§ 29. Голосеменные — растения, для полового размножения которых не нужна вода

ОПРЕДЕЛЯЕМ ПРОБЛЕМУ УРОКА

• Предположи, какому вопросу будет посвящён параграф. Сравни с авторским вариантом (стр. 171).

Как размножаются голосеменные растения?

ВСПОМИНАЕМ ТО, ЧТО ЗНАЕМ

• На каком этапе полового размножения хвощей и папоротников им нужна вода? (§ 28-29)

Вода необходима хвощам и папоротникам на этапе оплодотворения (как и у всех споровых растений), когда происходит слияние женской и мужской гамет. Процесс заканчивается образованием зиготы.

• В каких условиях на Земле не могут расти мхи и папоротники? В каких условиях они могут существовать, но не могут размножаться половым путём? (§ 25-26, 28-29)

Мхи и папоротники не могут расти в условиях вечной мерзлоты.

Если же тепла достаточно, то они могут существовать, но размножаться половым путем смогут только при наличии влаги.

• Откуда берут воду мхи, а откуда - сосны? (§ 25-26, жизненный опыт)

Мхи впитывают влагу из воздуха при помощи стеблей и ризоидов.

Корни сосны осуществляют поглощение воды из почвы.

РЕШАЕМ ПРОБЛЕМУ, ОТКРЫВАЕМ НОВЫЕ ЗНАНИЯ

• Прочитай текст и определи, какие приспособления позволили голосеменным обитать не только во влажных, но и в сухих местах.

В отличие от высших споровых, голосеменные размножаются семенами и для переноса их гамет не нужна вода.

ПРИМЕНЯЕМ НОВЫЕ ЗНАНИЯ

1. Что позволило голосеменным расселиться по всей планете?

В отличие от высших споровых, голосеменные размножаются семенами и для переноса их гамет не нужна вода.

Благодаря запасной ткани и зародышу, в котором есть зачатки стебля, листьев и корня, растение из семени растёт гораздо быстрее растения из споры.

2. Где формируются гаметы сосны?

Дерево сосны несёт мужские и женские шишки. За каждой чешуёй мужской шишки расположены два пыльцевых мешка, несущих пыльцевые зёрна. Пыльцевые зёрна очень лёгкие. Ветер подхватывает высыпающуюся из мужских шишек пыльцу и уносит на большие расстояния.

Пыльцевое зерно соответствует мужскому гаметофиту. Пыльцевые мешки соответствуют спорангиям, а дерево с шишками — спорофиту.

За каждой чешуёй женской шишки скрываются два семязачатка. В них образуются яйцеклетки.

В каждом семязачатке одна клетка претерпевает редукционное деление и превращается в яйцеклетку с одинарным набором ДНК. Только она и представляет собой женский гаметофит.

Ветер заносит пыльцевые зёрна под чешуи женской шишки. После этого чешуи смыкаются и смола склеивает их. В пыльцевом зерне происходит деление клеток и формируются неподвижные мужские гаметы - спермии. Эти гаметы доставляются к яйцеклетке разрастающейся пыльцевой трубкой.

3. Из каких частей состоит семя сосны и каково происхождение каждой из этих частей?

Семя состоит из зародыша (он образуется из зиготы), эндосперма (из спорангия) и семенной кожуры (в нее превращается покров семязачатка).

4. Какие обстоятельства могут помешать половому размножению голосеменных?

Половому размножению голосеменных могут помешать затяжные дожди в период оплодотворения, т.к. перенос пыльцы осуществляется ветром.

5. Придумайте способ (можно фантастический) усовершенствования полового размножения голосеменных.

Установка больших вентиляторов рядом с деревьями позволит разнести пыльцу.

6. Рассмотри схемы в приложении на стр. 167—170. Найди схему, посвящённую жизненному пути голосеменных. Разберись в условных знаках и объясни смысл схемы.

Весной на её молодых ветвях видны маленькие шишки двух видов: мужские — зеленовато-жёлтые, собраны тесными группами у оснований молодых побегов, и женские — красноватые, сидят поодиночке на их вершинах.

На каждой чешуе женских шишек развиваются по два семязачатка, в которых находятся женские гаметы (яйцеклетки).

На чешуях мужских шишек развиваются по два пыльцевых мешочка. В них созревает пыльца. Созревшая пыльца высыпается и её подхватывает ветер, который может переносить её на большие расстояния.

Если пыльца попадает на женские шишки, происходит опыление. После этого чешуи женских шишек смыкаются и склеиваются смолой.

Внутри женских шишек пыльца прорастает в пыльцевую трубку, в которой образуются мужские гаметы — спермии.

В семязачатках закрывшихся шишек происходит оплодотворение. Из зиготы развивается зародыш, из всего семязачатка — семя.

Когда семена созреют (через полтора года после опыления), чешуи шишки раздвигаются и семена высыпаются из неё. На семенах имеется пленчатое «крыло», которое позволяет им с помощью ветра далеко отлетать от материнского растения.

Из семени развивается спорофит.

МОИ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Собери шишки разной зрелости какого-нибудь хвойного дерева. Укажи, какие из них мужские, а какие - женские. Расположи их в порядке увеличения зрелости. Отделив чешуи, рассмотри, что к ним прикреплено, и расскажи о назначении этих частей.

Исследуем шишки сосны обыкновенной.

Дерево сосны несёт мужские и женские шишки. Они представляют собой ось, густо усаженную чешуями.

Мужские шишки большинства видов сосен имеют вытянутую, цилиндрически-эллипсоидную форму и длину до 15 см. За каждой чешуёй мужской шишки расположены два пыльцевых мешка, несущих пыльцевые зёрна.

Только что завязавшиеся женские шишки сосны (сверху) и женские шишки 2-го года развития (в центре)

Зрелые женские шишки 3 года развития

Чешуи женских шишек укрывают семязачатки.

Чешуи женской шишки сначала мягкие, а по мере созревания они становятся деревянистыми. За каждой чешуёй скрываются два семязачатка. В них образуются яйцеклетки, которые оплодотворяются пыльцой.

Ветер заносит пыльцевые зёрна под чешуи женской шишки. После этого чешуи смыкаются и смола склеивает их. В пыльцевом зерне происходит деление клеток и формируются неподвижные мужские гаметы - спермии. Эти гаметы доставляются к яйцеклетке разрастающейся пыльцевой трубкой - специальной клеткой в пыльцевом зерне.

У сосны процесс полового размножения длительный. От попадания пыльцевого зерна в женскую шишку до оплодотворения (его слияния с яйцеклеткой) проходит около года. За этот год в семязачатках формируются женские неподвижные гаметы - яйцеклетки. На развитие семян сосны после оплодотворения уходит полгода.

За время от опыления до созревания семян женская шишка увеличивается от 5 мм до 4-6 см.

После оплодотворения семязачаток становится семенем. Когда семена созреют (через полтора года после опыления), чешуи шишки раздвигаются и семена высыпаются из неё. На семенах имеется пленчатое «крыло», которое позволяет им с помощью ветра далеко отлетать от материнского растения.