Bio-lessons

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.

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.

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.

Навигация по записям

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.

Различия между диким и домашним табунами

Вожак является «хозяином» табуна, и относится к остальным его членам, как к своей личной собственности.

Его задача – обеспечивать безопасность и бороться с другими «претендентами на престол». Поэтому обычно он всегда следует позади табуна, внимательно следя за тем, чтобы никто не отстал и не отбился.

Именно на её плечах лежит ответственность за поиск лучших кормовых угодий, источников воды, укрытий от непогоды. Причем эта самка – не обязательно самая сильная или «красивая». Гораздо важнее другие её качества – опыт и мудрость, за что её в табуне и уважают.

Коневодческий бизнес основан по другому принципу.

Жеребцов-производителей держат отдельно от основного стада, чаще всего – поодиночке, чтобы исключить возможность поединков за лидерство, а также избежать незапланированных случек. Иногда в одном табуне могут пастись совместно и мерины, и кобылы, но половозрелые самцы – никогда.

Здесь основную роль играют индивидуальные качества животного. Таким образом, в условиях домашнего табуна (в отличие от дикого), лидерские обязанности лежат на плечах одной особи.

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.

Продолжительность жизненного цикла

Ранней весной ветер разносит пыльцевые зерна открывшихся микростробил. После попадания пыльцы на семязачаток, шишка закрывается, чешуйки плотно склеиваются смолой. Оплодотворение происходит через год после образования гамет, которые созревают в шишках до того времени, когда зигота (оплодотворенная яйцеклетка) разовьется в зародыш, а семязачаток — в семя.

Яйцеклетка не покидает спорангия на протяжении обеих фаз. Гаметофит развивается внутри стробилы. Зародыш имеет зачаточные побег и корень, вокруг него накапливаются питательные вещества и оболочка.

Через три года мегастробила становится коричневой, раскрывает чешуйки и дает возможность созревшим семенам покинуть свое убежище. Попав в благоприятную почву, они дадут начало новому спорофиту.

Пихта корейская

Это деревце внешне очень похоже на пихту Нордмана, но отличается от нее высоким уровнем зимостойкости – 4 зона (до –35 градусов). Во взрослом состоянии пихта корейская и Нордмана существенно отличаются друг от друга высотой (первая не вырастает выше 15 метров, а вторая со временем достигнет 60 метров) и формой кроны. Но в молодом возрасте саженцы этих видов под силу различить только профессионалам.

У пихты Корейской такие же плоские совершенно не колючие темно-зеленые иголки, которые с обратной стороны также имеют серебристый цвет и два продольных устьица. Учитывая вышесказанное, остается только надеяться на добросовестность продавцов, которые могут правильно обозначить видовую принадлежность «ёлочки» на этикетке.

Пихта Корейская очень перспективное дерево для сада. В последние годы ландшафтные дизайнеры все чаще используют ее в своих работах, а садоводы-любители также не могут устоять перед красотой этого деревца, похожего на ёлочку из сказки.

Кроме того, пихта Корейская хорошо выносит полутень, и будучи взрослой радует удивительными прямостоячими шишками, похожими на свечки

Единственный нюанс, который важно учитывать при посадке этой пихты – негативное влияние на нее загазованного воздуха, поэтому «ёлочку» лучше разместить на загородном участке

Пихта корейская (Abies koreana). F. D. Richards

Цикл голосеменных

Жизненный цикл голосеменных и покрытосеменных растений имеет некоторые отличия. У первых доминирует бесполое поколение, а гаметофит развивается на спорофите. Рассмотрим более подробно развитие голосеменных на примере вечнозеленого дерева (сосны). Взрослое растение – это спорофит. Созревают споры в так называемых спорангиях, находящихся в шишках. Причем мужские и женские отличаются по цвету: первые желтого оттенка, а вторые – красные на первом году. В конце весны (в мае) и в начале первого летнего месяца мужские споры вываливаются из своих домиков и с помощью ветра перебираются на шишки противоположного рода. Женские споры прорастают внутри спорангиев, образуя заросток с двумя органами. Именно в них и происходит развитие яйцеклетки, т. е. заросток – это гаметофит. Он и есть новое поколение сосны и одновременно материнский организм для будущего зародыша. Мужской гаметофит – это пыльца, из которой образуются спермии.

В первый год гаметы обоих полов недозрелые, поэтому оплодотворения нет. Женские шишки после опыления закрываются, и на протяжении года в них развиваются гаметы мужские и женские. Через год в женских позеленевших и одревесневших шишках осуществляется оплодотворение. Первой клеткой спорофита является зигота, которая делится и образуется из новых клеток зародыш, имеющий корень и побег, т. е. вегетативные органы. Вокруг него возникает оболочка и откладываются питательные вещества. Так формируется семя в женской шишке. На третий год они приобретают коричневый оттенок и раскрываются. В результате семена попадают в почву и прорастают, появляется молодая сосна – спорофит.

