Тема: Отдел: Голосеменные

Тема:
Отдел: Голосеменные
Задачи:
Дать характеристику отделу, изучить
биологические особенности
основных представителей
Отдел Голосеменные (Gimnospermae)
• Отдел высших семенных растений,
объединяющий около 800
современных видов. Для
голосеменных характерно:
• жизненные формы: нет травянистых
растений, жизненные формы деревья, кустарники, древовидные
лианы и даже эпифиты. Водные
формы отсутствуют;
• в жизненном цикле преобладает
спорофит, представляющий собой
листостебельное растение с хорошо
выраженными корнями, стеблем и
листьями;
• главный и боковые корни имеют
обычное для деревьев и кустарников
строение, придаточные корни
встречаются очень редко (у
примитивных представителей);
способны к вторичному утолщению,
часто с микоризой;
Отдел Голосеменные (Gimnospermae)
• стебель практически всегда
деревянистый, ветвление
моноподиальное;
• анатомическое строение стебля
сложное: древесина почти целиком
состоит из трахеид, имеются
ситовидные клетки, сосуды есть
только у высших представителей; у
многих образуется перидерма и
корка;
• у большинства голосеменных листья
игловидные (хвоя) или чешуевидные;
• преимущественно вечнозеленые
растения;
• размножение в основном семенное,
редко вегетативное — черенками
(кипарисовые) и отводками (секвойя,
пихта);
• все голосеменные — разноспоровые
растения;
Отдел Голосеменные (Gimnospermae)
• гаметофит сильно редуцирован,
лишен самостоятельного
существования; женский гаметофит
развивается внутри видоизмененного
мегаспорангия — нуцеллуса
семязачатка и представляет собой
эндосперм с архегониями; мужской
гаметофит образуется в
микроспорангии, представлен
пыльцевым зерном, лишен
антеридиев, состоит из нескольких
клеток, завершает свое развитие в
семязачатке;
• семязачатки располагаются открыто
на семенных чешуях; из семязачатка
развиваются открыто лежащие
семена;
• оплодотворению предшествует
опыление; оплодотворение
осуществляется спермиями,
доставляемыми к архегониям
пыльцевой трубкой.
Отдел Голосеменные (Gimnospermae)
• Среди современных голосеменных
господствующее положение занимают
хвойные.
• Вымерли: класс Семенные папоротники;
класс Беннетитовые.
Ныне живущие 4 класса:
класс Саговниковые (сохранились
сперматозоиды);
класс Гинкговые (сохранились
сперматозоиды);
класс Гнетовые (оболочкосеменные);
класс Хвойные.
Отдел Голосеменные (Gimnospermae)
Класс Хвойные включает 2
подкласса – кордаиты и хвойные.
Подкласс Кордаиты – давно
вымершие растения. Считается, что
кордаиты произошли от семенных
папоротников и дали начало
хвойным.
Сосна обыкновенная
• Строение. Высокое (до 50 м)
светолюбивое вечнозеленое растение.
Сосна неприхотлива к почвам: растет и
на песках, и на болоте.
Продолжительность жизни — до 400 лет.
• Корневая система хорошо выражена,
уходит в почву на большую глубину.
Корневые волоски развиты слабо.
• Стебель хорошо развит, ветвится
моноподиально. Основную массу стебля
составляет древесина, кора и
сердцевина развиты слабо. В древесине
и коре имеется большое количество
смоляных ходов (каналов).
• У сосны различают два типа побегов:
удлиненные и укороченные. Удлиненные
побеги покрыты чешуевидными
листьями, в пазухах которых
располагаются сильно укороченные
побеги, несущие игловидные листья —
хвоинки.
Сосна обыкновенная
• Сизо-зеленые хвоинки сосны длинные,
сидят попарно на укороченных побегах,
опадают обычно через 2-3 года.
• Эпидерма покрыта толстым слоем
кутикулы. Под ней располагается несколько
слоев толстостенной гиподермы, глубже –
складчатая паренхима.
• Устьица располагаются в углублениях на
поверхности листа. В центре листа
проходит два проводящих пучка. Листья,
как кора и древесина, пронизаны
смоляными ходами.
Сосна обыкновенная
• Размножение. Зеленовато-желтая
мужские шишки (1-2 см)
расположены в основании молодых
побегов, собранны группами, каждая
представляет собой побег, к оси
которого спирально прикреплены
чешуи — микроспорофиллы, на
нижней стороне которых
формируется по два микроспорангия.
• Мужские шишки собраны в группы. В
микроспорангиях образуются
пыльцевые зерна – мужские
гаметофиты. Наружный покров,
экзина отстает от внутреннего
покрова – интины, и пыльцевое зерно
имеет два воздушных мешка.
Сосна обыкновенная
• Красноватые женские шишки крупнее
мужских и располагаются одиночно.
• На главной оси женской шишки
располагаются укороченные побеги,
на которых располагаются кроющие
чешуи, в пазухах которых сидят
семенные, несущие по два
семязачатка.
• В каждом семязачатке развивается
по два архегония с яйцеклеткой в
каждом.
Микроспорогенез, микрогаметогенез
• Спорогенез. На мужской шишке внутри
микроспорангиев развивается большое
количество микроспороцитов –
материнских клеток микроспор. Они
мейотически делятся и образуют
многочисленные тетрады гаплоидных
микроспор. Каждая микроспора одета
экзиной и интиной. У сосны экзина
отстает от интины, и образуется два
воздушных мешка.
• Гаметогенез. Еще в микроспорангиях
начинает формироваться мужской
гаметофит. Ядро микроспоры дважды
делится митотически. При этом
происходит образование двух мелких
проталлиальных клеток и
антеридиальной. Антеридиальная
делится с образованием генеративной и
сифоногенной (клетки трубки).
Микроспорогенез, микрогаметогенез
• Позже из генеративной клетки
образуются клетка ножки и
сперматогенную, которая образует
два спермия. Покровы микроспоры
становятся покровами пыльцы.
Сколько митотических делений
предшествовало образованию из
микроспоры зрелого гаметофита?
- 5!
• В конце весны или начале лета
пыльца созревает, микроспорангии
вскрываются и пыльца высыпается
наружу. К этому времени чешуи
женских шишек раздвигаются, и
пыльца с помощью ветра попадает в
промежутки между семенными
чешуями.
Мегаспорогенез, мегагаметогенез
• Мегаспорогенез. Семязачаток состоит из
мегаспорангия — нуцеллуса, прикрытого одним
интегументом. В средней части нуцеллуса
обособляется одна материнская клетка мегаспоры.
Делясь мейотически, она образует четыре
гаплоидные мегаспоры, три из которых
дегенерируют.
• Мегагаметогенез. Ядро оставшейся клетки
многократно делится митотически и дает начало
женскому гаметофиту – гаплоидному
эндосперму с двумя архегониями.
• Оплодотворение происходит лишь спустя 20
месяцев после опыления, так как в момент
опыления ни мужской, ни женский гаметофиты еще
не сформированы. Развитие мужского гаметофита
заканчивается уже после опыления внутри
семязачатка.
Мегаспорогенез, мегагаметогенез
• За счет сифоногенной клетки происходит
образование пыльцевой трубки, врастающей в
ткань нуцеллуса и продвигающейся по
направлению к развивающемуся архегонию.
Прежде чем пыльцевая трубка достигнет женского
гаметофита, сперматогенная клетка дает начало
двум спермиям.
• Через 15 месяцев после опыления пыльцевая
трубка достигает архегония. Один из спермиев
сливается с яйцеклеткой, а другой дегенерирует,
разрушается и второй архегоний. Полноценный
зародыш развивается лишь из одной зиготы.
Зрелый зародыш состоит из корешка, стебелька,
нескольких семядолей и почечки.
Мегаспорогенез, мегагаметогенез
• Семена у сосны обыкновенной
созревают лишь на второй год после
опыления. Они состоят из семенной
кожуры (образованной из
интегументов семязачатка),
зародыша и запаса питательных
вещества – первичного,
гаплоидного эндосперма.
• Лишь через полтора года после
опыления происходит созревание
семян. В конце зимы в солнечные
дни шишки растрескиваются, их
чешуи раздвигаются и семена
высыпаются. Благодаря наличию
крыловидных придатков, семена
разносятся на большие расстояния.
Что обозначено на рисунке цифрами 1 – 19?
1. Мужская шишка;
2. Микроспорофиллы с двумя
микроспорангиями;
3. Пыльцевое зерно;
4. Мужской гаметофит;
5. Сперматогенная клетка и клетка ножки;
6. Сифоногенная клетка;
7. Женская шишка;
8. Мегаспорофиллы;
9. Кроющая чешуйка;
10. Семенная чешуйка;
11. Семязачаток;
12. Мегаспоры;
13. Интегументы;
14. Архегонии с яйцеклетками;
15. Зародыш;
16. Первичный эндосперм;
17. Чешуйка с двумя семенами;
18. Шишка первого года;
19. Шишка второго года.
Ель европейская
• Строение. Высокое (до 55 м)
теневыносливое вечнозеленое растение.
Главный корень сменяется на
поверхностную корневую систему, ель
требовательна к минеральному питанию.
• Стебель хорошо развит, ветвится
моноподиально. Основную массу стебля
составляет древесина, кора и
сердцевина развиты слабо. В древесине
и коре имеется большое количество
смоляных ходов (каналов).
• Хвоинки четырехгранные, живут 4-10 лет.
Значение голосеменных
• Хвойные являются ландшафтообразователями. Имеют
водоохранное и противоэрозионное значение. Хвоя и молодые
побеги составляют основу питания лосей и глухарей в зимнее
время, семенами кедра сибирского питаются многие животные.
• Велико значение голосеменных в хозяйственной деятельности
человека: - хвойные растения дают основную массу строительной
древесины, используются как топливо, являются сырьем для
деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной
промышленности.
- Из них получают вискозу, шелк, целлюлозу, штапель, бальзамы и
смолы, сосновую шерсть и камфару, спирт и уксусную кислоту,
дубильные экстракты, скипидар и канифоль, деготь и древесный
уголь, сосновое эфирное масло и т.д., а также пищевые продукты и
витамины. Древесина хвойных является хорошим поделочным
материалом.
- Исходное сырье для получения витаминов, в народной медицине
хвойные используются для лечения туберкулеза, нервных
расстройств, болезней почек, мочевого пузыря, глухоты.
- Из семян сибирской сосны получают кедровое масло.
Повторение. Продолжите предложение:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
У сосны на укороченных побегах располагается по … хвоинки,
которые держатся на ветвях … года.
У ели хвоинки короткие, располагаются …, остаются на ветвях …
лет.
По отношению к свету сосна …, а ель ….
Весной у сосны на каждой чешуйке красноватых шишек образуется
по ….
Мегаспорангий голосеменных представлен ….
В нуцеллусе мегаспороцит претерпевает мейоз, три мегаспоры
отмирают, а ядро четвертой ….
На чешуйках зеленовато-желтых шишек, образующихся у основания
молодых побегов, формируются ….
Микроспороциты мейотически делятся и образуют …, каждая из
которых в результате … митотических делений образует ….
В пыльцевом зерне различают несколько клеток: ….
Оплодотворение у сосны происходи спустя … после опыления.
Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй ….
Второй архегоний женского гаметофита ….
Созревание семян у сосны происходит лишь через… после
опыления.
Эндосперм у голосеменных ….
В отличие от споры семя сосны имеет ….
Повторение. Дайте определение терминам или
раскройте понятия (одним предложением,
подчеркнув важнейшие особенности): :
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1. Спорофит голосеменных.
2. Мужской гаметофит голосеменных.
3. Женский гаметофит голосеменных.
4. Разноспоровость голосеменных.
5. Мегаспорангий голосеменных.
6. Микроспорангии голосеменных.
7. Спорогенез.
8. Гаметогенез голосеменных.
9. Первичный эндосперм.