Умблик
7 класс · углублённый
Биология · 7 класс · углублённый уровень
Биология · углублённый уровень · 7 класс · Урок 20

Голосеменные и сосна: семя, пыльца и четыре современные линии

Разберём возникновение семени, мужские и женские шишки сосны, роль пыльцы и отличие хвойных, гинкговых, саговниковых и гнетовых.

Архепластидные, или «растения»

Федеральная программа · углублённый уровень · 7 класс

Архепластидные, или «растения»

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

  • Семя как эволюционное новшество, древние семенные папоротники
  • Голосеменные и цикл хвойных на примере сосны
  • Хвойные, гинкговые, саговниковые и гнетовые
  • Распространение, экология, значение и практическое изучение веток, хвои, шишек и семян
женская шишкамужская шишкахвояпыльца ксемязачаткуВ зрелой женской шишке развиваются семена; настоящего плода у сосны нет.
Учебная схема шишек и семян сосны; пыльцевое зерно и семязачаток в реальности имеют микроскопические структуры, не показанные в масштабе.

Как это устроено

Семя стало важным этапом освоения суши: зародыш защищён покровами, получает запасные вещества и может переждать неподходящие условия. Пыльца переносит мужской гаметофит без необходимости, чтобы подвижная гамета проплыла от одного растения к другому по наружной водной плёнке. Это не означает, что все семена выживают без воды или что у всех голосеменных одинаковый жизненный цикл.

У сосны заметное дерево — диплоидный спорофит. В мужских шишках формируются микроспоры и пыльца, в семязачатках женских шишек — женский гаметофит и яйцеклетка. Ветер переносит пыльцу, затем развивается пыльцевая трубка; оплодотворение происходит позже. Из зиготы возникает зародыш, из семязачатка — семя. На школьной схеме полезно отдельно пометить опыление, оплодотворение и созревание семени: это три разных этапа.

Сосна и ель — хвойные, но разнообразие голосеменных шире: гинкго имеет характерные листья, саговники могут напоминать пальмы, гнетовые включают эфедру. Сходство внешнего облика с папоротником или пальмой не доказывает ближайшее родство. Для определения используют строение репродуктивных органов и генетические данные. Школьное слово «голосеменные» подчёркивает отсутствие закрытой завязи, а не расположение буквально каждого семени на голой поверхности.

Хвойные формируют леса, участвуют в круговороте углерода и дают древесину; семена некоторых видов служат пищей животным. Вырубка, пожары, вредители и изменение климата могут менять сообщества. Практическое изучение шишек и хвои безопаснее выполнять на заранее подготовленных материалах; декоративный гинкго и некоторые другие голосеменные имеют части, которые не предназначены для употребления в пищу.

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Семенное растение

Сосудистое растение, в жизненном цикле которого после оплодотворения развивается семя с зародышем и дополнительными структурами для его защиты и питания.

Пример: Сосна и берёза — семенные растения, хотя только берёза образует плод.

Семязачаток

Структура семенного растения, содержащая женский гаметофит и окружённая покровами; после оплодотворения из неё развивается семя.

Пример: На семенной чешуе женской шишки сосны развиваются семязачатки.

Пыльцевое зерно

Мужской гаметофит семенного растения на стадии переноса, окружённый защитными оболочками.

Пример: Пыльцевые зёрна сосны переносятся ветром к женским шишкам.

Важно: Пыльца — не «готовое семя» и не сама яйцеклетка.

Опыление

Перенос пыльцы к структурам, где она может начать развитие, необходимое для последующего оплодотворения.

Пример: У сосны ветер переносит пыльцу к молодым женским шишкам.

Важно: Опыление и оплодотворение — разные события и могут быть разделены временем.

Оплодотворение

Слияние мужской и женской половых клеток или их ядер с образованием зиготы.

Пример: После оплодотворения внутри семязачатка сосны начинает развиваться зародыш.

Семя

Структура из зародыша, покровов и часто запасных тканей, образующаяся из семязачатка после оплодотворения.

Пример: Крылатое семя сосны может распространяться ветром.

Важно: У голосеменных семя не заключено в плод, потому что завязи цветка у них нет.

Голосеменные

Традиционное название современных и ископаемых семенных растений, у которых семязачатки не находятся внутри закрытой завязи цветка.

Пример: Хвойные, гинкговые, саговниковые и гнетовые — современные линии голосеменных.

Мужская шишка сосны

Собрание спороносных структур сосны, в которых формируются микроспоры и затем пыльцевые зёрна.

Пример: Весной небольшие мужские шишки выделяют пыльцу.

Женская шишка сосны

Побеговая репродуктивная структура с семенными чешуями и семязачатками, которая после развития семян обычно становится древеснеющей.

Пример: На зрелой шишке под чешуями находятся семена.

Важно: Шишка — не плод покрытосеменного растения.

Гинкговые, саговниковые и гнетовые

Три современные линии голосеменных, отличающиеся от хвойных строением и эволюционной историей.

Пример: Гинкго двулопастный — представитель гинкговых; саговники внешне напоминают пальмы, но не являются ими; эфедра относится к гнетовым.

Семенные папоротники

Вымершие группы семенных растений с папоротникообразным обликом, известные по ископаемым остаткам.

Пример: Ископаемые семенные папоротники помогают изучать ранние этапы эволюции семенных растений.

Важно: Это не современные папоротники, на которых внезапно выросли семена.

Пример по шагам

На сосне нашли шишку с семенами. Почему неправильно назвать её плодом и сказать, что семя выросло из пыльцы?

  1. Плод покрытосеменного развивается из завязи цветка; у сосны завязи нет.
  2. Пыльца несёт мужской гаметофит и участвует в оплодотворении, но не превращается в семя.
  3. Семя развивается из семязачатка женской репродуктивной структуры после оплодотворения.

Вывод: Шишка сосны не является плодом; семя образуется из семязачатка, а пыльца участвует в доставке мужского генетического материала.

Практическая работа

Строение веток и шишек хвойных

  1. Получите от учителя законно собранные веточки и зрелые шишки сосны, ели или лиственницы; подпишите вид или запишите, если вид неизвестен.
  2. Сравните расположение хвои и строение чешуй, найдите семя в раскрытой зрелой шишке; не утверждайте, что молодая женская шишка обязательно содержит зрелые семена.
  3. Отдельно изучите готовые фотографии мужской шишки и пыльцы, чтобы различить стадии и масштаб.

Что можно заключить: Ветви и шишки разных хвойных имеют различия, а семя связано с женской репродуктивной структурой, не с пыльцой как готовым зародышем.

Безопасность: Не срывайте ветви с охраняемых деревьев и не пробуйте семена или хвою; работа со стеклом и увеличительными приборами проводится по инструкции учителя.

Практическая работа

Изучение внешнего строения веток, хвои, шишек и семян хвойных

  1. По подписанным и законно полученным образцам ели, сосны и лиственницы сравните расположение хвои, длину и число хвоинок в пучке, а также форму молодых и зрелых ветвей, учитывая возраст образца.
  2. Сравните мужские пыльцевые и женские семенные шишки там, где известны вид и стадия; у зрелой шишки найдите чешуи и семена, отличая семя от пыльцы и не называя шишку плодом.
  3. Составьте таблицу трёх видов с несколькими признаками и укажите ограничения одной ветки без шишек, сезонные изменения лиственницы и необходимость определителя для вида.

Что можно заключить: Хвойные различаются по хвое и репродуктивным структурам, а семя развивается без завязи и настоящего плода.

Безопасность: Используйте только опавшие или заранее предоставленные ветви и фото; не срывайте части охраняемых растений и берегите глаза от острых игл.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.