Строение мужской шишки сосны

Обновлено: 18.09.2024

Голосеменные появились на Земле свыше 350 млн. лет назад. Голосеменные включают 6 классов: семенные папоротники, беннеттитовые, саговниковые, гнетовые, гинкговые, хвойные; первые два из которых полностью исчезли. Из гинкговых до наших дней дожил всего один вид - гинкго двулопастный.

Наиболее широко распространены в конце палеозойской и в мезозойскую эру.

Класс Хвойных (Pinopsida) широко представлен ныне на нашей планете. В настоящее время насчитывается не менее 560 видов из 55 родов хвойных. Вечнозеленые, реже листопадные деревья и кустарники. Распространенны в умеренных областях обоих полушарий. Это такие как сосна, ель, можжевельник, пихта, кедр, лиственница, туя. Размеры хвойных самые разные - встречаются все переходы от карликовых форм до настоящих гигантов. Секвойя, Мамонтове дерево высотой свыше 110 м.

Самые древние из хвойных - растения семейства сосновых (сосна, ель, пихта и др.). Они существуют более 300 млн. лет и сохранили основные черты строения своих предков.

У большинства хвойных имеются два типа побегов: неограниченные в росте длинные побеги (ауксибласты) и ограниченные в росте укороченные побеги (брахибласты). Ветвление побегов у хвойных - моноподиальное. При таком типе ветвления развивающийся из семени главный стебель (моноподий) имеет неограниченный верхушечный рост, за счет чего растение растет в высоту. От моноподия отходят боковые побеги первого, второго и т.д. порядков. Побеги, отходящие от главного ствола, располагаются по спирали, однако они часто так сближаются, что превращаются в мутовки, причем ежегодно образуется не больше одного такого кольца ветвей. Ветви таких ложных мутовок постепенно укорачиваются по направлению кверху, что придает дереву характерную пирамидальную форму. Вместе с тем боковые ветви второго и следующих порядков располагаются двусторонне симметрично, делаясь иногда совершенно плоскими, что придает дереву ярусный характер. Если верхушечный побег повреждается, то одна из ветвей самой молодой мутовки боковых ветвей может начать расти вверх и принять роль главной. У старых деревьев обычно образуется широкая раскидистая крона, состоящая уже не из одной, а из нескольких главных ветвей, что хорошо заметно, например, у старых сосен.

Листья у большинства хвойных узкие и игольчатые, такие листья называются хвоей, однако у более древних родов (например, у некоторых видов араукариевых и подокарповых) листья ланцетные и даже широколанцетные. Кроме зеленых фотосинтезирующих листьев, у некоторых хвойных имеются коричневые чешуевидные листья.

У большинства хвойных, растущих в холодных областях, верхушка побега защищена плотно сидящими тонкими чешуями, образующими в конце вегетационного сезона ясно выраженную почку.

Первичный корень у многих хвойных сохраняется всю жизнь и развивается в виде мощного стержневого корня, от которого отходят боковые корни. Реже, например, у некоторых сосен, первичный корень недоразвит и заменяется боковыми. Кроме длинных корней (главных и боковых), у хвойных есть и короткие, часто сильно ветвистые корни, которые являются главными абсорбирующими органами растения. Такие корни могут содержать микоризу- симбиоз мицелия гриба и корней растения. Грибы-микоризообразователи разлагают некоторые недоступные растению органические соединения почвы, способствуют усвоению фосфатов, соединений азота и вырабатывают вещества типа витаминов, а сами используют вещества, извлекаемые ими из корней растения.
Сосна обыкновенная - дерево (спорофит 2n) высотой до 40 - 50 м, живет до 400 лет, растет повсюду: на бедных песчаных почвах, сфагновых болотах, известняковых склонах.

Сосна - засухоустойчивое растение. Это обусловлено тем, что ее листья - хвоинки - узкие, длинные, покрытые тонкой плотной кожицей с небольшим числом устьиц. Поэтому сосны экономно испаряют воду, легко переносят засуху. Хвоя содержит витамин С, выделяет вещества, называемые фитонцидами, которые убивают болезнетворные микробы.

Сосна - светолюбивое растение. Она одна из первых заселяет свободные от леса участки, но плохо переносит затенение.
! По мере старения дерева, на открытом месте его нижние ветви могут сохраняться, доходя почти до земли, но в густом лесу они обычно достаточно быстро отмирают из-за недостатка света. В результате длинная нижняя часть ствола оголяется и остается практически без сучьев, что очень ценится при заготовке древесины.