Какие растения относятся к голосеменным

Отряд голосеменных растений характеризуется наличием семязачатков.

В последующем происходит развитие семени, без образования при этом плодов и цветков. Это основные признаки голосеменных растений.

• Наиболее примитивные и древние представители отряда голосеменных растений образовались от одного из видов папоротников в позднем девонском периоде.На сегодняшний день сохранились немногие представители данной группы. Стоит отметить, что многие из них занесены в Красную книгу.
• Отдел голосеменных растений включает в себя 4 основных класса: саговниковые, гнетовые, гинкговые, хвойные. Относятся к этой группе около 800 современных видов.Класс хвойных растений составляет преобладающее большинство (более 500). Они появились на нашей планете в конце карбонового периода. Произрастает класс хвойных на всех континентах.
• Большая часть голосеменных растений является вечнозелеными, редкие представители относятся к кустарникам или листопадным деревьям, некоторые представляют собой обыкновенные лианы.
• Растения отряда голосеменных имеют листья разнообразной формы: от игольчатой, чешуевидной до перистой, двулопастной, разветвленной.Сходно и строение семян у данной группы. У этих растений семяпочки (семязачатки), которые состоят из защитной оболочки и мегаспорангия. Расположены они открытым образом на внутренней стороне чешуевидных листьев. У хвойных данные листья формируют шишку и представляют собой подобие спирали. Получается, что семена голосеменных растений как будто голые, без завязи.
• Очень велико значение отряда голосеменных растений в природе. Они обогащают воздух кислородом, образуя огромные площади смешанных и хвойных лесов.Необходимо помнить, что леса закрепляют песчаные почвы, ослабляют силу и шумы ветров, регулируют уровень воды в реках и скорость таяния снегов. Это обитание большого числа зверей, которые питаются в основном шишками хвойных растений, семенами и побегами.
• Для людей голосеменные хвойные растения несут практическое значение.
  Из древесины изготавливают бумагу, применяют как лесоматериал, из которого в дальнейшем производят мосты, столбы, шпалы, мебель и т.д. До сегодняшних дней древесину хвойных растений используют в качестве топлива.
• Хвойные деревья отряда голосеменных выделяют в воздух огромное количество фитонцидов.Это определенные летучие вещества, которые подавляют развитие множества болезнетворных организмов. Именно поэтому вблизи хвойных лесов зачастую размещают больницы и санатории для людей, которые страдают заболеваниями органов дыхания.

Тюльпан – описание, строение и виды цветка

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.

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).

Про такой гаметофит, сокращённый до одной клетки, говорят, что он сильно редуцирован. Мужской гаметофит, т.е. пыльца образуется из мужской споры, которая образуется в мужской шишке еще раньше.

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.

Почему в жизненном цикле растений преобладает спорофит?

Преимущества спорофита:

• в водной среде происходит передвижение гамет, а на поверхности земли растения не способны перемещать свои споры;

• из-за изменчивых условий на поверхности земли диплоидным организмам легче сохранить рецессивные признаки, которые могут стать необходимыми для выживания в изменившейся среде обитания.

В жизни покрытосеменных, голосеменных, большей части споровых, кроме мхов, преобладает гаплоидность

Обусловлено это тем, что в природе важно наличие семени для дальнейшей жизни. . Гаметофит – это, непосредственно, оплодотворение, а спорофит – появление спор

Споры необходимы для дальнейшего распространения, произрастания вида растения на земле. 

Гаметофит – это, непосредственно, оплодотворение, а спорофит – появление спор. Споры необходимы для дальнейшего распространения, произрастания вида растения на земле. 

Именно диплоидный вид организма способен вынести меняющиеся условия наземной жизни.

Споры папоротника

Поэтому диплоидное поколение преобладает у наземных растений, у подводной растительности – водорослей преобладает гаплоидная часть. Даже одноклеточные водоросли — хламидомонады, имеют преобладающую гаплоидность на протяжении своей жизни.

Жизненный цикл

Рассмотрим поэтапно процесс размножения голосеменных на примере сосны обыкновенной. У этого растения женские и мужские шишки формируются на одной особи. Первые расположены на верхушках побегов, имеют красноватый цвет и чешуйки, плотно прилегающие друг к другу. Мужские шишки серо-желтые. Они формируются в основании молодых побегов. На чешуйках мужских шишек расположены пыльники с пыльцевыми зернами.

Процессу оплодотворения (слияния) гамет предшествует опыление. Во время этого раскрываются чешуйки женских шишек, а семязачатки выделяют клейкую жидкость. С ее помощью удерживается пыльцевое зерно. Далее чешуйки смыкаются, шишка закрывается, и начинается прорастание пыльцевой трубки. Этот процесс продолжается от 12 до 15 месяцев. По мере роста пыльцевой трубки к семязачатку продвигаются два спермия. Один из них оплодотворяет яйцеклетку, а второй погибает. Формирование семян завершается только к окончанию следующего лета.

Таблица «Отличия гаметофита и спорофита у растений»

Гаметофит и спорофит могут отличаться по размеру и этапам формирования.

Гаметофит	Спорофит
Относятся к гаплоидам, имеют только один набор хромосом.	Относятся к диплоидам из-за наличия двух наборов хромосом.
Размножение происходит половым путем.	Размножение происходит бесполым способом.
Для процесса характерно образование гамет – мужских и женских половых клеток: спермий, яйцеклеток и сперматозоидов.	Для стадии характерно образование специальной клетки – споры, предназначенной бесполому размножению.
Образование гамет происходит, когда в гаметофите начинается деление (митоз) из гаплоидных клеток.	Образование спор происходит, когда в спорофите начинается деление (мейоз) из диплоидных клеток.
При оплодотворении женской гаметы мужскими образуется зигота. Затем из зиготы образуются споры.	Когда спора делится способом, который называется митоз, наступает диплоидная фаза жизненного цикла.

Характерные свойства

В большинстве случаев голосеменные представители флоры произрастают в северных широтах, где преобладает влажный климат, но встречаются и отдельные представители, приспособившиеся к жизни на южных территориях Африки, в жарких пустынях. Общие черты, позиции:

• наличие хвои;
• голосеменные представлены только кустарниками и деревьями;
• довольно развитая древесина;
• идентичный метод размножения.

Некоторые сосновые сорта способны сохранять хвою несколько десятков лет, лиственница же сбрасывает ее ежегодно. В сравнении с папоротниками и мхами, процесс размножения представлен созреванием семян, не нуждающихся во влаге. Опыление осуществляется в природных условиях посредством ветра, для чего не нужна вода.

Многие разновидности смогли выжить и акклиматизировались в засушливых регионах. Семена развиваются из семяпочек открытым способом, чем и объясняется их повышенный организационный уровень в сравнении со споровыми высшими организмами.

Древесина довольно прочная в отношении внешних негативных факторов, отличается особенным строением. Структурно она представлена омертвелыми и мелкими клетками ксилемы. Внутренняя часть с корой изрезана многочисленными каналами, по которым перемещается смола.

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.

1. Вопрос 1 из 10

Начать тест(новая вкладка)

Примеры голосеменных растений

Представителей данного отряда знают многие. Самые распространенные из них – это ели, сосны и пихты.

Пихта

Основных представителей голосеменного отряда можно разделить на гнетовых, гингковых, саговниковых и хвойных.

Вельвичия удивительная

К гнетовым, например, относится вельвичия, которая произрастает в пустыне.

Дерево гингко

К виду гингко относится единственный представитель с таким же названием — это высокое дерево с подобными вееру ветвями.

Семейство саговников включает в себя различные виды.

По внешности напоминает небольшие пальмы с ветвями в виде птичьих перьев.

И самый большой представитель этого отряда – хвойные деревья. К ним можно отнести: тис, сосну, ель, кедр, пихту, кипарис, лиственницу и других.

Тис ягодный

Самые древние представители голосеменных это саговниковые, они дошли до нас со времен зарождения жизни на нашей планете.

Женский гаметофит

Женские споры не вылетают из шишек, а прорастают там, где образовались, внутри спорангиев.

ТОП-4 статьикоторые читают вместе с этой

Проросшая женская спора образует заросток с двумя архегониями (органами, в которых развиваются яйцеклетки). Таким образом, заросток, – это гаметофит.

Заросток находится внутри спорангия (семязачатка), и является новым поколением сосны. Для будущего зародыша сосны он является материнским организмом.

Мужской гаметофит сосны, – это пыльца, так как из её антеридиальной клетки образуются спермии (мужские гаметы). Про такой гаметофит, сокращённый до одной клетки, говорят, что он сильно редуцирован.

Королевский Цимбидиум

Тест

Вопрос 1. На схеме дан жизненный цикл сосны. Соотнесите правильно его этапы:

1. Взрослый спорофит.
2. Женская шишка.
3. Микроспорофилл.
4. Мужской гаметофит (микроспора).
5. Мужская шишка.
6. Семя.
7. Молодой спорофит.
8. Закрытая женская шишка.
9. Женский гаметофит (заросток).
10. Открытая женская шишка.

Ответ:

1. Взрослый спорофит.
2. Мужская шишка.
3. Микроспорофилл.
4. Мужской гаметофит (микроспора).
5. Женская шишка.
6. Женский гаметофит (заросток).
7. Закрытая женская шишка.
8. Открытая женская шишка.
9. Семя.
10. Молодой спорофит.

Вопрос 2. Как происходит опыление хвойных:

1. Птицами.
2. Ветром.
3. Самоопыление.
4. Водой.

Ответ: 2

Вопрос 3. Что представляет собой лист Гинкго:

1. Хвоя.
2. Чешуйки.
3. Двулопастная кожистая пластина.
4. Вайя.

Ответ: 3

Вопрос 4. Что такое жизненный цикл голосеменных:

1. Период развития заростка.
2. Смена фаз спорофита и гаметофита.
3. Образование заростка.
4. 10 лет жизни.

Ответ: 2

Вопрос 5. Укажите, какие пункты в таблице перепутаны:

1. 1. 1,2,5,7.
   2. 3,4,6,7.
   3. 2,4,6,7.
   4. 2,5,6,7.

Ответ: 3

№	Голосеменные	Покрытосеменные
1	Образуют семена	Образуют семена
2	Развивают цветок	Не развивают цветок
3	Не имеют плодов	Имеют плоды
4	Семязачатки развиваются в завязи пестика	Семязачатки крепятся к чешуе стробилы
5	Опыляются ветром	Опыляются ветром, водой, животными, самостоятельно
6	Пыльца попадает на рыльце пестика	Нет специального органа, улавливающего пыльцу
7	Имеют древовидную и травянистую форму	Только древовидную

Эволюция видов

В эволюционной цепи развития голосеменные занимают промежуточное место между папоротниками и покрытосеменными. Этот отдел отличается более сложными и жизнеспособными вегетативными органами. Генеративные процессы значительно ускорились и перестали зависеть от наличия воды.

Заросток получил защиту в виде материнской шишки и запас питательных веществ, что позволило голосеменным достаточно быстро и широко распространиться по суше. Однако, по сравнению с покрытосеменными, две фазы их развития являются слишком длительным процессом, а вегетативные способности несовершенными

Тем не менее это важное связующее звено в истории растительного царства

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.

​

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.

​

Особенности строения и размножения

Цикл развития голосеменных слагается из ротации спорофита и гаметофита, то есть чередования бесполого и полового поколения. При этом господство принадлежит спорофиту — взрослому растению.

Представители голосеменных считаются разноспоровыми, как и другие семенные. В спорангиях, находящихся в шишках (стробилах), образуются женские мегаспоры, которые отличаются от мужских микроспор более крупным размером.

Мужские шишки

Ближе к лету в начале молодых побегов сосны появляются мужские мелкие стробилы. Их чешуйки представляют собой мелкие спороносные листики, которые обладают двумя микроспорангиями. Путем редукционного деления материнских клеток в спорангии получаются 4 мелкие споры.

Каждая из них покрыта наружной и внутренней оболочкой, а между ними находится 2 воздухоносных полости. Ядро микроспоры делится, образуя 2 клетки. Из одной получаются 2 заростковые клетки, которые здесь же отмирают. Кстати, процесс полностью еще не изучен. Из второй также формируются 2 клетки:

• антеридиальная;
• вегетативная.

Из первой развиваются неподвижные спермии, а из второй образовывается пыльцевой трубчатый вырост. Таким образом, внутри мелкой споры создается мужской гаметофит, и она становится пыльцевым зерном.

Формирование женского гаметофита

Весной на концах побегов сосны образуются небольшие женские шишки. Они обладают красноватым оттенком, состоят из центрального стержня, на котором расположены кроющая и семенная чешуйки, которая является преобразованным боковым побегом, в ней же находятся 2 семязачатка (семяпочки).

Из-за того, что они не закрыты, эти растения и называются голосеменными. Каждая чешуйка женской стробилы гомологична мужским шишкам. В состав семяпочки входят:

1. Нуцеллус — центр семязачатка.
2. Интегумент — покров семяпочки.
3. Фуникулус — семяножка, соединяющая семязачаток с чешуями.

В его центре происходит деление спорогенной клетки и образование спороцитов. Из них формируются 4 гаплоидные крупные споры, 3 из которых отмирают, а одна образует эндосперм. Именно он соответствует женскому гаметофиту.

Заключение

Известно более 350 семейств, около тринадцати тысяч родов и более трехсот тысяч видов покрытосеменных растений. Эти автотрофные организмы являются важным компонентом оболочки Земли.

Цветковые растения доминируют над голосеменными. Они дают возможность существовать животному миру. Доказано, что некоторые группы животных зародились только после того, как Землю заполонили покрытосеменные растения. Это, пожалуй, единственная группа, представленная среди высших растений, экземпляры которой смогли заново освоить морскую среду, т. е. вместе с водорослями в соленой воде обитают различные виды цветковых.