лишь через 13 месяцев после опыления. У сосны шишки и семена созревают на второй год после опыления, а у ели — в тот же год.
После оплодотворения из зиготы развивается зародыш и формируются семена. Когда созреют семена, чешуи шишки раздвигаются и семена выпадают из нее. На семенах имеется пленчатое "крыло", которое позволяет им с помощью ветра далеко отлетать от материнского растения. Похожим образом размножаются все хвойные растения.
Способность голосеменных образовывать пыльцевую трубку, осуществляющую доставку неподвижных мужских гамет (спермиев) к яйцеклетке, - прогрессивный биологический шаг в эволюции растений, обусловленный жизнью в наземно-воздушной среде.
У сосны сибирской семена крупные, тяжелые, с большим запасом питательных веществ (их называют кедровыми орешками). У них нет "крыла", и распространяются они животными (кедровкой, бурундуком, белкой). Кедровые орешки — очень ценный пищевой продукт.
Голосеменные — древесные растения. Размножаются преимущественно семенами, которые развиваются из семязачатков, лежащих открыто на чешуях женских шишек. Оплодотворение происходит без помощи воды. Эта особенность выработалась в связи с жизнью в наземно-воздушной среде.
sites.google.com
размножение и строение. Особенности размножения голосеменных растений
Голосеменные - это самые древние семенные растения нашей планеты. Они сыграли важную роль в развитии живой природы и продолжают занимать значимую позицию в жизни Земли. Хорошо известные нам ель, сосна, пихта, туя, тис или лиственница и малоизвестные вельвичия, сага или гинкго - все это представители группы, именуемой "Голосеменные растения". Строение и размножение их мы и рассмотрим далее в статье.
Происхождение и возраст
Возраст голосеменных - 350 млн лет. Они появились в верхнем девоне (Палеозой) и к началу мезозойской эры уже достигли расцвета. Предположительно их происхождение связывают с постепенной эволюцией споровых - папоротников. По сравнению с ними, новый вид растений уже имел семяпочки и пыльцевые зерна, непосредственно участвовавшие в формировании семени. Налицо был ряд преимуществ, которыми обладали голосеменные:
- размножение происходило без участия воды;
- семенная кожура и запас питательных веществ обеспечивали сохранность проростка.
По этим причинам спустя короткое время зеленый покров планеты уже составляли большей частью голосеменные, строение и размножение которых способствовало успешному освоению новых территорий и экологических ниш.
Особенности строения
В основном названные растения произрастают в форме деревьев и кустарников, чаще - вечнозеленых, и редко - листопадных. Иногда они могут достигать огромных размеров (секвойя, кедр). Листья в подавляющем большинстве у них игловидные либо имеют вид чешуек. Они называются хвоей и содержат смоляные ходы.
Древесина составляет большую часть ствола. В ней содержатся полые омертвевшие клетки с перфорированными стенками - трахеиды. Их наличие - признак, специфичный для этой группы растений. Именно по ним осуществляется восходящий ток воды от корня к листьям.
Помимо трахеид, древесина голосеменных содержит также смоляные ходы. Поэтому представителей растений этой группы легко узнать по душистому хвойному запаху. Смола пропитывает древесину, что препятствует ее загниванию. Благодаря этому, среди хвойных деревьев очень много долгожителей. Например, возраст некоторых секвой насчитывает около 3 тыс. лет.
Наиболее важное эволюционное преимущество, которым обладают голосеменные, - размножение без участия капельной влаги и наличие образований, выполняющих роль органов размножения.
Органы размножения голосеменных растений
Отсутствие цветов - ключевая особенность, которой обладают голосеменные. Размножение этих растений происходит при участии шишек, или стробил. Эти образования легко распознать на сосне, ели, пихте, лиственнице и других представителях хвойных. Их можно назвать органами полового размножения.
Обычно шишки разнополые - они могут быть мужскими и женскими и располагаться либо на одном растении (однодомные), либо на разных (двудомные), отличаясь размерами и окраской.
Мужские шишки называют микростробилами, а женские - мегастробилами. Стробила представляет собой укороченный и видоизмененный побег, на котором располагаются спорофиллы - видоизмененные листья. В микростробилах созревает пыльца. В мегастробилах - семязачатки.
Особенности размножения голосеменных
Обычно процесс размножения голосеменных растений рассматривают на примере сосны обыкновенной. Это однодомное растение, т. е. мужские и женские шишки у него развиваются на одном дереве. Первые из них более крупные, красноватой окраски. Вторые - мелкие, зеленоватые или сизые.