! В лесу у сосны хорошо развиваются глубинные корни, а на песчаной почве и поверхностные корни. У сосен, растущих на болотах, развиваются только поверхностные корни. На корнях часто поселяются гифы грибов, образуется микориза, за счет чего улучшается снабжение дерева водой и минеральными солями.

Строение ветки сосны

1 – молодая женская шишка (красного цвета)

2 – шишка с развивающимися семенами (зеленого цвета)

3 – высыпание семян

4 – мужская шишка

6 – чешуйчатые листья

Анатомическое строение стеблей хвойных относительно однообразно. У них достаточно тонкая кора и массивный древесинный цилиндр, внутри которого - сердцевина, едва различимая в более старых стволах. Как в коре, так и в самой древесине много смоляных ходов (каналов), состоящих из удлиненных межклетных пространств. Смоляные каналы наполнены смолой, которая выделяется выстилающими клетками.

Вегетативным способом сосна не размножается.

Сосна обыкновенная - однодомное растение. Взрослое растение сосны является спорофитом (2n)

Органами размножения у хвойных являются стробилы - видоизмененные укороченные побеги, несущие специальные листья - спорофиллы, на которых формируются спорообразующие органы - спорангии. Есть мужские стробилы (их называют микростробилами) и женские стробилы (мегастробилы). Мегастробилы, как правило, растут компактными собраниями, очень редко они растут поодиночке. Собрания мегастробилов и одиночные мегастробилы называются женскими шишками.

Микростробилы у большинства хвойных растут поодиночке, и, очень редко, в некоторых примитивных формах хвойных, - компактными собраниями. Собрания микростробилов и одиночные микростробилы называются мужскими шишками

Строение женской шишки сосны

Весной на верхушках молодых побегов можно увидеть маленькие красноватые женские шишки от 1-3.

Женская шишка состоит из оси, или стержня, на котором располагаются чешуи двух типов: семенные чешуи (аналогичны укороченному побегу) впоследствии одревесневающие и бесплодные прозрачные кроющие чешуйки (листового происхождения).

На семенной ничем не защищённые лежат 2 семязачатка, семязачаток представляет собой мегаспорангий(называемый здесь нуцеллусом).(другой источник внутри семязачатка развивается мегаспорангий)

В центре семязачатка в результате мейоза появляются 4 мегаспоры, три отмирают, а из оставшейся, в результате многократного деления развивается женский гаметофит = эндосперм, в его ткани образуется два архегония (мегагаметофит) с крупной яйцеклеткой (n) в каждом из них. На верхушке семязачатка, имеется отверстие – пыльцевход = микропиле.

Строение мужской шишки сосны

На тех же ветках, на которых расположены женские, находятся и мужские шишки, образуются в мае. Они располагаются у основания молодого побега. Мужские шишки мелкие длиной 4-6 мм и диаметром 3-4 мм, овальные, жёлтые и собраны в тесные группы.

Каждая мужская шишка состоит из оси, на которой расположены чешуйки = микроспорофиллы.

На нижней стороне каждой чешуйке по два пыльцевых мешочка(мешка) = пыльника = микроспорангия(2n), в них мейозом образуются микроспоры (n), из которых формируются мужские гаметофиты = микрогаметофиты=пыльцевые зерна= мужской заростки, состоящие из двух клеток: вегетативной и генеративной.

Генеративная митозом делится на две мужские гаметы – два спермия (n).

Вегетативная - которая впоследствии, при попадании на семязачаток, формирует пыльцевую трубку.

Пыльник лопается, и пыльца разносится ветром. Каждое пыльцевое зерно снабжено двумя воздушными мешками, что облегчает перенос пыльцы ветром.

Поздней весной или в начале лета созревшая пыльца разносится ветром и попадает на семязачаток. Происходит опыление и чешуйки женской шишки смыкаются.

Через определенный промежуток времени после опыления начинается процесс оплодотворения, который обычно происходит в течение того же сезона. Необычно велик этот промежуток времени у видов сосны, у которой между опылением и оплодотворением проходит от 12 до 14 месяцев. Через микропиле пыльца втягивается внутрь семязачатка, где и прорастает в пыльцевую трубку, которая проникает к архегониям. Образовавшиеся к этому времени два спермия по пыльцевой трубке попадают к архегониям. Затем один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой отмирает. Из оплодотворенной яйцеклетки (2n) (зиготы) формируется зародыш семени.

Развитие зародыша происходит за счет запасных веществ эндосперма(n), которые используется и при прорастании.

Семя. Сформировавшийся зародыш (2n) состоит из корешка, стебелька, нескольких семядолей (зародышевых листьев) и почечки. Зародыш окружен эндоспермом. Вокруг образуется твердая кожура семени. Семязачаток плотно прирастает к семенной чешуе, из ткани которой образуется крыловидная пленка, способствующая распространению семян ветром.

Семена у сосны созревают на второй год после опыления осенью, шишки к этому времени достигают длины 4-6 см, их чешуи одревесневают и из зеленых становятся серыми. Следующей зимой шишки поникают, чешуйки расходятся и семена высыпаются и, подхваченные животными или ветром, переносятся на значительные расстояния. Отделившись от материнского растения, семя может длительное время находится в состоянии покоя и лишь с наступлением благоприятных условий трогается в рост.

Оплодотворение у сосны происходит через год после попадания пыльцы на женские шишки. А высыпаются семена ещё через полгода, в конце зимы.

Семена хвойных очень сильно варьируют по величине, форме и окрасу. Кожура семени может быть деревянистой, кожистой или перепончатой. Семена, приспособленные для распространения ветром, снабжены одним большим крыловидным придатком или 2-3 небольшими крыльями. Семена, распространяемые животными, часто имеют сочный и ярко окрашенный покров.
Процесс опыления и оплодотворения у сосны. (Цикл развития)

В цикле полностью преобладает спорофит (2n). Мужской гаметофит – пыльцевое зерно (микрогаметофит) и женский гаметофит – два архегония с яйцеклетками (мегагаметофит) развиваются в спорангиях на специальных спороносных побегах – мужских и женских шишках.

Размножение: половое – семенами. Вода для оплодотворения не нужна.

Размножение осуществляется в два этапа: процесс опыления и процесс оплодотворения.

Пыльца переносится ветром поздней весной или вначале лета, оседает на семязачатки женской шишки.
Пыльца проникает внутрь семязачатка через пыльцевход =микропиле.
Чешуи смыкаются и склеиваются смолой.
Подготовка к оплодотворению
Пыльца, прорастая, образует 2 спермия и пыльцевую трубку.

Спермий сливается с яйцеклеткой, в результате чего образуется зигота.
Из зиготы развивается зародыш.
Из всего семязачатка – семя с семенной кожурой, зародышем и эндоспермом (n).

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.

Таким образом, растения, относящиеся к отделу голосеменных 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.
Преимущество семени над спорой.

Спора состоит из одной клетки.

семя состоит из множества клеток

Семя содержит запас питательных веществ

Семена лучше защищены

Из споры растение развивается путем деления.

Размножение спорами более древний и примитивный способ. Семена появляются после полного цикла развития.

С появлением семян процесс размножения перестал зависеть от внешней воды.

Благодаря этому семенные растения смогли распространиться по всей Земле, они преобладают почти во всех биоценозах.

Являются лесообразователями Голосеменные растения в природе образуют сообщества. Наиболее распространенное сообщество хвойных - тайга, которая огромными массивами простирается в северном полушарии. Виды хвойных доминируют в тайге, образуют первый ярус.
Хвойные - начальное звено в круговороте веществ в тайге. Хвойные леса накапливают огромную массу органических веществ.
Образование большого количества кислорода в процессе фотосинтеза.
Семена, хвоя, кора служат пищей для организмов-потребителей,
Крона деревьев - местом для гнездования, укрытия от непогоды и врагов.
Это ценнейший источник древесины и многих других растительных продуктов. Из хвойных получают поделочную и строительную древесину, топливо, изготавливают бумагу, используют в кораблестроении,.
Многие виды хвойных содержат бальзамы, смолы, из которых после перегонки получают ценные химические вещества: смолу, канифоль, скипидар.
В медицине для получения камфары, бальзамов, детской присыпки.

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.

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.

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.

Голосеменные растения – группа высших семенных растений, у которых семязачатки образуются не внутри завязи пестика, как у цветковых растений, а в шишках, на поверхности чешуй.

Выделяют 4 отдела:

Общие особенности.

1.В отдел входят только древесные формы растений (деревья и кустарники).

2.Большинство являются вечнозелеными растениями (адаптации, повышающие зимостойкость).

3.Не имеют цветков и плодов, семена расположены открыто – в чешуях или шишках (мужские и женские).

4.В древесине отсутствуют настоящие сосуды (адаптация – листья игольчатой формы, для меньшего испарения влаги).

Систематика.

Общее строение.

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 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.

Процесс опыления и оплодотворения у сосны. (Цикл развития)

Размножение: половое – семенами.

Размножение осуществляется в два этапа: процесс опыления и процесс оплодотворения.

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.

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.

Значение в природе и в жизни человека.

Голосеменные составляют древесный ярус лесов умеренной зоны Они являются поставщиками кислорода и органических веществ, средой обитания животных и их пищей, хорошо очищают воздух не только от грязи, но е и от вредных микроорганизмов, участвующих в круговороте воды и других вен.

Из сердцевины саговника поникшего изготавливают крупу саго Крупные семена сибирского кедра, так называемые \"кедровые орешки\", употребляют в пищу.

Породы деревьев используются как топливо, строительные материалы (вагоностроение, кораблестроение, авиация, изготовление музыкальных инструментов и т.п.).

Сосновые почки, пихтовое масло, хвоя применяются для изготовления лекарственных препаратов.

В химической промышленности с голосеменных получают смолы и эфирные масла

Голосеменные являются декоративными и полезащитные растениями. в химической промышленности с голосеменных получают смолы и эфирные масла

Мир растений очень разнообразен. Вы уже познакомились со споровыми растениями, которые размножаются спорами. Теперь перейдем к изучению семенных растений. Размножаются семенные растения с помощью семян, которые являются многоклеточными образованиями, в то время как споры состоят из одной клетки. В семенах содержится много запасных питательных веществ и многоклеточный зародыш. Семена способствуют распространению растений на Земле.

Семенные растения подразделяются на голосеменные (размножаются семенами, но плодов не образуют) и покрытосеменные (семена расположены внутри плода). Свое название голосеменные получили потому, что семена у них образуются не в завязи (цветков и плодов у них нет), а в семяпочках, лежащих на чешуйках шишек (рис. 2). На Земле насчитывается около 600 видов голосеменных растений (рис.1).

Рис.1 Классы голосеменных растений

Особенности строения голосеменных. Размножение семенами является их основным отличием от споровых. Голосеменные растения представлены в основном деревьями и кустарниками, редко — лианы. Травянистых форм нет. Большинство голосеменных растений являются вечнозелеными (покрыты листьями в течение всего года), реже — листопадными (лиственница, гинкго). Основным ныне существующим классом в отделе голосеменных является класс хвойные. Типичные представители класса хвойных: сосна, ель, пихта, можжевельник, лиственница, кипарис и др. Всего их 560 видов. Игловидные листья хвойных растений называют хвоей. Хвоя сохраняется на побегах от 2 до 7 лет. Многие хвойные долговечны, живут сотни лет.

У некоторых листопадных видов (лиственница) хвоя имеет большую площадь и располагается группами. Хвоя секвойи широкая, имеет форму ланцета. У туи довольно широкие чешуйчатые листья. Кедр похож на ель, но его игольчатые листья мелкие, незаостренные, поэтому они не колются. У сосны обыкновенной тонкие заостренные хвоинки располагаются попарно на очень коротких побегах.

Одной из особенностей хвойных растений является то, что в коре, а также в сердцевине ствола у них имеются смоляные канальцы. Клетки и межклеточные пространства коры и сердцевины заполнены смолой и эфирными маслами.

Происхождение голосеменных растений.Голосеменные растения образовались в те далекие времена (около 300 млн. лет назад), когда Земля была покрыта лесами из гигантских папоротников и других споровых растений. В то время образовалась группа папоротников, которые смогли образовывать не только споры, но и семена. Их так и называли семенные папоротники. Сейчас эти растения полностью вымерли. Именно они были предками всех голосеменных.

Сосна обыкновенная — однодомное растение. (Вспомните, что означает этот термин.) Она светолюбива — хорошо растет на освещенных солнцем местах. В лесах сосны растут высокими и стройными, а на открытой местности и в степи у них ствол потолще и высота меньше. Сильно разветвленная корневая система уходит на большую глубину.

Рассмотрим процесс образования семян у сосны. Весной на ее молодых ветках появляются маленькие шишки (рис. 2). Мужские шишки — зеленовато-желтого цвета — собраны тесными грушами у оснований молодых побегов. На чешуях мужских шишек развиваются по два пыльцевых мешочка, в которых созревает пыльца. Красноватые женские шишки расположены одиночно на концах молодых веток тех же деревьев. На чешуйках красноватых шишек развиваются семязачатки, по два на каждой чешуйке.

Рис.2 Ветка сосны обыкновенной с шишками

При разрыве оболочки пыльцевых мешочков созревшая пыльца высыпается, и ее подхватывает ветер. Опыление производят те пылинки, которые попадают па пыльцевходы семязачатков. После опыления семязачатков чешуйки красноватых шишек смыкаются и склеиваются смолой. В пылинках образуются мужские гаметы, а в семязачатках — женские. Оплодотворение происходит в семязачатках. Из зиготы развивается зародыш, из всего семязачатка — семя, после чего размер женских шишек увеличивается, они растут и древеснеют. Сначала они бывают неявными, затем коричневыми. Семена у сосны созревают через полтора года после опыления, а высыпаются из шишек — через два года. Они легко разносятся ветром, потому что оснащены пленчатыми крылышками (рис.3).

Рис.3 Размножение сосны

Зеравшанский можжевельник, или арча, — хвойное вечнозеленое дерево высотой 10-12 м с толстым стволом (рис.4). В Казахстане встречается на юге Каратау и в Таласском Алатау. Арча страдает от пожаров, схода снежных лавин, выпаса скота, в связи с чем занесена в Красную книгу Казахстана. Лучшие арчовые леса охраняются в заповеднике Аксу-Жабагылы. Растет арча очень медленно и в природе живет до 1000 лет.

Рис.4 Можжевельник (арча)

Шишки можжевельника обыкновенного мягкие, шарообразные и похожи на ягоды. Поэтому их называют шишкоягодами. От темно-синего или темно-красного цвета. Мякоть их сладкая и ароматная. Используются в медицине, кулинарии и парфюмерии.

Эфедра (хвойник) тоже относится к голосеменным растениям. По внешнему виду это безлистное растение похоже па хвощ. Достигает высоты 15-40 см. Листья видоизменены в мелкие чешуйки. Фотосинтезируют молодые побеги. Эфедра обладает лечебными свойствами, применяется в медицине.

Стланиковая форма ели Шренка относится к двудомным. Это голосеменной кустарник, является очень медленно растущим горным растением. Ель растет, наклоняясь к земле, поэтому ее называют стелющейся. Толщина основного ствола до 15 см, высота достигает 10 м. Хвоя ели Шренка четырехгранная. Семена не успевают развиваться, поэтому эта ель размножается вегетативным способом. В природе живет до 300 лет.

Значение голосеменных растении. Большинство голосеменных — хвойные растения. Их хорошо развитая, мощная корневая система предотвращает эрозию почв, не допуская смыва ливневыми дождями и сноса ветром плодородного слоя. Хвойные имеют огромное значение как лесообразующие породы. Растущие в лесах ели, сосны, лиственницы, кедры поглощают из воздуха углекислый газ и обогащают его кислородом. Вместе с другими растениями регулируют круговорот воды в природе, образуют органические вещества. Отдых в сосновых или арчовых лесах благотворно влияет на здоровье людей. Ведь хвойные выделяют особые летучие антибактериальные вещества — фитонциды, которые убивают или подавляют рост и развитие других организмов, главным образом — микробов. Ценнейшая древесина хвойных используется в строительстве и служит сырьем для многих отраслей промышленности. Из нее изготавливают бумагу и музыкальные инструменты, получают смолу, дёготь, скипидар, канифоль, древесный уксус, витамин С и мн. др. Семена хвойных употребляют в пищу, получают из них масло.

Отдел голосеменных растений объединяет около 600 видов растений. В отличие от споровых они размножаются семенами. У них не бывает цветков и плодов. Семена располагаются открыто. Большинство голосеменных — хвойные, чаще высокие деревья, редко — кустарники.

В основном голосеменные — вечнозеленые растения, реже листопадные. Их игольчатые листья называют хвоей. У всех хвойных образуется смола. Их шишки бывают мужскими и женскими.

Самое крупное семейство — сосновые. Оно объединяет кроме сосен ель, пихту, кедр, лиственницу и др.

Хвойные имеют огромное значение как лесообразующие породы. Их ценнейшая древесина широко используется, в связи с чем хвойные леса хищнически вырубаются, а восстанавливаются они очень долго. Особенно медленно растет арча. В Казахстане она охраняется в заповеднике Аксу-Жабагылы.

Читайте также: