Голосеменные растения

Голосеменные

Учитель биологии : Бачурина Е.Е.

Школа МАОУ «СоШ №40» г. Старый Оскол

ОТДЕЛ ГОЛОСЕМЕННЫЕ

Голосеменные - наиболее древняя группа высших семенных растений (возникли около 370 млн. лет назад). Появились в пермском периоде палеозоя

Отдел голосеменные насчитывает около 700 видов. Это в основном вечнозеленые деревья, реже кустарники, трав нет

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОЛОСЕМЕННЫХ

• Голосеменные - семена лежат открыто (голо) на поверхностях чешуй шишек, а не в плодах, как у цветковых растений.
• Оплодотворение происходит без участия воды .
• Ветроопыляемые растения

• Не образуют плодов.
• Настоящие сосуды отсутствуют . Имеются трахеиды.
• Хорошо развитая корневая система
• Имеют кору, древесину, сердцевину, смоляные ходы с живицей
• Все голосеменные – разноспоровые растения.

Голосеменные произошли от первичных папоротников.

Оплодотворение внутри семязачатка, развитие там зародыша и формирование семени у взрослого растения - главное биологическое преимущество голосеменных растений перед споровыми в условиях жизни на суше.

Они оказались гораздо лучше приспособлены к засушливым условиям, чем папоротники. У них в жизненном цикле отсутствует наиболее уязвимая стадия свободноживущего заростка, а для оплодотворения не нужна вода

МНОГООБРАЗИЕ ГОЛОСЕМЕННЫХ

Самые большие на Земле растения – мамонтовы деревья ( секвойя вечнозеленая ) из горных лесов Калифорнии. Они достигают высоты до 117 м и возраста более 3500 лет

Самые старые растения на Земле – остистые сосны , растущие на юге США. Их возраст может превышать 4500 лет

Голосеменные

разнообразие

Сосна Пихта Лиственница Можжевельник Гинкго

Голосеменные

разнообразие

Ель

Для хвойных характерен хорошо выраженный верхушечный рост , боковые ветви располагаются по спирали. Поэтому крона правильно конусовидной формы.

Нижние ветки сохраняются лишь у теневыносливых видов

Строение

(на примере хвойных)

• Корневая система стержневая (сосна) или мочковатая (ель).
• У многих есть микориза.
• Стебель с тонкой корой и мощной древесиной. Есть камбий и смоляные ходы.
• Листья видоизменены в иглы или чешуйки. Они расположены на удлиненных (ель) или на укороченных (сосна) побегах. Листья многолетние (исключение – лиственница)

СТРОЕНИЕ СОСНЫ

Укороченный побег сосны.

Листья хвойных всегда цельные.

Длина - от 1 см (ель) до 45 см (сосна болотная).

Листья максимально приспособлены к экономии воды ( ксероморфные ) - толстый слой кутикулы, устьица глубоко погружены

Размножение

• Все голосеменные – разноспоровые растения.
• Сосна – однодомное растение : на одном растении формируются мужские и женские шишки.
• Мужские шишки располагаются группами, расположенные в основании удлиненных побегов.
• В них мейозом формируются микроспоры , из которых образуются мужские гаметофиты (это пылинки; совокупность пылинок называют пыльцой ).
• Каждая пылинка имеет 2 воздушных мешка. Затем в пылинке развиваются мужские гаметы (спермии).

Мужские шишки

Размножение

Женские шишки находятся на концах удлиненных побегов, обычно по одиночке или по 2-3. Молодые шишки окрашены в буро-красный цвет , через год они приобретают зеленую окраску , а при созревании – бурую .

В женской шишке мейозом возникает 4 мегаспоры. Из 4-х мегаспор 3 погибают, а одна образует женский гаметофит.

Женская шишка через год

Созревшая женская шишка

Семя сосны

Молодая женская шишка

• От опыления до оплодотворения проходит около 13 месяцев. Оплодотворение происходит без помощи воды, с помощью пыльцевой трубки. Семя состоит из кожуры, эндосперма и зародыша. В зародыше от 5 до 12 семядолей

Зимой шишки раскрываются и распространяются с помощью крыловидных придатков

Цикл развития сосны обыкновенной

Пыльца, приносимая ветром, попадает на чешуи женских шишек. Пыльцевое зерно прорастает, спермий по пыльцевой трубке достигает яйцеклетки и сливается с ней – происходит оплодотворение . Соединяясь, спермий и яйцеклетка образуют клетку с двойным (диплоидным) набором хромосом – зиготу. Это первая клетка спорофита .

Из семязачатка развивается семя с запасом питательных веществ, которое одето защитными оболочками. На второй год после образования женской шишки и переноса на нее микроспор семена высыпаются и разносятся ветром

16

Семязачатки у голосеменных голые (отсюда название отдела), расположены на мегаспорофиллах , собранных в мегастробилы . Совокупность мегаспорофиллов у голосеменных называется шишкой .

Микроспоры (пыльца) находятся в пыльниках (микроспорангиях), расположенных на микроспорофиллах . Микроспорофиллы обычно собраны в микростробилы

( микростробил )

Мегастробил – женская шишка

Мужской гаметофит крайне редуцирован и помещается в пыльцевом зерне.

Пыльцевые зерна (пыльца) разносятся ветром и, достигнув семязачатка, осуществляют оплодотворение . В адаптивном отношении чрезвычайно важно, что впервые в эволюции растений процесс оплодотворения становится независимым от капельно-жидкой водной среды.

Развитие женского гаметофита , оплодотворение и начальные стадии развития спорофита (зародыша) происходят внутри семязачатка и семени

На оси шишки сидят кроющие чешуи , в пазухах которых находятся семенные чешуи . На верхней стороне семенных чешуй находятся семязачатки .

Чаще всего их два. Семя образуется в результате развития семязачатка. Семязачаток у хвойных состоит из нуцеллуса (мегаспорангия) и его покрова - интегумента . Сначала возникает нуцеллус в виде небольшого бугорка, после чего он обрастает интегументом, но не полностью - на вершине семязачатка обязательно остается отверстие ( микропиле , или пыльцевход)

После оплодотворения яйцеклетки формируется миниатюрный спорофит – зародыш семени, а интегумент, разрастаясь и отвердевая, надежно защищает зародыш и питательные вещества семени.

Семена при созревании отделяются от материнского растения и обычно имеют разнообразные приспособления для распространения. Семена – более совершенные, чем споры, единицы размножения и расселения, поскольку в них есть не только сформированный зародыш, но и запас питательных веществ, необходимый на первых этапах его развития. Плотные оболочки эффективно защищают семя от неблагоприятных природных факторов, многие из которых губительны для большинства спор

Цикл развития сосны обыкновенной

2n

мужская

шишка

оплодотворение

женская

шишка

взрослый

спорофит

кроющая чешуя с семязачатком

n

пыльцевая трубка

пыльцевое зерно

Классификация современных голосеменных

класс

Саговники

Особенности

Представители

Похожи на пальмы

Гинкговые

Цикас открученный

Листья вееровидные, чешуи стробилов сочные, пахнут резко масляной кислотой

Хвойные

Гнетовые

Листья игловидные,с кутикулой, устьица погружены в ткань листа

Гинкго двулопастной

Ель, сосна, пихта, лиственница, туя, можжевельник, секвойя

Тело хвощевидное, кустарники

Эфедра, гнетус, вельвичия

Класс Саговниковые Растения похожи на пальмы

Класс Гинкговые

Единственный представитель – гинкго двулопастный ( Ginkgo biloba ). Листовая пластинка вееровидной формы,

Отпечатки гинкговых на древних породах

Отдел Голосеменные

класс Гинкговые

Гинкго двулопастной ( Ginkgo biloba ) называют живым ископаемым , поскольку его ближайшие виды вымерли десятки миллионов лет назад. В начале мела гинкговые, согласно ископаемым остаткам, были основными лесообразующими породами умеренной и теплоумеренной зон Северного полушария.

Гинкго двулопастный в дикорастущем виде встречается сейчас только в горах Западного Китая. В культуре он широко распространен в Японии и Китае, откуда был завезен в Европу и Северную Америку

Гинкго ( Ginkgo sp.)

Отдел Голосеменные

класс Гинкговые

Это высокое листопадное дерево , достигающее 40 м высоты и 4,5 м в диаметре.

Гинкго очень долговечен , доживает до 2000 лет. Его листья имеют характерную вееровидную лопастную пластинку с древним дихотомическим типом жилкования

и длинный черешок

Гинкго двулопастный

( Ginkgo biloba )

Отдел Голосеменные

класс Гинкговые

Растение двудомное.

Мужские стробилы сережковидные

Мужские половые клетки подвижные

Мегастробилы одиночные, имеют два семязачатка, из которых обычно развивается только один

класс Гинкговые

Семена гинкго съедобны, но разводят его чаще как декоративное растение. Оно устойчиво к промышленному задымлению воздуха и многим заболеваниям

Гинкго двулопастный

( Ginkgo biloba )

КЛАСС ГНЕТОВЫЕ

Эфедра

Вельвичия

Гнетум

Класс Гнетовые

Эфедра хвощевая (получают спазмолитическое вещество эфедрин), вельвичия удивительная – имеет всего два листа, растущие всю жизнь

Класс Хвойные

Семейство Сосновые

Сосна обыкновенная, сосна сибирская (кедровая), ель, пихта, лиственница

Семейство Сосновые

Лиственница сбрасывает хвою каждый год

Семейство кипарисовые

Кипарис, можжевельник.

Шишки у можжевельника после оплодотворения становятся мясистыми, срастаются и образуют «шишкоягоду»

Семейство тисовые Тис ягодный

Pteridospermae

Класс СЕМЕННЫЕ ПАПОРОТНИКИ , или ПТЕРИДОСПЕРМЫ

1

Полностью вымершие растения (существовали до конца палеозоя). Известно несколько сотен видов.

Внешним обликом и строением ветвей были похожи на настоящие папоротники, но несли семена на своих верхушках и по бокам жилок. От современных саговниковых отличались отсутствием стробилов.

Размножение семенами.

Зародыш развивался поздно, после опадения семязачатков. Исходная группа для современных голосеменных и, возможно, покрытосеменных. Играли значительную роль в сложении каменных углей России.

3

2

Калимматотека ( Calimmatotheca sp.) 1 – внешний вид,

2 – фрагмент вайи с микроспорангиями,

3 и 4 – внешний вид и разрез семени.

4

Класс БЕННЕТТИТОВЫЕ

Полностью вымершие растения (существовали до верхнего мела и вымерли в одно время с динозаврами). Внешним обликом напоминали пальмы

Цикадеоидея. Внешний вид

Вильямсония. Внешний вид (реконструкция)

Значение Голосеменных

• Древесина используется как ценный строительный материал

Из древесины изготавливают:

Бумагу, искусственный шелк, пластмассы, спирт, различные другие вещества и предметы

Хвойные широко используют для озеленения в декоративных целях

Хвойные леса хранят влагу, выделяют много кислорода и фитонциды. Являются местом обитания для многих животных