Схема размножения голосеменных растений достаточно проста. Когда в микростробилах созревает пыльца, она высыпается, распространяется ветром и может преодолевать большие расстояния. Для этого каждое пыльцевое зерно снабжено специальными приспособлениями - пыльцевыми мешками. Пылинки попадают на семязачатки, развивающиеся на мегастробилах. Так происходит опыление.
Обычно оно приходится на конец весны или начало лета. Опылившиеся женские шишки смыкаются, их чешуйки склеиваются смолой. Оплодотворение происходит в семязачатках внутри сомкнувшихся шишек.
Как происходит процесс оплодотворения
Внутри семязачатка находится женский гаметофит, или зародышевый мешок, который предварительно проходит несколько стадий созревания. Пыльца попадает на пыльцевход семязачатка, она начинает прорастать в пыльцевую трубку по направлению к архегонию (от греческого arche — "начало", gone — "материнская утроба"). Данное образование содержит в себе яйцеклетку. Всего в семязачатке их развивается два, но оплодотворению подвергается только один.
К тому моменту в пыльцевом зерне уже созрели два спермия и начали продвижение по растущей трубке. Когда один из спермиев достигает яйцеклетки, происходит оплодотворение. Второй спермий при этом отмирает. После слияния двух половых клеток образуется зародыш семени - зигота. Сам же семязачаток преобразуется в семя. Прорастая, оно будет пользоваться запасом питательных веществ.
Именно так происходит размножение голосеменных растений. Схема этого процесса приведена на фотографии.
Созревание и распространение семян
После того как произошло оплодотворение, начинается созревание семени. У сосны обыкновенной оба эти процесса длятся в течение 2 лет. Созревая, шишки одревесневают и меняют окраску. Постепенно их чешуйки размыкаются, и из них высыпаются семена.
Голосеменные растения не образуют плодов. Но для того чтобы распространятся на большие расстояния, семена имеют специальные приспособления - крыловидные пленчатые выросты, легко переносимые ветром. Если внешние условия не благоприятствуют прорастанию, семя может длительное время покоиться до наступления оптимального температурного режима. Именно эти особенности позволили голосеменным достигнуть высокой численности видов и распространиться на больших территориях.
Численность видов и представители
Описываемая группа насчитывает около 600-700 видов. Не все из них сохранились до наших дней, некоторые представители существуют только в ископаемом виде. Например:
- кордаитовые;
- беннетитовые;
- семенные папоротники.
Остальные представители распространены по всему земному шару и произрастают во всех климатических зонах: от южных тропических (саговые пальмы) до холодных северных широт (кедр, лиственница, ель, сосна).
Самый древний представитель голосеменных, существующий по сей день, - Гинкго Билоба (двулопастное). Это растение названо живым ископаемым, так как оно произрастает на планете с мезозойской эры, о чем свидетельствуют многочисленные отпечатки в отложениях древних горных пород.
Эволюционное развитие
Первые голосеменные, возникшие в Палеозойской эре, обладали целым рядом преимуществ, позволявших им в то время занять доминирующую позицию на планете. Эти эволюционно новые признаки носят название ароморфозов и позволяют выйти на новый уровень в освоении новых территорий и экологических ниш. Выделяют несколько таких особенностей, которыми обладают голосеменные:
- Размножение осуществляется без участия водной среды. Это позволило заселить большие территории на суше.
- Оплодотворение происходит внутри семязачатка и защищено от внешних воздействий - такие особенности размножения голосеменных растений обеспечивают большую сохранность будущего растения.
- Появление семени позволило обеспечить будущий зародыш защитными покровами (семенная кожура) и запасом питания (эндосперм), что, в свою очередь, увеличило численность растений этой группы.
Именно эти черты отличали их от предков - папоротникообразных. Следующим, и на сегодняшний день последним, этапом эволюционного развития растительного мира является появление покрытосеменных растений.
Значение голосеменных
Роль голосеменных растений трудно переоценить. Именно они наполняют около трети лесов земного шара, участвующих в очистке воздуха и постоянном обновлении кислорода. Кроме того, появление и широкое распространение на планете растений, продуцирующих большое количество кислорода, привело к появлению других организмов, способных использовать этот газ в процессе своего дыхания.
Хвойные - основные поставщики древесины для различных сфер жизни человека. Это сырье активно используют в изготовлении мебели, строительстве, производстве судов и в других стратегически важных областях хозяйственной деятельности. Волокна древесины ели особенно ценны при изготовлении высококачественных сортов бумаги.
