Голосеменные растения — общая характеристика и значение в природе

Цикл развития

В начале жизненного цикла сосны из материнских клеток в результате редукционного деления возникают мелкие споры. Из них получается пыльца, которая ветром переносится на женские шишки и попадает внутрь семяпочки. После опыления чешуйки стробилы слепляются смолой.

С начала опыления до оплодотворения проходит чуть больше года. В этот период в семяпочке образуется эндосперм, шишка вырастает до 3—4 см и становится зеленой. Перед самым оплодотворением спермагенная клетка преобразуется в 2 спермия, один из которых связывается с яйцеклеткой.

В результате формируется зигота, из которой развивается зародыш, питающийся эндоспермом. На следующий год после опыления женские стробилы вырастают до 6 см, а семена полностью созревают. В это время происходит разъединение чешуек, и семена выпадают. Из них прорастают новые растения, а цикл развития замыкается.

​

Размножение голосеменных

Современные голосеменные преимущественно хвойные растения. Рассмотрим размножение голосеменных в современных условиях на примере сосны.

Сосна — однодомное растение. Ее семена формируются на 12–15м году жизни. В шишках находятся пыльца и семязачатки. Пыльца мужской шишки с помощью ветра попадает на липкую область женской шишки. На ее чешуйках расположены яйцеклетки.

Летом первого года происходит только опыление. Через год спермии по пыльцевой трубке достигают яйцеклетки. Пыльцевая трубка разрывается и происходит оплодотворение. Формируется зигота, потом зародыш. Остатки семязачатка и зародыш формируют семя.

Весной на третий год семена созревают. Шишка стает сухой. Она раскрывается и выпадают зрелые семена. Благодаря наличию пленчатых «крылышек», семя разносится ветром на большие расстояния. На протяжении трех лет длится цикл размножения сосны обыкновенной. У других голосеменных этот процесс происходит на протяжении года.

Размножение голосеменных растений на примере сосны

Тис ягодный — ядовитое растение. Он не образует женских шишек. Черные семена находятся в центре чашевидного, сочного, ярко-красного придатка.Своим видом дерево привлекает птиц, которые разносят семена на большие расстояния.

Оплодотворение

В первый год оплодотворения не происходит, так как ни женские, ни мужские гаметы ещё не созрели. После опыления женские шишки закрываются и в течение года в них продолжается развитие гамет, как женских, так и мужских.

На следующий год, в закрытых женских шишках, которые уже одревеснели и позеленели, происходит оплодотворение: спермий соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу.

Рис. 3. Схема цикла развития сосны.

То, что гаметофит развивается не во внешней среде (как, например, у папоротников), а внутри спорофита, является особенностью голосеменных. Их яйцеклетка остаётся неподвижной клеткой, и от зарождения до оплодотворения находится внутри спорангия (семязачатка).

Сосна, в отличие от папоротников и мхов, не зависит от наличия воды для соединения гамет. Поэтому голосеменные более способны к заселению сухих мест.

Сосудистые и несосудистые растения

Чередование поколений наблюдается как у сосудистых, так и несосудистых растений. Сосудистые растения содержат систему сосудистой ткани, которая транспортирует воду и питательные вещества по всему телу растения. Несосудистые растения не имеют такой системы и нуждаются во влажных местах обитания для выживания. К ним относятся мхи, ан­то­це­ро­то­вид­ные и печёночные мхи. Эти растения выглядят как зеленые маты растительности с выступающими из них стебельками. Первичной фазой жизненного цикла несосудистых растений является генерация гаметофитов. Фаза гаметофит состоит из зеленой мшистой растительности, а фаза спорофит состоит из удлиненных стеблей со спорангиями на концах.

Первичной фазой жизненного цикла сосудистых растений является генерация спорофитов. В сосудистых растениях, которые не производят семена, такие как папоротники и хвощи, поколения спорофитов и гаметофитов независимы. Например, у папоротников ветвь с листьями представляют собой зрелое диплоидное образование спорофитов. Спорангии на нижней стороне листьев вырабатывают гаплоидные споры, которые прорастают для образования гаплоидных гаметофитов папоротника (проталлий). Эти растения процветают во влажных условиях, так как вода необходима для оплодотворения.

Сосудистые растения, которые производят семена, не всегда зависят от влажных сред обитания для размножения. Семена защищают развивающиеся эмбрионы. Как в цветковых, так и в нецветковых растениях (хвойных) генерация гаметофитов полностью зависит от доминирующих поколений спорофит. В цветущих растениях репродуктивная структура — цветок. Цветок производит как мужские микроспоры, так и женские мегаспоры.

Сами микроспоры содержатся в пыльце и вырабатываются в тычинке растения, развиваясь в мужские половые клетки. Женские мегаспоры производятся в пестики растений и развиваются в женские гаметы. Во время опыления пыльца переносится ветром, насекомыми или другими животными в женскую часть цветка. Мужские и женские гаметы объединяются и развиваются в семя, а завязь образует плод. У хвойных, пыльца производится в мужских шишках, а в женских шишках после оплодотворение формируется зародыш.

Взрослое растение

Рассмотрим развитие голосеменных на примере сосны обыкновенной. Сосна – вечнозелёное дерево, обычно живущее 100-300 лет, но иногда доживающее и до 500-600.

Взрослое растение является спорофитом. Это значит, что на нём развиваются споры. Органы, в которых созревают споры, называются спорангиями и находятся в шишках.

Рис. 1. Мужские и женские шишки сосны.

Женские шишки первого года красного цвета, мужские – обычно жёлтые. Мужские споры в мае и в начале июня высыпаются из спорангиев и переносятся ветром на женские шишки. Споры очень многочисленны и легки, т. к. содержат воздухоносные клетки.

Рис. 2. Пыльца сосны под микроскопом.

Сравнение с другими отделами растений

По сравнению с цветковыми растениями, жизненный цикл сосны растянут, т. к. от опыления до созревания семени должно пройти два года.

В сравнении с хвощами и плаунами, наоборот – жизненный цикл проходит значительно быстрей.

В отличие от споровых растений, заросток находится в более выгодном положении, т. к. он защищён женской шишкой, и процесс оплодотворения не зависит от погодных условий.

Что мы узнали?

Жизненный цикл голосеменных растений сложный, т. к. включает в себя не похожие друг на друга поколения спорофита и гаметофита. Особенности жизненного цикла голосеменных позволяют им размножаться быстрее, чем споровые растения и заселять более сухие места.

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

• 

• Вадим Воробьев

  10/10

• Ирина Котолевская

  7/10

Голосеменные и покрытосеменные растения — что это за разновидности

В биологии семенные растения делят на пять классов:

• цветковые;
• хвойные;
• цикадовые (саговниковые);
• гнетовые;
• гинкговые.

Первый называют покрытосеменными, а остальные (нецветковые) — голосеменными.

Определение

Голосеменные растения — группа растений, у которых отсутствует замкнутое вместилище для семечек. Они открыто лежат на чешуе шишек.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Это древний вид, возраст которого около 350-370 млн. лет, включает только древесные формы. К ним относятся:

• сосна обыкновенная;
• ель голубая;
• лиственница европейская;
• туя западная;
• кедр гималайский;
• пихта бальзамическая;
• гинкго двулопастный и другие.

Класс насчитывает 12 семейств, включает 1080 видов растений.

Определение

Покрытосеменные растения — класс растений, который имеет замкнутое вместилище для семяпочки и цветок как орган полового размножения.

Многочисленная группа представлена разнообразными формами: травами, деревьями, кустарниками. Покрытосеменные преобладают на Земле, насчитывают 405 семейств и включают приблизительно 352 тыс. видов.

Сходство и отличительные особенности

Общие признаки обеих групп:

1. Размножаются семенами. Остальные растения образуют споры.
2. Имеют хорошо развитые вегетативные органы: корень, стебли, листья.

Отличительные особенности голосеменных/покрытосеменных растений:

1. Листья: чешуи, хвоя/остальные формы.
2. Органы размножения: микро- и макроспорангии/цветок.
3. Расположение семян: открытое/закрытое.
4. Время формирования зародыша: 1,5-2 года/несколько недель.
5. Видоизмененные органы для вегетативного размножения и запасания питательных веществ: нет/корнеплоды, луковицы, клубни.
6. Опыление: ветром и самоопыление/животными, ветром, водой и самоопыление.

Жизненный цикл

Цикл развития голосеменных состоит из чередования бесполой фазы (спорофита) и половой (гаметофита). Доминантное положение в нем занимает первый. Голосеменные являются разноспоровыми, как и другие семенные растительные организмы. Они способны создавать два типа спор:

• женские (мегаспоры);
• мужские (микроспоры).

Образование мужских спор

В конце весны в основании молодых побегов появляются мужские шишечки. Они имеют желтый оттенок и небольшие размеры. Чешуйки стробил являются микроспорофиллами — они гомологичны тычинкам и прикреплены к оси каждой шишечки спирально. В их нижней части расположены 2 пыльцевых мешочка — микроспорангии.

В микроспорангиях из материнской клеточки методом мейоза образуются 4 микроспоры, имеющих следующее элементы:

• наружную оболочку — экзину;
• внутреннюю оболочку — интину;
• 2 воздухоносных мешочка.

Воздушные мешочки появляются благодаря отслоению внешней оболочки от внутренней. В результате между ними формируется полость. Оставаясь в спорангии, микроспора делится и превращается в заросток.

Из второй клетки методом митоза создается еще 2 клеточки:

• антеридиальная — из нее затем формируются спермии (мужские половые клетки);
• вегетативная — отличается большими размерами и предназначенная для создания пыльцевой трубки.

У гаметофита мужского типа отсутствуют антеридии. Он создается внутри микроспоры. У голосеменных мужским гаметофитом является пыльцевое зерно. Совокупность этих элементов называется пыльца. После нарушения целостности микроспорангия (пыльцевого мешка), пыльца попадает во внешнюю среду и оказывается на женских шишечках. Благодаря этому происходит их опыление. Дальнейшее развитие гаметофита мужского типа протекает внутри семязачатка.

Женские гаметофиты

Гаметофиты женского типа появляются на тех же деревьях, где находятся мужские. Они располагаются на верхушках молодых побегов и имеют красноватый оттенок. Женские стробилы состоят из стержня, на котором находится 2 чешуйки:

• семенная;
• кроющая.

На верхней части семенной расположено два семязачатка. В женских гаметофитах каждая чешуйка является гомологом всей шишечки мужского типа. Семязачаток состоит из нескольких элементов:

• фуникулуса — соединяет семязачаток с семенными чешуйками;
• нуцеллуса — центральный отдел семяпочки;
• интегумента — оболочка семяпочки, формирующаяся из нуцеллуса и в созревшем семени превращающаяся в семенную кожуру.

Рядом с вершиной интегумента находится пыльцевход или микропиле. Именно через него после завершения процесса оплодотворения пыльцевая трубка проникает центральный отдел семяпочки. На микропиле образуется жидкость, имеющая густую консистенцию. После подсыхания она затягивает в семязачаток осевшую пыльцу.

Процесс развития

На первом этапе в микроспорангиях создаются микроспоры, которые затем превращаются в пыльцевые зерна. Благодаря ветру они оказываются на женских шишечках и улавливаются особой жидкостью, находящейся на микропиле. С ее помощью пыльцевые зерна проникают в нуцеллус. Как только процесс опыления завершается, микропиле зарастает, а чешуйки закрываются и запечатываются смолой.

Однако процесс оплодотворения у сосны начинается лишь через 13 месяцев после опыления. На этом временном отрезке создается эндосперм, и размеры женской шишечки увеличиваются примерно на 4 см. Кроме этого, они меняют цвет на зеленый. Описание дальнейшего процесса развития сосны имеет следующий вид:

• Попав на мегаспорангии, целостность наружной оболочки пыльцевого зерна нарушается.
• Из вегетативной клеточки начинает прорастать пыльцевая трубка.
• Одновременно с этим протекает процесс деления антеридиальной клетки на спермагенную и клетку-ножку.
• С помощью пыльцевой трубки спермагенная клеточка проникает в архегоний и делится на 2 спермия. Один из них погибает, а второй объединяется с яйцеклеткой.
• Благодаря их слиянию происходит образование зиготы, из которой затем формируется и развивается зародыш.

Полное созревание семян сосны обыкновенной происходит лишь осенью на второй год с момента опыления. Женские шишечки снова увеличиваются в размерах, а их цвет меняется на серый. Когда семена полностью созрели, чешуйки шишки раскрываются. Семечки попадают в почву и прорастают во взрослое растение.

В сравнении с покрытосеменной флорой жизненный цикл голосеменных существенно увеличен. Однако он протекает быстрее хвощей и плаунов. У голосеменных заросток надежно защищен от погодных факторов. Это весьма серьезное преимущество перед споровыми растениями.

Оплодотворение

В первый год оплодотворения не происходит, так как ни женские, ни мужские гаметы ещё не созрели. После опыления женские шишки закрываются и в течение года в них продолжается развитие гамет, как женских, так и мужских.

На следующий год, в закрытых женских шишках, которые уже одревеснели и позеленели, происходит оплодотворение: спермий соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу.

Рис. 3. Схема цикла развития сосны.

То, что гаметофит развивается не во внешней среде (как, например, у папоротников), а внутри спорофита, является особенностью голосеменных. Их яйцеклетка остаётся неподвижной клеткой, и от зарождения до оплодотворения находится внутри спорангия (семязачатка).

Сосна, в отличие от папоротников и мхов, не зависит от наличия воды для соединения гамет. Поэтому голосеменные более способны к заселению сухих мест.

Покрытосеменные (цветковые)

Общая характеристика. Покрытосеменные — самый большой отдел растительного мира. Произошли от древней формы голосеменных в начале мелового периода мезозойской эры (около 125 млн. лет назад). Насчитывают около 250 тыс. видов. Занимают господствующее положение в растительном мире; произрастают во всех климатических зонах и в самых разных климатических условиях. Наибольшее разнообразие видов — во влажных тропиках.

Покрытосеменные — единственная группа растений, образующая сложные многоярусные фитоценозы.

Особенности строения. Доминирующая жизненная форма -диплоидный спорофит (само растение, включающее корень и побег). Спорофиты разных групп покрытосеменных представлены различными жизненными формами (древесными, кустарниковыми, кустарничковыми, лиановыми, одно- и многолетними травами) и могут очень сильно отличаться друг от друга. Большинство покрытосеменных — многолетние растения, а травы могут быть одно- и двулетними. Органы покрытосеменных делятся на вегетативные (корень, стебель, лист) и генеративные (цветок, плод, семя).

В зависимости от строения семян и морфологических особенностей органов отдел делится на два класса: Однодольные (зародыш семени имеет одну семядолю) и Двудольные (зародыш семени имеет две семядоли). Основные различия между одно- и двудольными растениями приведены в таблицах на с. 280-281. При делении классов на семейства, роды и виды учитываются общие признаки растений — строение цветка и плода, тип соцветия, особенности внешнего и внутреннего строения вегетативных органов.

Основные ароморфозы: цветок, плод, двойное оплодотворение; симподиальное ветвление, прогрессивное развитие проводящей ткани: ксилема содержит настоящие сосуды — широкие трахеи (а не трахеиды, как у голосеменных), флоэма — ситовидные трубки с клетками-спутницами, а не ситовидные клетки; наличие специализированной механической ткани (волокон), придающей прочность коре и древесине; прогрессивное развитие вегетативных органов; способность образовывать ядовитые вещества, защищающие растения от растительноядных животных (у некоторых групп покрытосеменных).

Семязачатки находятся в полости завязи пестика и защищены его тканями от неблагоприятных условий среды, семена защищены не только семенной кожурой, но и плодом.

Развитие эндосперма одновременно с развитием зародыща (а не до оплодотворения, как у голосеменных) позволяет избежать ненужной траты питательных веществ и энергии в том случае, когда зародыш не образуется.

Гаметофиты более упрощены, чем у голосеменных. Мужской гаметофит покрытосеменных представлен пыльцевым зерном, содержащим вегетативную клетку с диплоидным набором хромосом (2n) и генеративную гаплоидную клетку (1n). У некоторых до опыления путем митоза из генеративной клетки образуется два спермия с гаплоидным набором хромосом. Женский гаметофит представлен зародышевым мешком, содержащим две клетки -синергиды, три клетки-антиподы, яйцеклетку с гаплоидным набором хромосом (1n) и диплоидную центральную клетку (2n).

Размножение. Пыльцевые зерна попадают на рыльце пестика (а не сразу в пыльцевход семязачатка), предназначенного именно для улавливания пыльцы; в пыльцевход семязачатка проникает пыльцевая трубка, образующаяся в пыльцевом зерне. Оплодотворение двойное: в нем участвуют два спермия: один сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу, из которой развивается зародыш, другой спермий сливается с диплоидной центральной клеткой женского гаметофита, образуя триплоидную клетку, из которой впоследствии возникает эндосперм, содержащий запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша.

После оплодотворения семязачаток развивается в семя, завязь пестика формирует плод. Наличие и уникальность плода обеспечивают распространение покрытосеменных птицами, млекопитающими, насекомыми, ветром, водой и т.д.

Для покрытосеменных также характерно вегетативное размножение (с помощью вегетативных органов).

Значение покрытосеменных: поддерживают стабильный газовый состав атмосферы; образуют сложные многоярусные фитоценозы; растения и их плоды служат пищей для многих видов животных; покрытосеменные широко используются человеком: обеспечивают человека хлебом (хлебные злаки), используются им в пищу (овощные и плодово-ягодные) и в качестве лечебных средств, являются источником сырья для деревообрабатывающей, целлюлозной, легкой и медицинской промышленности, применяются в декоративных целях и т.д.

растения

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.

Классификация голосеменных растений

Ранее в общей типологии растений голосеменные представители были выделены в отдельную группу. Сначала они относились к отделу семенных, позже входили в состав сосудистых растений. Непосредственно класс голосеменных объединял хвойные и некоторые виды вымерших растений.

Хотя по описанию представители этой группы существенно отличались от покрытосеменных, но ученые предполагали на основании ископаемых остатков, что папоротникообразные и цветковые произошли от голосеменных предков.

Против этих утверждений выступают исследования ДНК, результаты которых показывают, что голосеменные являются монофилетической группой. Сейчас эти растения разделяются на 5 классов:

1. Гинкговые.
2. Гнетовые.
3. Саговниковые.
4. Хвойные.
5. Цветковые.

Гаметофит растений: отдел Голосеменные

Половое поколение хвойных выглядит иначе. Так, мужской гаметофит сосны представлен пыльцевыми зернами, которые развиваются в шишках. Последние находятся у основания побегов. Мужские шишки мелкие и мягкие, собраны в пучки. На каждой их чешуйке расположены по два пыльника, в которых развиваются мужские половые клетки.

На верхушках побегов можно найти женские шишки с семязачатками. В результате мейоза здесь формируются мегаспоры. Всего их 4. Но в женский гаметофит из них развивается только одна. Остальные отмирают. Далее происходят последовательные процессы опыления, оплодотворения и формирования семян.

Итак, гаметофитом называют половое поколение растений. Это фаза жизненного цикла, которая характерна для водорослей, споровых и семенных. Все гаметофиты являются многоклеточными структурами, содержащими гаплоидный хромосомный набор.

Биология

Вспомните

1. Что такое семя?
2. Каково значение цветка?

Высшие семенные растения: голосеменные и покрытосеменные. Голосеменные — исключительно наземные вечнозеленые, реже листопадные деревья, кустарники или лианы. Голосеменные имеют корень, стебель и листья. Они образуют семена, с помощью которых размножаются и распространяются. Свое название голосеменные получили потому, что их семена открыто лежат на поверхности чешуи шишек. Из современных голосеменных наиболее известны хвойные. К ним относятся ель, сосна, пихта, лиственница, кедр, можжевельник, кипарис и др. (рис. 29).

Рис. 29. Хвойное растение — сосна

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.

Покрытосеменные растения, или цветковые, — самая молодая и в то же время самая многочисленная группа царства Растения. Она включает около 250 тыс. видов, произрастающих во всех климатических зонах. Покрытосеменные растут в воде (элодея, кувшинки) и в безводных пустынях (саксаул, верблюжья колючка), образуют леса (дуб, береза) и ковром разнотравья покрывают степи (тюльпан, ковыль).

Покрытосеменные растения, как и голосеменные, имеют корень, стебель, листья, но у них есть и орган семенного размножения — цветок, отсюда происходит их второе название — цветковые растения. После завершения цветения образуется плод, в котором находятся семена, содержащие, как правило, запас питательных веществ (рис. 30). У покрытосеменных семена развиваются внутри плода, то есть они защищены (покрыты), что позволяет им лучше переносить неблагоприятные условия. Среди покрытосеменных есть деревья, кустарники и травы.

Рис. 30. Покрытосеменное растение — шиповник

Одни из покрытосеменных живут очень недолго, всего несколько месяцев. За это время они вырастают из семян, зацветают и дают новые семена, после чего погибают. Такие растения называют однолетними. Двулетние растения зацветают, дают семена на второй год и погибают. Многолетние растения цветут и образуют семена многократно. Продолжительность их жизни может исчисляться десятками и даже сотнями лет. У большинства покрытосеменных стебли прямостоящие. Но есть растения с вьющимися, лазающими и ползучими стеблями. Форма и строение листьев, а также строение корневых систем у разных цветковых растений тоже очень разнообразны.

Среди покрытосеменных много культурных растений, например овощные, хлебные, плодово-ягодные, масличные, лекарственные, кормовые, технические, декоративные.

Ответьте на вопросы

1. Какие растения называют голосеменными?
2. Чем покрытосеменные растения отличаются от голосеменных?
3. Почему голосеменные и покрытосеменные относят к высшим семенным растениям?

Моя лаборатория

Побегом называют стебель с расположенными на нем листьями и почками.

Цветок — это видоизмененный побег, на месте которого созревает плод с одним или несколькими семенами.

Семя, в отличие от споры, — многоклеточное образование, состоящее из зародыша и запаса питательных веществ.

Внешнее строение цветкового растения

1. Рассмотрите выданные вам растения.
2. Сравните эти растения с растением на рисунке 30.
3. Зарисуйте в тетради одно растение и подпишите его органы.

Хвойные растения (рис. 31) выделяют особые летучие вещества — фитонциды (от греч. фитон — растение и лат. цидо — убиваю), которые подавляют развитие многих бактерий не только в лесу, но и в его окрестностях.

Рис. 31. Многообразие хвойных

Можжевельник выделяет фитонцидов в шесть раз больше, чем другие хвойные растения, и в 15 раз больше, чем лиственные. Поэтому там, где растет можжевельник, воздух всегда чище. В нашей стране встречается более 20 видов можжевельника. Все они нуждаются в охране.

Хвойные леса, называемые тайгой, занимают огромные пространства в нашей стране. В них обитают многие виды животных и растений. Хвойные леса дают основную массу строительной и поделочной древесины. Древесина хвойных широко используется для производства бумаги. Хвойные служат сырьем для получения бальзамов и смол, камфары, спирта, целлюлозы, медицинских препаратов и многих других продуктов. Семена некоторых хвойных содержат масло, используемое в пищу. Например, сосна сибирская (так называемый сибирский кедр) дает не только ценную древесину, но и съедобные семена — кедровые орешки. Древесина лиственницы твердая, смолистая, долговечная, так как практически не поддается гниению. Поэтому древесина лиственницы всегда ценилась и продолжает цениться в настоящее время.

Отличие голосеменных от покрытосеменных

Не только голосеменные эволюционировали в своем развитии. Покрытосеменные — это отдел высших растений, которые тоже размножаются семенами. Главное отличие этих растений — семена защищены оболочкой (околоплодником). Такое строение позволяет лучше сохраняться и распространяться. Давайте сравним голосеменные и покрытосеменные растения.

Таблица сравнение голосеменных и покрытосеменных растений
Характеристика	Голосеменные	Покрытосеменные
Период зарождения	Середина палеозоя	Конец мезозоя
Цветок	—	+
Листья	Узкие, в виде иглы или чешуйки	Разные
Формы	Деревья и кусты	Деревья, кустарники, травы
Опыление	Ветер	Самоопыление, ветер, животные
Завязь	—	+
Плод	—	+
Пестики	—	+
Куда попадает пыльца	На самозачаток	На рыльце пестика
Древесина	Трахеиды	Трахеиды, сосуды
Оплотодотворение	Внутри семязачатка	Двойное
Околоплодник	—	+
Нахождение зачатков	Лежат открыто на чешуе	В полости завязи пестика

Голосеменные — прародители покрытосеменных. Однако последние имеют более совершенное строение. Наличие цветка позволяет увеличить шансы на оплодотворения и опыления. Плод защищает семена от неблагоприятных условий среды и приманивает птиц. Птицы в свою очередь разносят семена на большие расстояния.

Цветковые сделали большой шаг и в опылении. В отличие от голосеменных их разносит не только ветер, но и птицы, насекомые. Покрытосеменные — это высшая ступень эволюции царства растений.

Циклическое развитие

Жизненный цикл сосны берет свое начало в материнских клетках, когда появляются маленькие споры в результате редукционного разделения. В них формируется пыльца, переносимая ветром к женским шишкам и проникающая внутрь семяпочек. Когда завершается процесс опыления, на стробиле чешуйки склеиваются посредством смолы.

От начала опыления и до окончания оплодотворения обычно проходит 1 год, чуть больше. Продолжительное время необходимо для появления эндодерма в семяпочке и достижения позеленевшей почкой размера в 3−4 см. Непосредственно перед оплодотворением происходит деление спермагенного образования на 2 спермия, один из них сливается с яйцеклеткой.

На выходе создается зигота, дающая начало зародышу, питающемуся эндоспермом. На протяжении следующего года стробилы женского пола достигают 6 см с окончательным созреванием семян. В этот период наступает разделение чешуек, после чего семена высыпаются. Из последних прорастают молодые побеги, чем и завершается циклическое развитие.

Голосеменные растения характеризуются довольно сложным жизненным циклом. Поколения гаметофита и спорофита различны между собой. Из-за особенностей всего поэтапного развития такие представители флоры проходят быстрый процесс размножения в сравнении с аналогичными споровыми растениями.

Взрослое растение

Рассмотрим развитие голосеменных на примере сосны обыкновенной. Сосна – вечнозелёное дерево, обычно живущее 100–300 лет, но иногда доживающее и до 500–600.

Взрослое растение является спорофитом. Это значит, что на нём развиваются споры. Органы, в которых созревают споры, называются спорангиями и находятся в шишках.

Рис. 1. Мужские и женские шишки сосны.

Женские шишки первого года красного цвета, мужские – обычно жёлтые.
Мужской гаметофит сосны, – это пыльца, так как из её антеридиальной клетки образуются спермии (мужские гаметы).

Пыльцевые зерна или пыльца в мае и в начале июня высыпаются из мужских шишек и переносятся ветром на женские шишки. Пыльца очень многочисленна и легка, т. к. содержит воздухоносные клетки.

Рис. 2. Пыльца сосны под микроскопом.