Готуємось до ДПА, ЗНО.

• Загальна характеристика насінних рослин. Відділ Голонасінні. 

  Поняття насіння

Голонасінні, як і покритонасінні – головні продуценти наземних екосистем планети. Від спорових рослин вони відрізняються тим, що основним засобом розселення у них являються не спори, а насіння.
Насіння – стадія життя спорофіту, особливе утворення, в якому у компактному вигляді, захищений від несприятливих умов знаходиться майбутній дорослий спорофіт – зародок, а також запас поживних речовин – ендосперм.

Переваги насіння над спорами

Головною біологічною перевагою насінних рослин являється внутрішня запліднення, розвиток зародку в середині сім’язачатку та поява ефективної одиниці розселення – насіння. Саме це дало насінним рослинам краще пристосуватись до наземних умов існування та досягнути більш високо розвитку, ніж папороть та інші безнасінні рослини. При розмноженні спорами кожний раз утворюється величезна їх кількість. При розмноженні насінням кількість його набагато менша, так як насіння більш надійна одиниця розмноження, ніж спори. У насінні вже є зародок – спорофіт з корінцем, брунькою та зародковими листками. Як тільки він звільняється із насінною шкірки і вивільняє корінець, він вкоріняється і починає самостійне життя. Але для того, щоб зародок міг розвиватись та розірвати насінну шкірку, вивільнитись назовні та вкоренитись, як ви можете побачити на мал. 1, йому потрібен стартовий запас поживних речовин та ферментативний апарат. Цей запас та маленька біохімічна лабораторія знаходиться у самому насінні. Насіння можна назвати маленьким шедевром еволюції.

Мал. 1 Величезна сосна у "дитинстві".
Подивившись відео 1 ви дізнаєтесь, чому голонасінні носять саме таку назву.

 Відео 1. Коротко про голонасінні.

Загальні риси голонасінних рослин

Всі голонасінні  – це дерева або кущі, як правило, автотрофні, хоча у тропіках є два роди паразитичних голонасінних, а у Південній півкулі – дуже дрібні кущики, які за розмірами трішки перевищують мохи. Виключення складають і саговники з товстим нерозгалуженим частково зануреним у грунт стеблом. 
Деревина, за виключенням представників класу Gnetopsida, складається тільки з трахеїд. Листя, як правило, вузьке або лусковидне, хоча є роди з листям, що нагадує листя однодольних рослин.
«Золота доба» голонасінних – це мезозой і до нашого часу вони дійшли у обмеженому різноманітті. При цьому сучасні голонасінні чітко розділяються на дві групи. Перша, що включає саговникові та гінкгові – це «живі викопні». Ви можете побачити їх представників на малюнках 2 та 3.


Мал. 2 Гінкго білоба.


Мал. 3 Саговник.
У них є багато особливостей, що відсутні у представників другою групи – хвойних, які у наш час являються основними голонасінним. Окремо у відділі стоїть клас гнетових, який відноситься до голонасінних з великою долею умовності. Ви дізнаеєтесь щось нове про добре відомі вам голонасінні та побачите їх екзотичних представників подивившись відео 2.




Відео 2.Голонасінні.

Система розмноження голонасінних

Патронажна роль спорофіту по відношенню до гаметофіту посилена вже у спорових рослин. У голонасінних рослин ця тенденція досягає більш високого рівня: не тільки жіночий гаметофіт не залишає оболонки макроспори, але й макроспора залишається у мікроспорангії. Таким чином, жіночий гаметофіт не виходить, навіть частково, назовні, не контактує з оточуючим середовищем і зберігає постійний зв’язок зі спорофітом, що забезпечує кращі умови для розвитку нового спорофітного покоління і перетворює жіночій гаметофіт у стадію життя спорофіту.
Значні зміни у голонасінних має і чоловічий гаметофіт, який, як і різноспорових рослин, розвивається у оболонці мікроспори, але ще більш редукований. На зміну багатоклітинним антеридіям приходить нове утворення з допоміжних вегетативних клітин., які обслуговують невелику кількість, як правило 2, чоловічих гамет. Процес запліднення у насінних рослин позбавляє від звичок минулого, тобто від зв’язку з водним середовищем, яка тепер не потрібна для перенесення чоловічих гамет до жіночих. Чоловічий гаметофіт, що називається пилок (мал. 4), цілком переноситься вітром до жіночого гаметофіту, де і проростає, використовуючи поживні речовини жіночого гаметофіту.


Мал.4 Пилок сосни під електронним мікроскомпом.
У голонасінних, на відміну від спорових рослин, у процесі еволюції з’являється така структура, як сім’язачаток. Він складається із мікроспорангія нуцеллусу, захищеного додатковим покривом інтегументом. На верхівці сім’язачатку інтегумент не замкнений, його край утворює отвір – мікропіле. В середині нуцеллуса розвивається жіночий гаметофіт, що представляє собою безбарвне багатоклітинне тіло, клітини якого накопичують значну кількість запасних речовин, головним чином масел. На зверненому до мікропіле кінчику гаметофіту утворюються два занурених у його тканини архегонія, у черевці кожного з яких знаходиться велика яйцеклітина. У примітивних хвойних можуть бути десятки архегонії
 На відміну від хвойних, сім’язачатки древніх голонасінних (саговникові, гінкгові) мають архегональну камеру, в яку потрапляють сперматозоїди перед заплідненням.
В результаті запліднення яйцеклітини із сім’язачатку формується насіння. У процесі його дозрівання із зиготи розвивається зародок нового спорофіту, тканини жіночого гаметофіту розростається, збагачується запасними поживними речовинами і стає ендоспермом насіння. У ході розвитку зародка і ендосперма нуцеллус поступово руйнується і у зрілому насінні від нього лишається тільки суха плівака. Покриви сім’язачатка перетворюються у щільну і шкірясту насінну шкірку.
Всі ці частини насіння легко роздивитись на прикладі кедрового горішка (мал. 5).

Мал. 5 Кедровий горішок.
Тверда лушпина – це перебудований інтегумент, коричнева плівочка навколо білого ядерця – залишки нуцеллусу, їстівна частина горішка – ендосперм. Зародок, зазвичай, їдять разом з ендоспермом, але при бажанні його можна легко виділити і роздивитись. 
У «живих викопних» голонасінних насіння опадає до повного дозрівання  і навіть до запліднення (через це їх іноді називають яйцекладними рослинами). У хвойних насіння залишає материнський спорофіт у стані повної готовності до розвитку дочірньої спорофітної рослини (ці рослини іноді називають живородними).
При цьому, якщо для насіння «яйцекладних» рослин характерна відсутність періоду спокою після дозрівання, то для живородних характерно, щоб насіння довгий час перебувало у стані спокою.
Як вже відмічалось, чоловічий гаметофіт голонасінних дуже сильно редукований і розвивається у мікроспорі ще до розсіювання. Вегетативної частини у нього немає, він складається з двох клітин – генеративної, яка функціонально замінює цілий антеридій, і клітини трубки. У древніх голонасінних клітина трубки перетворюється у гаус торій, у хвойних – у пилкову трубку. Роль гаусторія та пилкової трубки різна. Перший сприяє живленню чоловічого гаметофіта, другий транспортує гамети до яйцеклітини. Із генеративної клітини утворюються сперматозоїди ( у «живих викопних») та спермії (у хвойних).

Контролюючий блок

1 Чому насінина – маленький шедевр природи?
2 Які життєві форми зустрічаються серед голонасінних рослин?
3 Яка структура з’явилась у голонасінних у процесі еволюції?
4 Які основні відмінності між «викопними» та сучасними голонасінними?