Голосеменные нашли широкое применение в медицине. Особые вещества - фитонциды, выделяемые практически всеми хвойными деревьями, способны очищать воздух от болезнетворных микробов. По этой причине большинство санаториев и здравниц строят на территории хвойных лесов. Такая терапия способна значительно облегчить или устранить многие легочные заболевания.
fb.ru
Лабораторная работа на тему по биологии "Изучение строения голосеменных растений" (6 класс)
Инструкцию составила учитель биологии
МБОУ СОШ №50 г. Иваново Тонеева В.Б.
Тема: «Основные отделы царства растений»
Название работы: « Изучение строения голосеменных растений»
(6 класс)
Форма: лабораторная работа
Время проведения:
Цель: Изучение внешнего вида хвойных растений.
Задачи:
1.сформировать умение распознавать голосеменные растения по хвое и шишкам.
2.развивать практические навыки работы с натуральными объектами.
3.продолжить формирование навыка работы с книгой, умение наблюдать, сравнивать, делать выводы.
Оборудование: учебник; гербарные экземпляры веток сосны, ели; шишки сосны , ели и лиственницы; лупа
Теоретическое введение.
Голосеменные - это наземные растения, большинство из них вечнозеленые, но бывают и листопадные. Встречаются огромные, свыше 100 м деревья, кустарники. У голосеменных хорошо выражены органы: корень, лист, стебель. Расцвет голосеменных наблюдался 150 млн. лет назад. Не будет преувеличением сказать, что они играют выдающуюся роль в растительном покрове Земли, и жизни человечества. Для размножения и распространения им служат семена.
Наличие семя н создает этим растениям огромное преимущество перед споровыми. В отличии от спор семена имеют запас питательных веществ, а зародыш будущего растения, находящийся внутри семени, хорошо защищён от неблагоприятных условий. Семена лежат открыто на поверхности чешуек, благодаря чему и получили такое название.
Листья у большинства хвойных узкие, игольчатые – так называемая хвоя. У некоторых видов, например у кипариса листья чешуйчатые.
Хвоя имеет плотную кожицу, покрытую восковидным веществом. Поэтому растения испаряют мало воды и хорошо приспособлены к неблагоприятным условиям.
Хвойные растения широко распространены на территории нашей страны.
Ход работы:
1.Рассмотрите внешний вид небольших веток (побегов) сосны и ели. Укажите их основные различия между собой.
2.Изучите, как расположены хвоинки у этих растений. Найдите укороченные боковые побеги сосны, на которых находятся хвоинки. Сколько хвоинок на этих побегах?
3.Сравните хвоинки сосны и ели, их форму, окраску, размер. Отметьте особенности строения хвои.
4. Оформите таблицу:
Хвоя сосны
Хвоя ели
1
Продолжительность жизни
2
Расположение на побеге
3
Длина хвои
4
Форма хвои
5.
Окраска хвои
5.Рассмотрите шишки сосны, ели и лиственницы. Укажите их различия.
6.Найдите на чешуях шишки следы, оставшиеся от семян.
7.Рассмотрите семена хвойных. Проверьте их летучесть. Проследите, как падает вниз крылатое семя.
8.Оформите таблицу.
Растение
Размеры шишек
Форма шишек
сосна
ель
лиственница
9.Сделайте вывод об особенностях внешнего строения голосеменных растений по сравнению с папоротникообразными.
Примерные ответы:
Хвоя сосны
Хвоя ели
1
Продолжительность жизни
2 – 4лет
7 – 9лет
2
Расположение на побеге
По 2-5 вместе
Поодиночке
3
Длина хвои
4 – 5см
2см
4
Форма хвои
четырехгранная
плоская
5.
Окраска хвои
Светло-зеленая
Темно-зеленая
Растение
Размеры шишек
Форма шишек
сосна
2 - 5 см
Цилиндрическая
ель
Больше 5см
Продолговатая
лиственница
2 - 5 см
округлая
Вывод: Все голосеменные – деревья либо кустарники. Листья голосеменных видоизменены в хвою, что способствует уменьшению испарения влаги. У них хорошо развит стебель и корневая система, образованная главным и боковыми корнями. Оплодотворение происходит без участия воды. Размножаются семенами, которые формируются из семязачатков. У голосеменных впервые в процессе эволюции появилось семя, снабженное запасными питательными веществами и покрытое кожурой. Семена у них располагаются на семенных чешуях открыто (голо).
Возникновение у растений семян - это приспособление их к сухопутному образу жизни. У папоротникообразных семян не было. Они зарождались в виде спор, очень мелких и слабых носителей жизни, и развивались на почве без какого-либо участия материнского организма. У голосеменных есть видоизмененный побег – шишка.
www.metod-kopilka.ru
