Между опылением и оплодотворением у сосны проходит

Обновлено: 07.09.2024

Вопрос 1. Где образуются пылинки и семязачатки у сосны?
С нижней стороны чешуек зеленовато-желтых мужских шишек сосны развиваются по два пыльцевых мешочка. На каждой чешуе красноватых женских шишек сосны с верхней стороны развиваются по два семязачатка. Женские шишки сосны расположены на тех же деревьях, что и мужские.

Вопрос 2. Как происходит опыление и оплодотворение у сосны?
Весной у основания молодых побегов образуются желто-зеленые мужские шишки. В мужских шишках формируются пыльцевые зерна, состоящие из двух клеток: вегетативной и генеративной. Генеративная клетка делится на две мужские гаметы — спермин. Пыльца переносится ветром к пыльцевходу семязачатка. Из пыльцевхода выделяется клейкая жидкость, при подсыхании которой пыльца втягивается внутрь семязачатка. Между опылением и оплодотворением проходит около года. Пыльцевое зерно прорастает в пыльцевую трубку, которая достигает архегония. В конце пыльцевой трубки находятся два спермия. Один из них сливается с яйцеклеткой одного из архегониев, а другой погибает. Из образовавшейся зиготы развивается зародыш.

Вопрос 3. Каково строение семени сосны?
Семя сосны состоит из зародыша, эндосперма и семенной кожуры.

Сосна — светолюбивое растение, внешний вид которой зависит от условий произрастания. В густом лесу деревья сосны прямые, стройные, с гладким стволом, достигают 35-40м в высоту. Прозрачная крона располагается на самой вершине.

Нижние боковые ветви не выносят затенения и рано отмирают. На открытых местах сосны имеют раскидистую крону. Сосновые леса встречаются в самых различных условиях, в том числе на песчаных почвах, болотах, меловых горах, голых скалах.

Строение сосны

Корневая система сосны стержневая, очень хорошо развита. Кроме длинных корней, главных или боковых, есть короткие мелкие и сильно ветвящиеся боковые, как правило, с микоризой. Придаточных корней нет. Форма корневой системы зависит от типа почв. Так, на песке у сосны кроме глубоко уходящих корней разрастаются многочисленные поверхностные корни. На болотах у нее только поверхностные корни.

Ствол сосны имеет тонкую кору и массивную древесину, состоящую из трахеид. Паренхимы в древесине очень мало. Она располагается вокруг смолянистых ходов — удлиненных межклеточных пространств в виде каналов, наполненных эфирными маслами, смолой, бальзамом. Все эти вещества выделяются клетками однослойного эпителия, выстилающими смоляной ход.

В стволах сосны ярко выражены годичные кольца прироста древесины. Они образуются, как и у цветковых растений, в результате сезонной периодичности деятельности камбия.

Листья сосны — сизо-зеленые иголки (хвоя) — живут 2-3 года. Располагаются они попарно на молодых ветвях. Поверхность хвоинок покрыта толстым слоем кутикулы, под которой находятся мелкие клетки эпидермиса с сильно утолщенными стенками.

Устьица погружены в углубления, заполненные зернышками воска. Такое размещение устьиц является приспособлением для уменьшения испарения воды. Благодаря этому в зимнее время сосна при наличии хвои испаряет воды в десятки раз меньше, чем оголенные покрытосеменные.

Ранней весной на ветвях сосны из зимующих почек появляются новые побеги. Различают два типа побегов:

Удлиненные, покрытые буроватыми чешуйками;
сидящие в пазухах этих чешуек укороченные, несущие по две хвоинки.

Молодые хвоинки новых побегов мягкие, имеют ярко-зеленую окраску. Во второй половине лета на концах побегов закладываются почки, надежно защищенные плотно прилегающими друг к другу тонкими чешуйками, покрытыми слоем смолы. Это зимующие почки.

Размножение сосны. Строение шишки

Размножается сосна семенами. Образование семян начинается на 30-40 году жизни. К этому времени на деревьях формируются шишки двоякого рода:

Красноватые женские шишки вырастают на верхушках побегов этого года в конце весны. На оси такой шишки расположено 2 вида чешуй:

Наружные — кроющие;
внутренние — семенные.

У основания семенной чешуи открыто расположено два семязачатка (семяпочки) с пыльцевходами на верхушках. Внутри каждого семязачатка из макроспоры после мейоза формируется гаплоидный женский заросток с двумя архегониями. В каждом архегонии находится крупная яйцеклетка и 2-4 мелких шейковых клетки.

Мужские шишки, созревающие на верхушках побегов прошлого года, также имеют ось с чешуйчатыми листочками. Каждый листок с нижней стороны имеет два микроспорангия, в которых созревают микроспоры — пыльцевые зерна.

Опыление

Сосна, как и все голосеменные растения, опыляется ветром. Поздней весной или в начале лета семенные чешуи женских шишек несколько раздвигаются. Большое количество пыльцы, принесенной ветром, попадает между семенными чешуями и задерживается расширениями пыльцевхода семязачатка. К этому времени или несколько раньше на поверхности пыльцевхода выделяется капля жидкости, которая смачивает пыльцевые зерна и засасывает их внутрь семязачатка примерно в течение 10 минут.

После опыления семенные чешуи сближаются и остаются плотно прижатыми до созревания семян. У сосны между опылением и оплодотворением проходит 12-14 месяцев. Оплодотворение начинается с прорастания пыльцевой трубки, которая медленно продвигается к яйцеклетке. Слияние женских и мужских ядер также происходит очень медленно.

Таким образом, у голосеменных растений мужские клетки достигают женских благодаря наличию пыльцевой трубки и не нуждаются в наличии воды, что является важным приспособлением к обитанию на суше.

Формирование, созревание и прорастание семян сосны

После образования диплоидного ядра зиготы начинается развитие зародыша и формирование семени. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш семени, который состоит из корешка, стебелька, нескольких семядолей (15-12) и почки, из покровов семязачатка формируются покровы семени.

Созревают семена в конце второго лета после опыления или в начале осени. По мере созревания женская шишка сильно разрастается, из красной становится зеленой, а затем — коричневой. У зрелой коричневой шишки зимой или ранней весной чешуи раскрываются, семена, снабженные крылышками, высыпаются и разносятся ветром. Это происходит через 1,5 года после опыления.

Семена сосны прорастают на любой почве: песчаной, каменистой, болотистой, даже на голых скалах. Молодые проростки могут выдержать заморозки, недостаток влаги, но погибают в тени. Сосенки быстро растут, увеличиваясь за год на 30-40см. Начиная со второго года жизни дерево образует ежегодно мутовку веток. По числу мутовок можно сосчитать, сколько лет сосне.

Пылинки и семязачатки образуются у сосны в шишках. Пылинки (пыльца) – в пыльниках на чешуйках шишек мужского пола, а семязачатки – на чешуйках шишек женского пола.

№ 2. Как у сосны происходит опыление и оплодотворение?

При попадании пыльцы на семязачатки шишки женского пола она через пыльцевход проникает внутрь. Далее чешуйки шишки смыкаются и склеиваются смолой. В шишке попавшая пыльца начинает прорастать, образуя пыльцевую трубку и спермии.

Через 12 месяцев после опыления происходит процесс оплодотворения: яйцеклетка сливается со спермием и образуется зигота. Далее развивается зародыш, а из всего семязачатка – семя сосны.

№ 3. Каково строение семени сосны?

Строение семени сосны:

Эндосперм (содержит запас питательных веществ);

Стр. 128

В чём преимущество семенного размножения перед споровым?

При семенном размножении образуется семя, которое защищено семенной кожурой от повреждений и содержит большой запас питательных веществ, поэтому имеет намного больше шансов для прорастания, чем споры.

Стр. 128

При проведении наблюдения можно заметить, что пылить (появление пыльцы) сосна и ель начинают примерно в середине мая.

Произведение большого количества пыльцы голосеменными можно пояснить тем, что таким образом повышается вероятность опыления ветром.

Сосна обыкновенная является одним из самых известных представителей Голосеменных растений. Существует большое количество различных видов этого дерева, которые встречаются преимущественно на территории России, Европы и Северной Америки, а жизненный цикл сосны состоит из нескольких фаз. Подробная ботаническая характеристика дерева и описание всех этапов его развития представлено далее в статье.

Биологическое описание сосны

Сосна принадлежит к царству Растения, отделу Хвойные и семейству Сосновые. Она обладает характерным ароматом и является вечнозелёным деревом, которое особенно активно растёт в высоту на протяжении одного века.

Знаете ли вы? Древесина сосны используется не только в деревообрабатывающей промышленности. Из неё также изготавливают заменитель натуральной кожи и искусственный шёлк.

Дерево достигает высоты 35–40 м, но некоторые экземпляры могут вырасти и до 50 м.
Сосновые корни отличаются пластичностью. В сухой почве они могут уходить в грунт на глубину до 8 м, а в условиях повышенной влажности располагаются параллельно поверхности земли в радиусе 10 м от ствола дерева.
Диаметр прямого ствола сосны составляет 0,6–1,2 м. Верхняя его часть разветвлённая.
Поверхность нижней части ствола покрыта коричневой корой с мелкими трещинами. На верхней части дерева кора более тонкая и окрашена в светло-коричневый цвет.
Ветки сосны образуют толстую крону, имеющую форму конуса.
Боковые побеги дерева густо усеяны заострёнными зелёными иголками, которые являются заменой листьев. Они плотные и имеют длину до 7 см и располагаются попарно.
Плод сосны — шишка, созревающая на второй год после появления. Она имеет форму конуса, диаметр которого составляет около 2–4 см.

Этапы жизненного цикла

Каждая сосна проходит полный жизненный цикл, который начинается с семян и заканчивается взрослым деревом. В процессе такого развития из семян сначала образуется проросток, который через 2-3 года становится молодым деревом, растущим в высоту на протяжении многих лет.

Чтобы обеспечить дальнейшее размножение, ежегодно на сосне образуются шишки с пыльцой и семенными зачатками. В результате опыления происходит оплодотворение, которое завершается образованием новой порции семенного материала и весь цикл сосны повторяется сначала. Каждый этап этого процесса подробно описан далее в статье.

Семена

Семена сосны находятся внутри женских шишек и созревают на протяжении 20 месяцев после опыления. С их помощью происходит размножение дерева.

Важно! Семенной материал сосны сохраняет всхожесть на протяжении 7 лет. Лучше всего он прорастает на умеренно влажной и плодородной почве.

Проросток

Попадая в почву, созревшие семена прорастают с наступлением весеннего тепла, давая жизнь новому дереву. Сначала из семени образуется проросток.

Знаете ли вы? Самым высокорослым представителем сосновых деревьев является сосна Ламберта. Эти деревья могут достигать высоты 70 м и растут на территории США и Канады.

Попавшее в землю семя сосны активно впитывает воду и набухает.
Внешняя кожура разрывается, а находящийся на нижней части семени зачаток корня направляется в сторону грунта.
Зачаточный побег начинает удлиняться. В результате этого, находящиеся на его верхушке, семядоли приподнимаются над поверхностью почвы.
Оставшийся в семени запас питательных веществ полностью расходуется на рост и развитие молодого проростка.
Формируется вертикальный молодой побег с молодыми игловидными листами, расположенными по спирали.
После достижения двухлетнего возраста на побегах сеянца можно заметить мелкие бесцветные чешуйки. В их пазухах формируются укороченные побеги, на которых растёт по две хвоинки. Такое строение характерно и для взрослых экземпляров сосны.

Шишки

Весной на взрослом дереве образуются шишки: женские и мужские. Они отличаются друг от друга внешним видом и содержат особые органы, производящие споры, — спорангии. Здесь протекает формирование женских и мужских спор, принимающих в дальнейшем участие в процессе оплодотворения. Описание каждого вида сосновых шишек представлено ниже.

1 - ветвь с шишкой и собранием микростробилов; 2 - молодая шишка; 3 - зрелая шишка; 4 - семена; 5 - ветвь с молодыми побегами.

Женские

Второе название женских сосновых шишек — макростробилы. Они растут группами по 2-3 шт. в верхней части веток или по одиночке и содержат женские споры, которые остаются внутри после оплодотворения, образовывая семена.

Форма макростробилы конусовидная, а её длина составляет около 3–7 см.
Каждая шишка имеет ось, вокруг которой находятся чешуйки двух видов — покровные и семенные. Они называются мегаспорофиллами и расположены по спирали.
На наружной поверхности широких семенных чешуек (возле основания) расположена пара семенных зачатков. Сверху они прикрыты более мелкими покровными чешуями.
Каждый семенной зачаток состоит из нуцеллуса (мегаспорогенной ткани) и покровной ткани (интегумента).
На верхнем краю семенного зачатка находится микропиле — небольшое отверстие, предназначенное для прохождения мужской пыльцы.
В течение первого года женские шишки окрашены в красный цвет, а на второй год становятся зелёными. К моменту созревания и выброса семян шишки становятся бурыми и опадают с дерева.

Мужские

Мужские шишки расположены преимущественно возле основания молодых побегов сосны и называются стробилами. Внутри них содержится пыльца, которая используется для оплодотворения.

Важно! Сосна начинает плодоносить с 15-летнего возраста. Обильные урожаи шишек наблюдаются каждые 5–7 лет.

мужской стробил (микростробил — побег со спорангиями) в форме колоска окрашен в жёлтый цвет, его размеры составляют 8–12 мм.
Мужская шишка представляет собой ось, вокруг которой по спирали располагаются микроспорофиллы (спороносные листья).
На нижней части поверхности каждого микроспорофилла находится пара особых камер с пыльцой — микроспорангии.
Внутри пыльцевых камер содержатся микроспоры. В результате процесса митоза (непрямого деления) они образуют пыльцу.
Каждое отдельное пыльцевое зерно состоит из четырёх клеток — вегетативной, генеративной и двух проталлиальных. Последние нужны исключительно для развития вегетативной и генеративной клеток, поэтому исчезают после того, как отдадут свой ресурс.
Клетка пыльцы содержит две оболочки. Внутренняя — более тонкая и называется интиной, а плотный внешний покров выполняет защитную функцию и называется экзиной.
На каждом пыльцевом зерне присутствуют воздушные мешки. Они облегчают перенос пыльцы ветром и представляют собой вздутия, образованные в местах, где экзина клетки отделена от интины.

Опыление и оплодотворение

Процесс опыления протекает в мае. При этом в микроспорангиях мужских шишек созревает пыльца, а чешуи женских шишек широко открываются, готовясь принять её.

Когда пыльца в мужских шишках созрела, микроспорангии лопаются и пыльцевые зёрна высыпаются наружу.
Ветер легко разносит пыльцевые зёрна, в результате чего часть из них попадает между чешуёй женских шишек.
Из микропиле женской шишки выделяется особая клейкая жидкость. Попавшие между чешуями пыльцевые зёрна прилипают к ней и затягиваются в нуцеллус в результате подсыхания жидкости.
Микропиле смыкается, а все чешуи женской шишки плотно прилегают друг к другу. Для обеспечения высокой герметичности поверхность макростробилы при этом заливается смолой.

1 – женская шишка; 2 – семенная чешуя с двумя семязачатками; 3 – микропиле; 4 – мегаспоры; 5 – нуцеллус семязачатка; 6 – интегумент, один листочек; 7 – нуцеллус, образующий перисперм; 8 – архегоний; 9 – первичный эндосперм; 10 – мужская шишка; 11 – микроспорофилл с двумя микроспорангиями; 12 – антеридиальная клетка; 13 – сифоногенная клетка, клетка трубки; 14 – ядро спермагенной клетки; 15 – ядро клетки-ножки; 16 – клетка трубки; 17 – зародыш семени; 18 – первичный эндосперм; 19 – семенная кожура; 20 – шишка, возраст которой один год; 21 – шишка, возраст которой – два года.

После попадания пыльцевого зерна на нуцеллус начинается процесс прорастания вегетативной клетки с образованием пыльцевой трубки. При этом генеративная клетка пыльцы перемещается внутрь вегетативной и медленно врастает в нуцеллус на протяжении одного календарного года.

Через 30 дней после опыления происходит деление археспориальной клетки нуцеллуса.
Образуются 4 мегаспоры, из которых выживает только одна, расположенная на самом большом расстоянии от микропиле.
Оставшаяся мегаспора начинает расти через 6 месяцев после опыления. При этом количество её ядер в результате митотического деления увеличивается до 2 000 штук.
Через 13 месяцев после опыления внутри мегаспоры образуются клеточные стенки. Происходит цитокинез — каждое из образованных ядер локализуется в отдельной клетке.
В результате цитокинеза формируется особая гаплоидная ткань — эндосперм. Ещё через 2 месяца из его клеток, расположенных возле микропиле, формируется 2-3 архегония, которые содержат внутри по одной женской яйцеклетке.
Эндосперм и архегонии образуют заросток (женский гаметофит). К моменту его образования пыльцевая трубка достигает нуцеллуса и проникает в один из архегониев с яйцеклеткой.
Внутри пыльцевой трубки происходит деление генеративной клетки на стерильную и сперматогенную (клетку тела).
Клетка тела делится на пару спермиев, которые в совокупности с пыльцевой трубкой образуют мужской гаметофит.
В результате проникновения пыльцевой трубки внутрь архегония происходит разрушение клеточной стенки. При этом происходит оплодотворение — один из спермиев соединяется с яйцеклеткой и образует зиготу, а второй погибает.

Важно! Продолжительность процесса опыления зависит от погодных условий. При достаточном количестве солнца пыльца полностью разлетается за 3-4 дня, а во время дождя этот процесс занимает не менее недели.

Созревание женской шишки

После оплодотворения начинается процесс созревания женской шишки. Этот процесс заканчивается формированием семени и длится полгода с момента оплодотворения.

В процессе деления оплодотворённой зиготы формируется зародыш, имеющий зачаточные органы — корень и побег. На верхушке последнего расположены мелкие семядоли, являющиеся зачатками будущих листьев.
В качестве питательной оболочки, необходимой для развития зародыша, используется эндосперм.
Происходит формирование внешней оболочки семени из покровной ткани семенного зачатка.
В конце зимы шишки раскрываются и семена свободно высеваются наружу, разносясь на большие расстояния вместе с ветром. Созревшие шишки осыпаются на землю.

Жизнь каждой сосны начинается из мелкого семени, проросшего в почве. После этого дерево растёт на протяжении многих лет, образуя ежегодно новые порции шишек. Сложный процесс оплодотворения и созревания семян длится на протяжении 20 месяцев с момента опыления, обеспечивая дальнейшее распространение сосны по окружающей территории.

Читайте также: