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.
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
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?
- Плод покрытосеменного развивается из завязи цветка; у сосны завязи нет.
- Пыльца несёт мужской гаметофит и участвует в оплодотворении, но не превращается в семя.
- 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
- Получите от учителя законно собранные веточки и зрелые шишки сосны, ели или лиственницы; подпишите вид или запишите, если вид неизвестен.
- Сравните расположение хвои и строение чешуй, найдите семя в раскрытой зрелой шишке; не утверждайте, что молодая женская шишка обязательно содержит зрелые семена.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.