Особенности строения и размножения сосны

Обновлено: 15.09.2024

1. Сосна предпочитает песчаные почвы, но способна расти на скалах, около болот, в долинах рек. Можно говорить о ее неприхотливости к почвам.

2. Очень светолюбива, хорошо уживается с торфяными мхами.

3. На плотных почвах сосна имеет развитый главный корень, а вот на песчаных почвах или вблизи болот отращивает множественные боковые корни.

4. Игловидные листья сосны — хвоинки. Они отличаются толстой кожицей и малым количеством устьиц, расположенных в углублениях. Живут хвоинки два-три года.

5. В хвоинке всего два проводящих пучка.

Цикл развития голосеменных (сосна обыкновенная)

Голосеменные являются растениями разноспоровыми, у них мужские и женские споры развиваются на разных шишках. Сосна — однодомное растение, следовательно, на одном дереве вырастают как женские шишки, так и мужские.

Строение женской шишки сосны

1. Женская шишка содержит внутри ось — видоизмененный стебель, на котором сидят кроющие чешуи. В их пазухах формируются семенные чешуи, имеющие по два семязачатка.

2. Весной образуются красноватые женские шишки, которые через год после опыления станут зелеными, а далее, после созревания, бурыми.

3. Женские шишки расположены поодиночке (или в группе по две-три), на верхушках молодых побегов, но позже они оказываются внизу на основании побегов, так как побеги с мужскими шишками растут, возвышаясь над ними.

Строение мужской шишки сосны

1. Мужские шишки растут группами, они более мелкие, чем женские, имеют цвет желтовато-зеленый. Расположены они сначала у основания побега, затем отрастают вверх.

2. Мужская шишка также имеет ось и сидящие на ней микроспорофиллы — чешуйки.

3. На каждой чешуйке располагаются по два пыльцевых мешка, содержащие микроспоры-пылинки — мужские гаметофиты.

4. Пылинка сосны очень легкая, имеет два воздушных мешка.

Опыление у сосны обыкновенной

1. Пылинка из мужской шишки благодаря движению воздуха попадает на женскую шишку, в которой находятся семязачатки.

3. Чешуи женской шишки смыкаются, шишка покрывается смолой. Оплодотворение произойдет только через год после опыления!

Образование спермиев у сосны обыкновенной

1. Пылинка еще в пыльцевом мешке делится митозом, образуя вегетативную и генеративную клетки.

2. Вегетативная клетка создает пыльцевую трубку. Именно у голосеменных растений впервые в эволюции появилась пыльцевая трубка, которая обеспечила независимость их размножения от воды (спермий пассивно стекает к яйцеклетке по трубке).

3. Генеративная клетка делится на два спермия, один гибнет, второй по трубке проникает к семязачатку.

Образование женского гаметофита сосны обыкновенной

1. В основании семенной чешуи женской шишки имеются по два мегаспорангия — нуцеллуса. Нуцеллус, как и у цветковых, покрыт интегументом (он позже даст семенную кожуру семени) и вместе с ним образует семязачаток.

2. В каждом мегаспорангии из одной спорогенной клетки мейозом образуются четыре мегаспоры, три погибают, а одна делится митозом много раз и образует гаплоидный эндосперм — женский гаметофит голосеменных.

3. Одна из клеток эндосперма станет яйцеклеткой, с которой соединится спермий.

Оплодотворение у сосны обыкновенной

1. Один спермий сливается с яйцеклеткой внутри семязачатка. Спермию не требовалась вода, он проник сюда по пыльцевой трубке.

2. Образуется зигота, из которой формируется зародыш семени.

3. Эндосперм для питания зародыша уже был сформирован из мегаспоры.

4. Образованные семена (с пленчатым крылышком) лежат открыто на семенных чешуях.

Ель. Местообитание и строение

2. Сосновые и березовые леса могут сменяться еловыми лесами, так как ель вытесняет эти деревья на богатых глинистых почвах.

3. У ели преобладают поверхностные боковые корни, главный корень развит слабо.

4. Хвоинки ели на побегах расположены по одной, остаются на ветках по пять–семь лет.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда - репетитор ЕГЭ (биология)

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.

Размножение: половое – семенами. Размножение голосеменных. Сосна, как и все хвойные растения, размножается семенами. На чешуях раскрывшихся шишек семена расположены по два и лежат открыто, поэтому относят к голосеменным растениям. Размножение семенами — основной признак, по которому голосеменные отличаются от растений, размножающихся спорами. Голосеменные растения плода не образуют.

Весной на ее молодых ветвях видны маленькие шишки. Одни из них зеленовато-желтые. Они собраны тесными группами у оснований молодых побегов. Другие красноватые, одиночные. Каждая шишка состоит из оси и сидящих на ней чешуй. На чешуях зеленоватых шишек развиваются по два пыльцевых мешочка. В них созревает пыльца. Оболочка каждой пылинки имеет два пузырька, наполненных воздухом.

Такие пылинки ветер переносит на большие расстояния .

- Красноватые шишки сосны находятся они на вершинах молодых веток. На чешуях красноватых шишек развиваются семязачатки (семяпочки), по два на чешуе. Созревшая пыльца высыпается, и ее подхватывает ветер. Опыление произведут те пылинки, которые будут перенесены на пыльцевходы семязачатков. После опыления семязачатков чешуи красноватых шишек смыкаются и склеиваются смолой. В пылинках образуются мужские гаметы, а в семязачатках — женские. Оплодотворение происходит в семязачатках закрывшихся шишек. Из зиготы развивается зародыш, из всего семязачатка — семя, а шишки растут и древеснеют. Сначала они зеленые, затем коричневые.

- Значение голосеменных. Ель, сосна, пихта, лиственница, можжевельник и все другие голосеменные растения имеют большое значение в природе и в жизни человека. Вместе с другими зелеными растениями они образуют органические вещества, усваивают углекислый газ из воздуха и выделяют кислород. Естественное заселение лесных вырубок и пожарищ, заброшенных полей начинается с появления на этих участках светолюбивой, неприхотливой сосны, березы, осины. Поселившись на сыпучих песках, сосна закрепляет их. Сосны выделяют особые летучие вещества, которые подавляют развитие многих вредных бактерий не только в лесу, но и в его окрестностях. Хвойные леса, как и лиственные, задерживают таяние снега, что обогащает почву влагой.

Сосна обыкновенная (лат. Pinus sylvestris) – одно из популярнейших деревьев на территории России. Вечнозеленое, однодомное растение, произрастающее во многих азиатских и европейских регионах. Деревья этого вида вызывают повышенный интерес не только со стороны ботаников, но и у ландшафтных дизайнеров. Сосны становятся украшением парков, дворов и скверов.

Описание вида с ботанической точки зрения

Сосна обыкновенная – это вид хвойных деревьев, имеющий специфический освежающий аромат. Растение относится к роду Pinus, известна под другими названиями, связанными с географическим положением, в котором произрастает. Сосна обыкновенная имеет следующее строение: корневая система, ствол, хвоя в виде тонких хвоинок и ветки.

Ботаническое описание закрепилось официально вместе с научным названием в 1753 году.

Сосне присущи такие характеристики:

Она представляет собой хвойное вечнозеленое дерево, средняя высота которого колеблется от 10 до 30 метров.
Диаметр кроны до 10 метров, она высоко поднята, в форме конуса, с возрастом расширяющаяся, с горизонтальными ветками.
Стройный и прямой ствол, достигающий до 1,5 метров в диаметре. С бороздчатой, пластинчатой и толстой корой у основания коричневого цвета. Ближе к верху ствол светлеет.
Изначально побеги зеленоватого цвета, со временем становясь блестящими и охристыми. Может присутствовать легкий восковой налет. Молодые ветки на второй год имеют свойство менять цвет на серо-коричневый.
Ветка расположены мутовчато, по такому расположению можно легко сосчитать возраст молодых сосен.
Тонкая, плотная и жесткая хвоя сизо-зеленого цвета, немного изогнутая. Длина иголок зависит от места произрастания, может быть до 15 см. Растет пучками и держится по 2-3 года, в некоторых случаях и до пяти лет. В осеннее время цвет не меняется.
Мужские цветы желтого или красноватого цвета, выглядят как яйцевидные колоски, расположенные в кучках у основания новых побегов. Женские – небольшие зеленые или красные шишки, которые распускаются на кончиках молодых побегов в количестве 1-3 шт. Опыление происходит посредством ветра. Сосны начинают цвести в конце весны-начале лета.
Продолговатые яйцевидные плоды, матовые буро-коричневые, свисают вниз на небольших загнутых ножках. Чаще всего одиночные или в кучках по 2-3 штуки.
Семена сосны также яйцевидной продолговатой формы, черные или серые, длина до 4 см. Имеется прозрачное крыло, в 3-4 раза больше размера семян. Зреют через два года после опыления в начале осени, при весеннем потеплении высыпаются, благодаря крыльям разлетаются по ветру.
Плодоносить начинает в возрасте 10-15 лет. Если насаждения чересчур густые, то и с 30-40 лет. 100-летнее дерево в годы повышенной урожайности может принести до 1000 шишек.
Однодомное растение, при этом преобладают однополые соцветия.
Включена в Красные книги многих регионов Российской Федерации.

Сосна 5-летнего возраста может быть высотой до 3 метров.

Сколько лет живут сосны? Сосна обыкновенная может жить от 100 до 600 лет, ее жизненный цикл состоит их следующих циклов развития:

Семена попадают в почву, напитываются водой и пробиваются.
Зачаток корней направляется вглубь почвы.
Семядоли начинают приподниматься над поверхностью.
Весь запас питательных веществ из семени активно используется для дальнейшего роста.
Формируется вертикальный новый побег, на котором есть небольшая хвоя, расположенная по спирали.
По достижении двух лет на побеге появляются небольшие прозрачные чешуйки, в пазухах которых есть мелкие хвоинки.
В конце цикла сосна становится взрослым деревом, схема повторяется вновь.

Ареал произрастания

Сосна обыкновенная массово произрастает на территории России. Ее можно увидеть в большинстве стран материка, на островах. В большом количестве произрастает на территории Великобритании, на испанских берегах, в восточноевропейских регионах. На территории Монголии есть особый подвид, официально признанный ботаниками.

В местах, где растет сосна, свежий и бодрящий воздух. Она образует частые насаждения вместе с лиственными деревьями вроде дубов и берез. Не очень требовательна к видам почвы, может произрастать на неугодных для других деревьев площадях – болота и пески. Ареал обитания в РФ – в основном дальневосточные территории. Светолюбивые деревья, служащие основным способом быстрого и эффективного восстановления лесов после пожаров.

Особенности корневой системы

Корневая система сосны обыкновенной преимущественно стержневая. На территории болот она может быть поверхностного типа, для обеспечения растения кислородом. Подобная картина встречается в условиях вечной мерзлоты, однако на подобных участках сосну практически не найти.

В песках и обычной рассыпчатой почве формируются стержневые корни. В свежей песчаной почве сосны пытаются ухватить корнями любые капли влаги, поэтому от основного стержня развиваются длинные отростки. При обычном стержневом типе корневой системы сосны обыкновенной отростки прорастают на глубину до 30 метров, поэтому дерево сложно свалить ветрами и ураганами.

Срок жизни дерева

Возраст сосны в естественных условиях редко переваливает за 80 лет. Это происходит из-за постоянной вырубки лесов и множества вредителей и болезней, которые поражают ее на протяжении всего развития. К 70 дерево достигает до 25 метров в высоту.

В действительности срок жизни сосен составляет гораздо больше! В заповедных зонах есть экземпляры, которые живут до 300 лет!

Общего потенциала деревьев хватит до 600 лет жизни. Кедровые разновидности сосен живут до 1000 лет, а некоторые виды – до 5000. Такие долгожители находятся только в местах, недоступных для людей – на горных склонах и в густых чащах.

Посадка и уход

Успешное приживание молодых сосен невозможно без правильного выбора саженцев.

Растения должны продаваться только с закрытой корневой системой.

Такие деревья просто пересаживать, не опасаясь за то, что дерево не укоренится. В таких случаях обеспечивается лучший симбиоз с микоризой, которая обеспечивает дальнейшее питание растений, что очень важно при адаптации видов к типу почвы и внешним условиям.

Деревья с открытыми корнями быстро умирают из-за невозможности сохранить микроорганизмы в грунте, в пакетах или мешках грибок сразу же погибает. Контейнерные саженцы достаются из емкостей только в момент непосредственной посадки. Дерево старше 5-ти лет пересадить не получится.

Посадка производится в несколько этапов:

Выкапывая посадочную яму, нужно обратить внимание на размер корней – он приблизительно равен габаритам контейнера. Прибавляется несколько сантиметров в ширину и глубину, после чего выкапывается яма.
На дно ямы выкладывается 3-сантиметровый слой битого кирпича, шифера или гальки, сверху насыпают плодородную почву. В состав почвы обязательно должны входить: торф, перегной, немного речного песка и дерна. Дополнительно можно добавить примерно 1 чайную ложку нитроаммофоски, тщательно размешав все составляющие.
Получившийся слой должен быть не более 2 см.
Контейнер разрезается, из него аккуратно вынимается саженец. Перемещать растение в яму нужно очень аккуратно, не задевая ком земли с микроорганизмами.
Корневая шейка не должна быть глубоко – после закапывания она должны быть на одном уровне с краем углубления.
Все засыпается подготовленной смесью и утрамбовывается.
Сразу после пересадки необходимо полить дерево десятью литрами воды.
Далее место мульчируется, во избежание пересыхания почвы.
В жару можно дополнительно поливать растение.

Семена сосны обыкновенной нужно предварительно подготавливать к высадке. Их помещают в раствор с высоким содержанием марганцовокислого калия, после чего проращивают в смоченной ткани в течение 2-3 недель. Особенности высадки семян:

Пересаживать нужно в отдельные емкости с хорошим дренажом и сосновой почвенной смесью.
Семена аккуратно заглубляют, стараясь не повредить корень.
Земля увлажняется из пульверизатора.
Контейнеры размещают на хорошо освещенном месте, периодически поливая по мере высыхания почвы.

Сосне требуется проведение мероприятий по уходу и формообразованию кроны. Это важно для молодых деревьев. Весной подрезают поломанные от снега и засохшие ветви, это нужно сделать до того, как в ветви лиственных деревьев начнет поступать сок. Для конусовидных сортов необходима обрезка центрального проводника, так они не будут расти вверх. Так ухаживать за деревом нужно каждую весну.

Болезни и вредители

Садоводы не всегда следуют всем правилам по уходу за соснами, поэтому периодически появляются различные вредители и заболевания. Это происходит по таким причинам:

слишком мало или слишком много влаги в почве;
слабая дезинфекция почвы перед пересадкой саженца;
отсутствие ежегодной весенней обрезки;
плохие удобрения;
неудачное место для посадки;
повреждение корневой системы при пересадке;
наличие зараженных растений;
слабая кислотность почв.

Одно из самых опасных заболеваний сосен – это корневая губка. Чтобы избежать ее появления, нужно сажают от дерева березы.

Признаки наличия заболеваний бывают разные:

изменения цвета ветвей;
опадание ветвей или хвои;
налет или пузыри на хвое и ветвях;
отверстия в стволе;
раковые язвы;
отмирание корневой системы.

Любой симптом требует немедленного лечения. Самая частая их причина – грибковые заболевания, которые могут привести к полному отмиранию растения.

Размножение

Один из способов размножения – семенем сосны. Видовые сорта получают только семенным способом, а вот декоративные растения получают посредством прививки. Стоит помнить:

Свежие семена взойдут в первый год с вероятностью 95%, ежегодно она падает, окончательно пропадая через 7 лет. Собирать семена лучше в середине-конце осени.
Для пробуждения семян нужны холодные температуры.
Сеянцы хорошо переносят пересадку в почву.

Значение и использование в народном хозяйстве

Лучшим сырьем для смоло-скипидарного производства в настоящее время считается сосновый осмол, получаемый из пней, сучьев, корней и наплывов. Сосновые леса остаются основным сырьем для производства скипидара и канифоли. Древесина сосен необходима для получения винного спирта, кормовых дрожжей. Из нее производится множество материалов, используемых в строительстве. Из шишек получают красную краску.

Применение в ландшафтах

Сосны нашли свое применение в дизайне ландшафтов как элемент для укрепления почвы во время эрозий, поэтому их сажают на склонах. Дерево отлично озеленяет равнинные территории, его высаживают на территориях медицинских и реабилитационных учреждений. В городах сосну практически не встретить, ее не высаживают из-за нарушения фотосинтезирующих процессов, зато на элитных загородных поместьях сосны активно выращивают.

Лечебные свойства

Корневая система сосны обыкновенной используется в качестве сырья для лечебных настоек. Из сосновой живицы делают масло (скипидар) и пластыри. Заготовка сосновых почек начинается в зимнее и весеннее время, их срезают секаторами и высушивают на чердаках. Почки являются дезинфицирующим, противокашлевым и диуретическим средством, а также добавляются в ванны. Сосновая хвоя собирается лапками во время вырубок, из нее создают сосновое масло, применяемое при болезнях легких, почек и для лечения спазмов.

Сосна обыкновенная – это самое распространенное на материке дерево. Оно применяется во многих отраслях человеческой деятельности: при производстве лекарств, для строительства, в ландшафтном дизайне. Не очень требовательна к условиям внешней среды и хорошо освежает воздух.

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: