Как растут шишки на сосне
Обновлено: 18.09.2024
Первыми семенными растениями были ныне вымершие семенные папоротники, они дали начало голосеменным растениям. Голосеменные — это древние семенные растения, находящиеся на пути биологического прогресса. Появились они на Земле свыше 350 млн. лет назад, задолго до возникновения покрытосеменных. Ученые считают, что голосеменные произошли от древних разноспоровых семенных папоротников, которые не дожили до наших дней. Отпечатки семенных папоротников находят в глубоких слоях земной коры.
Строение ветки сосны
Строение женской шишки сосны
Весной на верхушках молодых побегов можно увидеть маленькие красноватые шишки. Это женские шишки. Женская шишка состоит из оси, или стержень, на котором располагаются чешуи. На чешуях женских шишек ничем не защищённые, как голые (отсюда название — голосеменные), лежат семязачатки, в каждом из них образуется яйцеклетка.
Строение женской шишки сосны
Строение мужской шишки сосны
На тех же ветках, на которых расположены женские, находятся и мужские шишки. Они располагаются не на верхушке молодого побега, а у их основания. Мужские шишки мелкие, овальные, жёлтые и собраны в тесные группы.
Строение мужской шишки сосны
Каждая мужская шишка состоит из оси, на которой также расположены чешуйки. На нижней стороне каждой чешуйке по два пыльцевых мешочка, в которых созревает пыльца — совокупность пылинок, в которых позже образуются мужские половые клетки — спермии.
Строение зрелой шишки сосны
Оплодотворение у сосны происходит через год после попадания пыльцы на женские шишки. А высыпаются семена ещё через полгода, в конце зимы. К этому времени зрелая женская шишка становится бурого цвета и достигает 4-6 см.
Строение зрелой шишки сосны
Когда чешуи зрелой женской шишки раздвигаются, становится видно, что семена лежат попарно на верхней стороне чешуй, у их основания. Семена лежат, открыто, голо. Каждое семя сосны снабжено прозрачным пленчатым крылышком, обеспечивающее перенесение его ветром.
Процесс опыления и оплодотворения у сосны. (Цикл развития)
Размножение: половое — семенами.
Размножение осуществляется в два этапа: процесс опыления и процесс оплодотворения.
Цикл развития голосеменных
Процесс опыления
- Пыльца оседает на семязачатки женской шишки.
- Пыльца проникает внутрь семязачатка через пыльцевход.
- Чешуи смыкаются и склеиваются смолой.
- Подготовка к оплодотворению.
- Пыльца, прорастая, образует спермии и пыльцевую трубку.
Процесс оплодотворения
Оплодотворение происходит в семязачатке через 12 месяцев после опыления.
- Спермий сливается с яйцеклеткой, в результате чего образуется зигота.
- Из зиготы развивается зародыш.
- Из всего семязачатка — семя.
Шишка растёт и постепенно одревесневает, цвет её становится бурым. Следующей зимой шишки раскрываются и семена высыпаются. Они могут долго находиться в состоянии покоя и прорастают только в благоприятных условиях.
Очень своеобразно выглядят проростки сосны, когда они только что появились из семени. Это маленькие растеньица, у которых стебелек короче спички и не толще обыкновенной швейной иглы. На верхушке стебелька — пучок лучеобразно расходящихся во все стороны очень тонких иголочек-семядолей. Их у сосны не одна и не две, как у цветковых растений, а гораздо больше — от 4 до 7.
Проросток семени сосны
Таким образом, растения, относящиеся к отделу голосеменных, отличаются от всех остальных растений тем, что производят семена. Внутреннее оплодотворение, развитие зародыша внутри семязачатка и появление семени — главные биологические преимущества семенных растений, давшие им возможность приспособиться к наземным условиям и достигнуть более высокого развития, чем бессемянные высшие растения.
Сосной называют вечнозеленое дерево, покрытое хвоей. Встречаются экземпляры, которым исполнилось 500 лет, но они могут жить и дольше, до 600 лет. Размножаются они семенами, которые образуются на женских шишках.
