Меню

Строение семени шишек сосны



Практическая работа «Строение мужских и женских шишек, пыльцы и семян сосны»

Само название «голосеменные» говорит о незащищённости семени этих растений. Учёные считают, что голосеменные произошли от древних вымерших разноспоровых семенных папоротников, отпечатки которых находят в глубоких слоях земной коры. Голосеменные — самая древняя группа семенных растений. Они появились на Земле свыше 350 млн. лет назад, задолго до возникновения покрытосеменных. Этому предшествовало несколько важных эволюционных событий, которые произошли в течение девонского периода: возникла разноспоровость, появились камбий и древесные формы. Расцвет флоры голосеменных относится к концу палеозоя и мезозою. Это была эпоха горообразования, когда поднимались материки, а климат становился суше. С середины мелового периода голосеменные начали вытесняться цветковыми растениями.

Что делать. Найдите на ветке сосны мужские шишки (они имеют жёлтую окраску).

Что делать. Найдите пыльцу.

Что делать. Рассмотрите пыльцу под микроскопом.

Что наблюдать. Найдите располагающие по бокам пылинки воздушные пузырьки (они позволяют держаться пыльце в воздухе).

Что делать. Рассмотрите внешний вид женской шишки первого года (она имеет красноватую окраску).

Что делать. Рассмотрите зрелую женскую шишку. Осторожно отогните пинцетом одну чешуйку и выньте семя, лежащее на ней.

Что делать. Рассмотрите семя. Найдите крылышко (с его помощью семена переносятся ветром на большие расстояния).

Что наблюдать. Проследите, как падает крылатое семя сосны вниз.

Подготовьтесь к отчёту. Выполните рисунки: мужская и женская шишка, пыльца сосны, траектория падения семени.

Ответить на вопрос: почему сосну и другие хвойные растения относят к отделу голосеменных.

Источник

Тематическое и поурочное планирование по биологии. 7 класс (16 стр.)

УРОК 21 (13)
ТЕМА: «Строение пыльцы, шишки и семени сосны». Лабораторная работа

ЦЕЛИ УРОКА:

познакомить учащихся с особенностями строения голосеменных растений. Согласно рекомендациям в рабочей тетради к учебнику «Биология. Многообразие живых организмов» выполнить лабораторную работу по изучению строения мужской и женской шишек хвойных растений (на примере сосны). Продолжить формирование умения работать с микроскопами и живыми объектами.

ТИП УРОКА: закрепление знаний.

ОБОРУДОВАНИЕ: рабочие тетради, плакаты, рисунки; натурные объекты (коллекции шишек хвойных растений), набор препаровальных игл и необходимой оптики.

ПЛАН УРОКА:

ХОД УРОКА

НА ДОСКЕ:

Тема: «Строение пыльцы, шишки и семени сосны». Лабораторная работа.

Проверка усвоения материала предыдущих уроков

Фронтальный опрос.

1. Голосеменные ведут свое происхождение от древних папоротников, вымерших в начале каменноугольного периода. Почему они выжили и, несмотря на небольшое видовое разнообразие, образуют огромные массивы леса? (Появление семян у растений – важный этап в их развитии. Запас питательных веществ в семени обеспечивает жизнь зародыша, а прочные его покровы защищают зародыш от повреждений. Процесс оплодотворения не зависит от водной среды.)

2. Почему голосеменные являются более прогрессивными по сравнению со споровыми? (Образуют семена (запас питательных веществ для зародыша и его защита от внешнего воздействия среды), оплодотворение не зависит от наличия воды, освоение разных по условиям обитания территорий.)

3. Как происходит опыление хвойных? (Ветром.)

4. Зависит ли оплодотворение голосеменных от присутствия воды? (Нет.)

5. Какова функция семени? (Защита зародыша, питательная среда для зародыша.)

Перед проведением лабораторной работы следует повторить с учащимися процесс размножения хвойных. Учитель раздает коллекционные наборы мужских и женских шишек (предлогает учащимся рассмотреть эти коллекции, и далее обсуждает их строение и видовую принадлежность).

Затем учащиеся приступают к выполнению лабораторной работы«Строение мужских и женских шишек, пыльцы, семян сосны».

Ход работы.

1. Рассмотреть внешнее строение мужской и женской шишек сосны.

2. Зарисовать внешнее строение данных экземпляров.

3. Рассмотреть под микроскопом строение пыльцы и зарисовать ее.

4. Рассмотреть строение семени.

5. Зарисовать и подписать его части.

6. Сделать вывод по работе.

Дополнение. Органами размножения у голосеменных (хвойных) являются стробилы (от греч. strobiLos – сосновая или еловая шишка) – видоизмененные укороченные побеги, несущие специальные листья – спорофиллы, на которых формируются спорообразующие органы – спорангии. Есть мужские стробилы (их называют микростробилами, мужские шишки) и женские стробилы (мегастробилы, женские шишки). Собрания мегастробилов и одиночные мегастробилы называются женскими шишками.

У многих видов хвойных мужские и женские шишки находятся на одном дереве (однодомные), есть случаи, когда женские и мужские шишки развиваются на разных деревьях (двудомные).

Мужские шишки чаще всего собраны группами и располагаются в пазухах листьев или на верхушках боковых побегов. У основания шишек есть чешуйки, выполняющие защитную роль. Микроспорофиллы чешуевидные или щитковидные. На каждом микроспорофилле образуется от 2 до 15 микроспорангиев. В микроспорангии образуется спорогенная ткань, окруженная со всех сторон слоем клеток, которые обеспечивают питательные вещества развивающиеся микроспоры. Из одной микроспоры развивается мужской гаметофит – половое поколение растений, жизненный цикл которых проходит с чередованием полового и бесполого поколений.

Читайте также:  На что устанавливают бочки для полива

Женская шишка состоит из центральной оси, на которой находятся кроющие чешуи, в каждой из которых находится семенная чешуя (видоизмененный мегастробил). На верхней стороне семенной чешуи находятся семязачатки. Семязачаток – это мегаспорангий, окруженный особым защитным веществом. Внутри мегаспорангия в результате многократного деления из одной функционирующей мегаспоры (обычно их бывает 3–4) развивается женский гаметофит, называемый эндоспермом.

С помощью воздушных мешков пыльца из мужских шишек переносится на семязачатки. Происходит опыление и чешуйки женской шишки смыкаются. Мужской гаметофит продолжает свое развитие на мегаспорангии. После опыления происходит процесс оплодотворения, который может длиться от 12 до 14 месяцев. После оплодотворения образуется зигота, начинает развиваться предзародыш, а потом настоящий зародыш. Развитие зародыша происходит за счет запасных веществ эндосперма.

Повторить пройденный материал по теме «Голосеменные растения».

УРОК 22 (14)
ТЕМА: «Многообразие и прогрессивная организация покрытосеменных (цветковых) растений»

ЦЕЛИ УРОКА:

показать прогрессивные особенности покрытосеменных, их многообразие и распространение. Расширить знания учащихся о роли семян в развитии растений.

ТИП УРОКА: комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: рисунки, фотографии, гербарные экземпляры цветковых растений, их семян и цветков, таблицы строения цветка, схемы соцветий,

ПЛАН УРОКА:

ХОД УРОКА

НА ДОСКЕ:

Тема: Тема: «Многообразие и прогрессивная организация покрытосеменных (цветковых) растений».

Проверка усвоения материала прошлого урока

Фронтальный опрос.

1. Какие растения относятся к голосеменным? (Саговниковые, гинкговые, хвойные, эфедровые.)

2. Назовите их общие особенности. (Образуют семена, но не формируют цветков и плодов.)

3. Чем различается строение хвоинки и листа? (Отличаются по форме и строению. Хвоя – листья многих голосеменных деревьев и кустарников. Хвоя бывает игольчатой или чешуевидной формы, приспособлена к неблагоприятным условиям жары и холода. Как правило, хвоя многолетняя, опадает постепенно. Ее эпидермис представлен толстой кутикулой, устьица погруженные. Мякоть листа состоит из паренхимных клеток (с хлорофилловыми зернами), стенки которых у сосны образуют внутри клетки выросты и складки, увеличивающие фотосинтезирующую поверхность листа. В центре хвои находятся проводящие пучки (1–2). У многих видов хвойных листья содержат смоляные ходы.)

4. Как происходит размножение обоеполых растений? Рассказать на примере сосны.

5. Как устроена мужская шишка? (Несет спермии.)

6. Как устроена женская шишка? (Несет яйцеклетку и эндосперм.)

7. Зависит ли оплодотворение от присутствия воды? (Нет.)

8. Как хвойные растения могут обеззараживать воздух? (Древесные растения и особенно хвойные, способны выделять фитонциды – биологически активные вещества, способные убивать или подавлять развитие других организмов, в основном микробов.)

9. Почему сосна первой заселяет открытые пространства? (Светолюбивая порода, неприхотлива к почве.)

10. Какие хвойные считаются индикаторами здоровой среды обитания? (Пихты.)

Источник

Голосеменные

Спешу обрадовать, мы добрались до изучения семенных растений! К ним относятся голосеменные и покрытосеменные (цветковые). До этого размножение шло только с помощью спор: у мхов, папоротников, хвощей и плаунов — высших споровых растений. Настало время открыть новую интересную главу этой книги, посвященную растениям, которые размножаются с помощью удивительного изобретения природы — семени.

Голосеменные — распространенная древняя группа растений, включающая небольшое число видов. Главной особенностью данной группы являются «голо» (то есть открыто) лежащие семяпочки и, в дальнейшем, развивающиеся из них семена. Иными словами, у голосеменных растений отсутствуют замкнутые вместилища для семян.

На примере типичного представителя — сосны обыкновенной, относящейся к классу хвойных, поговорим о характерных чертах данного класса и голосеменных растений в целом.

Общие признаки

Все голосеменные представлены древесными формами: деревьями и кустарниками. Травы отсутствуют.

Хвоинки (хвоя) — игольчатые видоизменения листьев. Сохраняются долгие годы, у некоторых сосен до 45 лет. Хвоя лиственниц опадает ежегодно.

Древесина голосеменных обладает большим запасом механической прочности. Это связано с ее особенностями: она состоит из трахеид с окаймленными порами, паренхима развита слабо. Либриформ (древесные волокна) и настоящие сосуды отсутствуют (исключение — гнетовые, имеют сосуды). Клетки-спутницы во флоэме также отсутствуют.

В древесине и коре имеются каналы, заполненные смолой. Однако, есть исключения — у гинкго смола не образуется вовсе.

Несколько веков назад в России целенаправленно создавались и охранялись, так называемые, корабельные рощи. Это, прежде всего, требовалось для флота, так как мачты кораблей изготавливали из сосен, отвечающих всем требованиям — корабельных (гладкий, твердый и прочный прямой ствол с минимальным количеством сучков и смолы).

Читайте также:  Эффективность гербицидов на посевах яровой пшеницы

Семяпочки и развивающиеся из них семена лежат «голо», открыто, для них нет закрытых вместилищ, отсутствует завязь. В сравнении с высшими споровыми растениями, размножение семенами ставит голосеменных на более высокий уровень организации.

Голосеменным растениям для размножения не требуется вода, опыление у них происходит с помощью ветра. Этот процесс перестал быть зависимым от капельно-жидкой среды, как было у мхов и у папоротников. Благодаря этому голосеменные получили большое преимущество и смогли расселиться по всей Земле, в том числе в засушливых районах. Они господствовали в юрском периоде, когда климат стал более сухим и жарким.

Обитают голосеменные в местах с холодным климатом и достаточным количеством влаги. Имеются виды, обитающие в жарких странах: растение вельвичия удивительная обитает в пустынях южной Африки.

Строение и жизненный цикл

Жизненный цикл голосеменных состоит из чередования бесполого поколения — спорофита (диплоиден, 2n), и полового поколения — гаметофита (гаплоиден, n). Господствует (доминирует) в цикле спорофит (2n) — это взрослое растение сосны.

Голосеменные относятся к разноспоровым, как и все семенные растения. Они образуют разные споры: крупные женские (мегаспоры) и мелкие мужские (микроспоры). Образуются они в спорангиях, расположенных на спорофиллах, которые собраны в стробилы (шишки) — от лат. strobilus — сосновая шишка.

Мужские шишки (стробилы)

К концу весны у основания молодых побегов образуются мужские шишки (стробилы) — мелкие, собранные в тесные группы, желтого цвета. Чешуи мужских шишек представляют собой микроспорофиллы. Микроспорофиллы — гомологи тычинок, которые крепятся к оси каждой шишки спирально, с нижней стороны, и имеют два пыльцевых мешка — микроспорангия.

Образование мужского гаметофита

Из материнских клеток (2n) в микроспорангии путем мейоза образуются 4 микроспоры (n). Строение микроспоры следующее: она покрыта экзиной (от гр.exo снаружи, вне) — наружная оболочка, изнутри интиной (от лат. intus внутри) — внутренней оболочкой. В составе микроспоры имеются также два воздухоносных мешка, образованных в результате отслоения экзины от интины и возникновения полости между ними.

Микроспора делится, не покидая спорангия, преобразуется в заросток. При делении из ядра микроспоры образуются две клетки. Одна из них превращается в две заростковые клетки (протоллиальные — от греч. проталлиум — заросток) — быстро отмирают и исчезают. Их функция до конца не изучена.

Из другой клетки в ходе митоза также образуются две: антеридиальная, из которой развиваются мужские половые клетки — спермии (неподвижные, без жгутиков в отличие от сперматозоидов), и более крупная вегетативная клетка, из которой в дальнейшем формируется пыльцевая трубка.

Мужской гаметофит сильно упрощен, антеридии отсутствуют. Формируется он прямо внутри микроспоры, которая в итоге превращается в пыльцевое зерно. Совокупность пыльцевых зерен называется пыльца.

При вскрытии (нарушении целостности) микроспорангия, или пыльцевого мешка, пыльца высыпается во внешнюю среду и достигает женской шишки, где, в результате опыления, внутри семязачатка происходит дальнейшее развитие мужского гаметофита.

Образование женского гаметофита

На тех же самых соснах, где расположены мужские шишки, лежат и женские. Весной на верхушке молодого побега появляются мелкие (около 5 мм) красноватые шишки — это женские шишки (стробилы). Состоят они из оси (стержня) , на котором располагаются две чешуи: кроющая и семенная. На верхней стороне у основания семенной чешуи лежат два семязачатка.

Кроющая чешуя представляет собой видоизмененный лист, в его пазухе находится семенная чешуя. Семенная чешуя — видоизмененный боковой побег.

Женские шишки (стробилы)

Именно открыто расположенные семязачатки (семяпочки) служат причиной, по которой этот отдел растений называется — голосеменные.

В женских шишках, в отличие от мужских, каждая чешуя гомологична целой мужской шишке (стробилу). То есть одна чешуя — целой мужской шишке, а не отдельным ее микроспорофиллам (чешуям)!

Молодой семязачаток состоит из нуцеллуса, интегумента и фуникулуса. Нуцеллус (от лат. nucella — орешек) — центральная часть семяпочки, соответствующая мегаспорангию. Интегумент (от лат. integumentum покрывало) — покров семяпочки, вырастающий из ее центральной части — нуцеллуса. В зрелом семени интегумент преобразуется в семенную кожуру. Фуникулус (от лат. funiculus канатик, верёвка) или семяножка — часть семязачатка, соединяющая его с мегаспорофиллом (семенным чешуями).

На интегументе около вершины располагается микропиле (пыльцевход) — через него после опыления пыльцевая трубка проникает в нуцеллус. Между интегументом и нуцеллусом имеется густая жидкость, выступающая из микропиле. Подсыхая, она втягивается внутрь семязачатка и затягивает вместе с собой пыльцу, осевшую на ней.

Образование женского гаметофита

В средней части обособляется спорогенная клетка (2n) (археспориальная — от греч. arche начало и sporá семя). В результате ее митотического деления образуются материнские клетки спор — спороциты (2n), однако и сама археспориальная клетка может выступать в роле спороцита, минуя стадию митоза. Спороциты (2n) делятся мейозом на четыре гаплоидные (n) мегаспоры.

Читайте также:  Раскраска полив цветов для детей

Три мегаспоры отмирают, остается одна, которая многократно делится митозом и формирует эндосперм — запасное питательное вещество. Обратите на этот факт особое внимание: у голосеменных эндосперм гаплоидный (n) и образуется до оплодотворения. Такой эндосперм называется — первичный, он соответствует женскому гаметофиту.

Как и мужской, женский гаметофит весьма упрощен и заключен внутри мегаспоры. На верхушке женского гаметофита (мегагаметофита) образуется архегоний с яйцеклеткой (n). У гнетовых архегонии отсутствуют.

Жизненный цикл

На спорофите (2n) в микроспорангиях из материнских клеток (2n) путем мейоза образуются микроспоры (n). Из микроспоры формируется пыльцевое зерно. Пыльца (пыльцевые зерна (n)) с помощью ветра попадает в женские шишки, где улавливается густой жидкостью между интегументом и нуцеллусом, выступающей из микропиле. Жидкость засасывает пыльцу внутрь семязачатка на нуцеллус (в пыльцевую камеру). После того, как опыление произошло, микропиле зарастает. Чешуи шишки смыкаются и склеиваются смолой.

Семязачатки в этот момент еще не готовы к оплодотворению, так что от момента опыления до оплодотворения проходит около 13 месяцев. За это время в семязачатке формируется эндосперм, женская шишка увеличивается до 3-4 см и приобретает зеленую окраску.

Оказавшись на мегаспорангии, наружная оболочка пыльцевого зерна (экзина) разрывается, из вегетативной клетки в направлении архегония начинает расти пыльцевая трубка. Антеридиальная клетка делится на генеративную (спермагенную) и клетку-ножку антеридия (функция последней до сих пор не изучена). Спермагенная клетка попадает в пыльцевую трубку, а из нее — в архегоний.

Непосредственно перед оплодотворением спермагенная клетка делится на два спермия (n), один из которых отмирает, а другой сливается с яйцеклеткой (n). Образуется зигота (2n), из которой формируется и растет зародыш благодаря эндосперму — запасу питательных веществ.

Окончательно созревают семена к осени на второй год после опыления, к этому моменту женские шишки увеличиваются в размерах до 6 см. Зеленая окраска меняется на серую, чешуйки расходятся, и семена, образовавшиеся из семязачатков, высыпаются. Из семени прорастает взрослое растение — спорофит (2n). Цикл замыкается.

Строение семени

Семя голосеменных состоит из:

    Семенной кожуры

Семенная кожура, защищающая семя от пересыхания и неблагоприятных факторов внешней среды, образована разросшимся интегументом.

Зародыш (2n) формируется в результате митотического деления образовавшейся зиготы. Состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки.

Число семядолей у голосеменных различается — от 2 до 15. Семядоли имеют доступ к запасным питательным вещества (эндосперму).

Запас питательных веществ

Запасные питательные вещества накапливаются в эндосперме (n). Особенностью в строении семени голосеменных, по сравнению с семенем покрытосеменных (цветковых) является наличие гаплоидного эндосперма (n). Не забывайте, что эндосперм у голосеменных это производное мегагаметофита (n), исходя из этого становится понятно, почему ткань гаплоидна. У цветковых, в отличие от голосеменных, эндосперм триплоиден (3n).

Фитонциды

Фитонциды (от греч. phyton — растение и лат. caedo — убиваю) — образуемые растениями, биологически активные вещества, убивающие или приостанавливающие размножение других организмов, главным образом — микробов. Обычно выделяются растениями в газообразном виде, к примеру, аллицин у лука и чеснока. Наличие фитонцидов играет крайне важную роль в формировании устойчивости растения к грибным заболеваниям.

Фитонциды имеют медицинское значение, из них изготавливаются некоторые препараты. За лето гектар лиственного леса выделят 2 кг фитонцидов, хвойного — 5 кг, можжевельника — 30 кг! Санатории часто располагаются в сосновых борах, где наблюдается повышенная концентрация фитонцидов. Вдыхание такого воздуха очень полезно при заболеваниях дыхательной системы инфекционной природы (когда возбудителями являются бактерии, грибы).

Значение голосеменных

Трудно переоценить значение голосеменных для человека, они очень важны. Голосеменные — источники высококачественной древесины, продуктов ее переработки. Являются звеном в цепи питания (продуцентами), основой многих биоценозов. Хвойные растения в больших количествах выделяют фитонциды, имеющие медицинское значение. Из смолы хвойных получают канифоль, скипидар, лаки. Кедровых орехи — это семена нескольких видов растений из рода сосна, которые употребляют в пищу.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник