Особенности и схема размножения голосеменных растений

Голосеменные растения являются самыми древними представителями семенной флоры на планете. Их появление стало серьезным событием в эволюции растительного мира. Сегодня они продолжают играть значимую роль в живой природе. В шестом классе изучается схема размножения голосеменных растений. Также школьникам на уроке следует познакомиться с отличиями этого вида от покрытосеменных (цветковых) культур.

Оглавление:

• Возникновение голосеменных растений
• Общая характеристика
• Особенности размножения

Голосеменные растения являются самыми древними представителями семенной флоры на планете. Их появление стало серьезным событием в эволюции растительного мира. Сегодня они продолжают играть значимую роль в живой природе. В шестом классе изучается схема размножения голосеменных растений. Также школьникам на уроке следует познакомиться с отличиями этого вида от покрытосеменных (цветковых) культур.

Возникновение голосеменных растений

Ученые считают, что голосеменные являются потомками разноспоровых папоротников. Бесполые органы размножения этих растений называются спорангиями, а их группы – сорусами. Располагаются эти органы на листьях. Созревшие споры высыпаются и разносятся водой и ветром. Оказавшись в благоприятных условиях, они прорастают в заросток, в котором образуются два типа половых клеток:

• сперматозоид;
• яйцеклетка.

При этом споровые растения могут размножаться лишь при наличии воды, благодаря которой сперматозоид способен подплыть к яйцеклетке и оплодотворить ее.

В засушливую палеозойскую эру растения были вынуждены приспосабливаться к новым условиям жизни. В результате споры перестали опадать, и в них начали формироваться мужские половые гаметы или пыльца. Обладая небольшими размерами, гаметы могли разноситься ветром, поэтому вода для расселения папоротников уже была не нужна. Постепенно они эволюционировали в голосеменные, которые размножаются с помощью семян.

Возраст голосеменных растений оценивается в 350 млн лет. Период их расцвета приходится на начало мезозойской эры.

Общая характеристика

В настоящее время ученым известно около 1 тыс. видов голосеменных культур. К их числу принадлежат не только сосна или ель, но и другие растения. Все они разделены на 4 класса:

• гнетовые;
• хвойные;
• саговниковые;
• гингковые.

Наиболее распространенными на планете являются хвойные растения. Они произрастают в Сибири, образуя тайгу, а также в Америке и Евразии. Голосеменные виды представлены кустарниками и деревьями, травы среди них отсутствуют. Их древесина обладает большой механической прочностью. Это связано с ее строением — основу составляют трахеиды с окаймленными порами. При этом паренхима развита сравнительно слабо.

Древесные волокна (либриформ) и полноценные сосуды отсутствуют. Исключением из этого правила является класс гнетовых. Кроме того, во флоэме нет и клеток-спутников. В коре и древесине есть особые каналы, которые заполнены смолой. Но в этом вопросе также не обошлось без исключений, ведь у гингко смола не образуется.

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).

Голосеменные образуют крупные женские (мега) и мелкие мужские (микро) споры. Образуются они в особых органах — спорангиях, находящихся в спорофиллах, которые собраны в шишки или стробилы.

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.

После нарушения целостности оболочки пыльцевого мешочка из него высыпается пыльца и попадает на женскую шишку. Именно в ней благодаря опылению осуществляется дальнейшее развитие гаметофита мужского типа, который должен опылить женские стробилы.

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.