Описание шишек сосны
Сосна – это не только одноименное дерево, но и род, в состав которого входит 100 видов. Растения отличаются друг от друга не только ростом, размер и форма шишки сосны зависят от вида дерева.
Растения вечнозеленые, чаще всего кроны бывают зонтиковой формы или пирамидальной. Цвет коры может быть разным, встречаются сосны с корой от черно-бурого до почти белого цвета. Хвоя отличается от других хвойных своей длиной, ее иглы собраны в пучки.
Молодые побеги на растениях бывают двух типов:
Их цвет варьируется от серо-зеленого до бурого.
Многих людей интересует, какие шишки у сосны. Это зависит от вида растения. Сосна обыкновенная имеет хвою зеленого или сизовато-зеленого цвета, она растет по 2 хвоинки вместе. Шишки могут располагаться поодиночке или группами. Сначала они прямостоячие, но потом располагаются горизонтально или становятся повислыми.
До того момента, как семена созреют, чешуйки прилегают плотно. Позже между ними появляются щели, происходит высыпание семян.
Сосна Банкса имеет короткую хвою желто-зеленого цвета, в длину она достигает 2-4 см. Шишек на дереве много, они небольшого размера, часто изогнутой формы. Они висят на дереве несколько лет, поэтому долго не раскрываются.
Сибирская кедровая сосна отличается от кедра, это разные растения. У сосны длина хвои 10-20 см, поэтому ветка сосны с шишкой отличается от других своим внешним видом. Ее хвоя не только длинная, но из-за соединения в пучки по 5 штук она делает ветку дерева пышной. Цветет в мае или июне, полностью созревают шишки на второй год. Когда наступает осень, они опадают. В каждой из них находится по 30-150 семян, которые называют кедровыми орешками.
Сосна любит свет, но к условиям она неприхотлива, поэтому растет и размножается на всех широтах. Период цветения приходится на весну, но цветков при этом не образуется. Вместо них появляются шишки, которые разделяются на женские и мужские. Они отличаются друг от друга не только формой, цветом, но и назначением.
Кедровая сосна европейская, которую называют европейским кедром, похожа на сибирскую, но крона дерева шире, и оно вырастает не таким высоким. Хвоя отличается зелено-голубым цветом, ее длина от 5 до 8 см. Хвоинки собраны в пучки по 5 штук.
Шишки появляются на деревьях, которые росли 60-80 лет. Они имеют яйцевидную форму, в длину достигают 6-8 см, а в ширину – 5 см. Молодые фиолетового цвета. Когда они созревают, то меняют цвет на коричневый.
Сосна Гельдрейха, которую еще называют боснийской, имеет шишки продолговатой формы. В длину они вырастают на 5-7,5 см. Они растут на небольшом черешке. Сначала они черные, а в процессе созревания начинают светлеть. В зрелом виде они становятся светло-коричневыми. Есть много изображений, которые демонстрируют этот процесс.
У сосны корейской шишки крупные, часто они вырастают в длину до 17 см, а в ширину до 8 см. После формирования процесс созревания приходится на следующий год. Они падают на землю осенью или в первые месяцы зимы. При ударе о землю не раскрываются, семена остаются внутри. Форма яйцевидная, кончики семенных чешуй слегка отогнуты.
Горная сосна шишки сбрасывает в весенний период. В длину они вырастают до 7 см, а в ширину – 2 см. На ветках они располагаются поодиночке или группами, не более 2-3 штук. Период их созревания приходится на третий год.
Как устроены мужские и женские шишки
Мужские по внешнему виду напоминают эллипс или цилиндр, в длину они достигают 15 см. Женские немного приплюснутые, они имеют округлую форму. В длину они вырастают от 4 до 8 см.
Их цвет зависит от вида дерева. Они могут быть коричневыми, почти черными и фиолетовыми, но встречаются желтые и кирпично-красные.
Мужские и женские шишки по-разному расположены на ветках. Женская шишка сосны по своему строению отличается от мужской. Когда наступает весна, на верхушках молодых ветвей при внимательном взгляде можно заметить красноватые побеги небольшого размера. Это женские, которые состоят из стержня с расположенными на нем чешуями. Они ничем не защищены, поэтому растения называются голосеменными. На чешуях лежат семязачатки, без них не происходит образование яйцеклетки.
Мужские шишки находятся на тех же ветках, что и женские. Но они располагаются не на верхушках, а у основания молодого побега. Они более мелкие, имеют овальную форму. Чаще всего они желтого цвета и растут, собранные в колоски.
Мужская шишка состоит из стержня, на котором формируются чешуйки. Каждая из них имеет 2 мешочка, в которых происходит созревание пыльцы.
Для того, чтобы появились ростки, должно произойти оплодотворение. Оно происходит спустя год с того момента, как на женские шишки попадает пыльца. Процесс цветения и опыления возможен только в весенние месяцы. Потребуется от 1,5 до 2 лет на то, чтобы семена в шишках полностью созрели. Когда произойдет падение шишки на землю и растрескивание, семена высыпаются.
Зрелая женская в длину достигает 4-6 см, она меняет свой цвет на бурый. Чешуйки к этому моменту раздвигаются, и при взгляде на шишку видно, что на верхней стороне чешуи лежат семена. Каждое семя имеет крылышко, благодаря этому оно легко переносится порывами ветра. Падая на землю, оно прорастает, в результате чего появляются побеги сосны.
Фото шишек
Сосна не боится морозов, поэтому растет и размножается даже в условиях Крайнего Севера. Есть много изображений карликовых деревьев, они отдаленно напоминают сосны, растущие в средней полосе.
Хотя дерево не боится засухи, оно не любит тень. Оно хорошо растет на суглинках и супесях.
Для роста растения на ветках должны быть иглы. Если их нет, то почки не образуются. Ни от голых ветвей, ни от пней новые побеги не отрастают.
Наука знает о многих видах сосен, в декоративных целях чаще всего используют только 7 из них. Перед тем, как покупать саженцы, садоводам стоит ознакомиться с тем, как выглядят взрослые растения. Это легко сделать с помощью фотографий, они дадут представление о том, как выглядят шишки разных деревьев.
Сосны можно использовать для озеленения участков большой площади. На дачах стоит высаживать карликовые формы, с помощью картинок или фото можно узнать, какими будут взрослые растения. Чаще всего они низкорослые, поэтому подходят для формирования альпинариев и озеленения небольших дачных участков.
Заключение
Садоводы могут сами взять шишки, собрать семена, а потом вырастить растение. Посевной материал набирают с октября по декабрь. Но это трудоемкая работа, поэтому лучше сразу купить саженец в садоводческом центре.
Все мы прекрасно знаем, как выглядит шишка, будь то еловая, сосновая, кедровая или какая-либо другая. А откуда берется шишка? Ведь мы никогда не видели, чтобы хвойное растение цвело. Сегодня я вам расскажу, как же "цветут" ели :)
Женская шишка - мегастробил:
В привычном нам смысле слова ели не цветут. Весной на хвойных деревьях образуются два вида шишек - мужские и женские. Такие шишки называются стробилами - это видоизмененные побеги или части побегов, несущие в себе спорангии (органы, производящие споры у водорослей, растений и грибов). Поскольку большинство хвойных растений являются однодомными, то на одном дереве одновременно развиваются и женские, и мужские стробилы. Женские называются мегастробилами, они имеют красноватый цвет, растут на верхних ветвях, откуда впоследствии будет удобнее разлетаться семенам, и направлены вертикально вверх. Мужские стробилы называются микростробилами, они образуются на боковых ветвях, по размеру мельче мегастробил и окрашены в желтый или желто-красный цвет.
На чешуйках мужских шишек находятся пыльцевые мешки, в которых развивается пыльца. Уносимые ветром частички пыльцы оседают на верней стороне чешуек женских шишек, где располагаются по две семяпочки. Со временем в них разовьются семена хвойного растения.
Помимо цветочных шишек весной раскрываются побеговые почки, из которых растут новые ветви хвойного дерева. Они покрыты светло-коричневыми чешуйками и похожи на маленькие шишечки.
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).
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.
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
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).
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.
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.
Читайте также: