Размножение сосны егэ

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

Хвоинки (хвоя) — игольчатые видоизменения листьев. Сохраняются долгие годы, у некоторых сосен до 45 лет. Хвоя лиственниц опадает ежегодно.



• Древесина хорошо развита

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).



• Размножение семенами

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.

• Зародыша

Зародыш (2n) формируется в результате митотического деления образовавшейся зиготы. Состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки.

• Семядолей

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.

1.      Сосна предпочитает песчаные почвы, но способна расти на скалах, около болот, в долинах рек. Можно говорить о ее неприхотливости к почвам.

2.      Очень светолюбива, хорошо уживается с торфяными мхами.

3.      На плотных почвах сосна имеет развитый главный корень, а вот на песчаных почвах или вблизи болот отращивает множественные боковые корни.

4.      Игловидные листья сосны — хвоинки. Они отличаются толстой кожицей и малым количеством устьиц, расположенных в углублениях. Живут хвоинки два-три года.

5.      В хвоинке всего два проводящих пучка.

Цикл развития голосеменных (сосна обыкновенная)

Голосеменные являются растениями разноспоровыми, у них мужские и женские споры развиваются на разных шишках. Сосна — однодомное растение, следовательно, на одном дереве вырастают как женские шишки, так и мужские.

Строение женской шишки сосны

1.      Женская шишка содержит внутри ось — видоизмененный стебель, на котором сидят  кроющие чешуи. В их пазухах формируются семенные чешуи, имеющие по два семязачатка.

2.      Весной образуются красноватые женские шишки, которые через год после опыления станут зелеными, а далее, после созревания, бурыми.

3.      Женские шишки расположены поодиночке (или в группе по две-три), на верхушках молодых побегов, но позже они оказываются внизу на основании побегов, так как побеги с мужскими шишками растут, возвышаясь над ними.

Строение мужской шишки сосны

1.      Мужские шишки растут группами, они более мелкие, чем женские, имеют цвет желтовато-зеленый. Расположены они сначала у основания побега, затем отрастают вверх.

2.      Мужская шишка также имеет ось и сидящие на ней микроспорофиллы — чешуйки.

3.      На каждой чешуйке располагаются по два пыльцевых мешка, содержащие микроспоры-пылинки — мужские гаметофиты.

4.      Пылинка сосны очень легкая, имеет два воздушных мешка.

Опыление у сосны обыкновенной

1.      Пылинка из мужской шишки благодаря движению воздуха попадает на женскую шишку, в которой находятся семязачатки.

2.      У семязачатка формируется пыльцевход, куда «прорывается» спермий.

3.      Чешуи женской шишки смыкаются, шишка покрывается смолой. Оплодотворение произойдет только через год после опыления!

Образование спермиев у сосны обыкновенной

1.      Пылинка еще в пыльцевом мешке делится митозом, образуя вегетативную и генеративную клетки.

2.      Вегетативная клетка создает пыльцевую трубку. Именно у голосеменных растений впервые в эволюции появилась пыльцевая трубка, которая обеспечила независимость их размножения от воды (спермий пассивно стекает к яйцеклетке по трубке).

3.      Генеративная клетка делится на два спермия, один гибнет, второй по трубке проникает к семязачатку.

Образование женского гаметофита сосны обыкновенной

1.      В основании семенной чешуи женской шишки имеются по два мегаспорангия — нуцеллуса. Нуцеллус, как и у цветковых, покрыт интегументом (он позже даст семенную кожуру семени) и вместе с ним образует семязачаток.

2.      В каждом мегаспорангии из одной спорогенной клетки мейозом образуются четыре мегаспоры, три погибают, а одна делится митозом много раз и образует гаплоидный эндосперм — женский гаметофит голосеменных.

3.      Одна из клеток эндосперма станет яйцеклеткой, с которой соединится спермий.

Оплодотворение у сосны обыкновенной

1.      Один спермий сливается с яйцеклеткой внутри семязачатка. Спермию не требовалась вода, он проник сюда по пыльцевой трубке.

2.      Образуется зигота, из которой формируется зародыш семени.

3.      Эндосперм для питания зародыша уже был сформирован из мегаспоры.

4.      Образованные семена (с пленчатым крылышком) лежат открыто на семенных чешуях.

Ель.  Местообитание и строение

1.      Ель более теневынослива и может расти под пологом сосны, лиственных деревьев. Песчаные почвы ель не любит, предпочитая влажные и прохладные места. Если сосновые леса прозрачные, светлые и «звонкие», то еловые — темные, мрачноватые.

2.      Сосновые и березовые леса могут сменяться еловыми лесами, так как  ель вытесняет эти деревья на богатых глинистых почвах.

3.      У ели преобладают поверхностные боковые корни, главный корень развит слабо.

4. Хвоинки ели на побегах расположены по одной, остаются на ветках по пять–семь лет.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда — репетитор ЕГЭ (биология)

Голосеменные растения

Автор статьи — Л.В. Окольнова.

В нашем представлении термин “голосеменные” ассоциируется с хвойными — ёлками и соснами, без которых мы не представляем празднование Нового Года.

Но это далеко не все представители этого отдела!

Видите, только у одного класса листья — иголки, и не у всех есть шишки.

Основной признак, по которому растения относят к отделу голосеменные — это отсутствие плода — семена “голые”.

Семязачатки тоже располагаются открыто — на внутренней стороне листьев или в шишке, завязи как таковой нет.

Предками голосеменных считают папоротники, но последние генетические исследования говорят о том, что, возможно, был какой-то другой предок.

Строение голосеменных растений.

Среди них много деревьев, мало кустарников, очень немного — лиан, травянистые формы вообще отсутствуют.

Вегетативные органы:

Корневая система: в основном, стержневая. С ярко выраженным центральным корнем, уходящим глубоко в землю.

Листья: у многих форм листья — иголки — площадь для фотосинтеза уменьшена, но зато процесс идет круглый год (отсюда и название — вечнозеленые).

Ствол:
— у древовидных и кустарниковых хорошо развит внешний эпидермис — слой пробки утолщен;
— Ксилема — ткань, поднимающая воду от корней к листьям, представлена трахеидами.

Генеративные органы:

Шишки — бывают мужские и женские, соответственно, растения бывают однодомные (есть отдельно растение с женскими шишками, отдельное растение — с мужскими) и двудомные (“2 в 1”).
Опыление — ветром.

Семя: зародыш, кожура и эндосперм. Обратите внимание: эндосперм голосеменных, в отличие от покрытосеменных галоидный, т.е. содержит одинарный (1n) набор хромосом

Семена распространяются птицами, белками и другими грызунами.

На экзамене могут попасться вопросы по названиям разных видов голосеменных растений. Давайте перечислим несколько самых часто встречающихся:

● Гинкго
● Хвойник
● Вельвичия
● Саговник
● Ель
● Пихта
● Лиственница
● Сосна
● Кипарис
● Можжевельник

ГОЛОСЕМЕННЫЕ

---

---

Семенные растения. Общая характеристика

Современные семенные растения обычно разделяют на пять таксонов одного ранга (в современных публикациях чаще в качестве такого ранга используют класс). При этом по отношению к совокупности четырёх групп нецветковых растений для отделения их от группы цветковых (покрытосеменных) растений применяют термин «голосеменные», не рассматривая при этом его в качестве таксона:

• Класс Гинкговидные
• Класс Гнетовидные
• Класс Саговниковидные, или Цикадовые
• Класс Хвойные, или Сосновые
• Класс Цветковые (Покрытосеменные)

При этом в некоторых учебниках по биологии существуют устаревшие или упрощенные классификации:

1. Семенные растения рассматриваются как группа, состоящая из двух таксонов в ранге отдела: Отдел Голосеменные, состоящий из четырёх указанных выше классов и Отдел Цветковые (Покрытосеменные).
2. Голосеменные рассматриваются как группа, состоящая из четырёх таксонов в ранге отдела: Отдел Гинкговые, Отдел Гнетовые, Отдел Саговниковые, Отдел Хвойные.

Семенные растения обладают тремя очень важными преимуществами: разноспоровостью, способностью к образованию семян, способностью продуцировать неподвижные мужские гаметы. Вегетативное тело семенных растений образует споры двух типов: микроспоры (мужские) и мегаспора (женские). Первые дают начала мужскому гаметофиту, а вторые — женскому. Женские мегаспоры формируются в мегаспорангии. Из мегаспор вырастают женские гаметофиты — архегонии, продуцирующие яйцеклетки. Этот процесс проходит внутри семязачатка, так же как оплодотворение и развитие зародыша с образованием семени. Преимущества семенного размножения:

• женский гаметофит защищен семязачатком и менее чувствителен к обезвоживанию, чем свободно живущий гаметофит;
• семя содержит запас питательных веществ, используемый следующим спорофитным поколением после прорастания семени;
• семена способны противостоять неблагоприятным условиям и могут оставаться в состоянии покоя и прорастать в благоприятных условиях;
• у семян развиваются различные приспособления для распространения.

Голосеменные

Голосеменные — древняя группа семенных растений, появившаяся в верхнем девоне, около 370 млн лет назад. Выражение «голосеменные» указывает на главную отличительную черту этих растений; a именно на то, что семяпочки, а затем и развивающиеся из них семена не имеют, в отличие от покрытосеменных, замкнутого вместилища.

Голосеменные — процветающая группа растений, распространенная по всему земному шару. Жизненные формы представлены деревьями и кустарниками, как правило, вечнозелеными с иголками вместо листьев. Голосеменные в настоящее время включают в себя 4 отдела: саговниковые, гинкговые, хвойные, гнетовые.

Размножаются семенами, но не формируют цветков и плодов. Большинство голосеменных — древесные хвойные растения. Листья игольчатые или чешуевидные, вечнозелёные (кроме лиственницы), слабо испаряющие воду. У всех хвойных образуется смола, заживляющая раны. Имеются мужские и женские шишки. В России в природе наиболее распространены ель, сосна, пихта, лиственница, можжевельник.

Мужские шишки, одиночные, состоят из многочисленных микроспорофиллов, расположенных спирально на общем стержне. На каждом микроспорофилле развиваются два микроспорангия, вмещающих пыльцу. Пыльцевые зерна снабжены воздушными мешками, служащими для распространения по воздуху.

Женские шишки состоят из центральной оси, на которой спирально расположены кроющие чешуи, а в их пазухах лежат семенные чешуи. У оснований семенных чешуи сидят парные семяпочки.

Листья — иголки у хвойных покрыты толстой кутикулой, а устьица глубоко погружены в ткань листа. Эти приспособления сберегают воду внутри растения во время голодных сезонов.

Жизненный цикл развития сосны

Жизненный цикл проходит с преобладанием спорофита — диплоидной стадии. Созревание семян происходит на второй год после опыления. Следующей зимой шишки раскрываются, и семена разносятся ветром на большие расстояния.

Периодизация в размножении сосны:

• Первое лето: женские шишки красноватые, около 5 мм длиной; пылинки попадают на женские шишки, но яйцеклетки ещё не сформированы
• Второе лето: женские шишки зелёные, около 3—4 см длиной; в семязачатках образуются яйцеклетки и эндосперм, происходит оплодотворение
• Ближайшая зима: женские шишки бурые, 5—6 см длиной; семязачатки превращаются в семена; в конце зимы семена, снабжённые плёнчатыми крылышками, распространяются ветром

Значение голосеменных:

• обогащение атмосферы кислородом
• источник древесины, смолы, канифоли
• источник пищи, лекарственных веществ
• использование в строительстве
• сырьё для производства бумаги

---

Это конспект по теме «Голосеменные». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту: Покрытосеменные, или Цветковые
• Вернуться к списку конспектов по Биологии.
• Проверить знания по Биологии.