Между опылением и оплодотворением у сосны проходит

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

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.

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.

Голосеменные растения — это растения, которые размножаются семенами, но, в отличие от цветковых растений, плода не образуют. В нашей стране большинство голосеменных растений — это хвойные деревья и кустарники: сосна, ель, кедр, тис, лиственница и прочие.

2. В чём преимущество семян перед спорами?

Семена помимо зародыша имеют в своем составе достаточный запас питательных веществ, что позволяет им лучше выживать в окружающей среде и обеспечивает больший процент прорастания.

У спор запаса питательных веществ не имеется, поэтому споры могут начать прорастать только при попадании в благоприятную среду.

Вопросы в конце параграфа

1. Где образуются пылинки и семязачатки у сосны?

Пыльца сосны образуется в пыльцевых мешочках, которые попарно расположены на каждой чешуйке зеленовато-жёлтой сосновой шишки.

Семязачатки сосны образуются на красноватых шишках растения. Они также располагаются на каждой чешуйке шишки парами и в каждом семязачатке находятся женские гаметы — яйцеклетки.

2. Как у сосны происходит опыление и оплодотворение?

Опыление сосны происходит при помощи ветра. Пыльца зеленовато-жёлтых шишек высыпается и разносится ветром на дальние расстояния. Если пыльца попадает на красноватые (женские) шишки растения то происходит опыление, после которого чешуйки красноватых шишек смыкаются и склеиваются смолой.

Оплодотворение происходит следующим образом:

внутри красной шишки пыльца прорастает в пыльцевую трубку;
внутри пыльцевой трубки образуются мужские гаметы — сперматозоиды;
затем внутри семязачатков в процессе слияния мужской и женской гамет происходит оплодотворение;
из зиготы развивается зародыш, а из всего семязачатка — семя.

3. Каково строение семени сосны?

В семенах сосны имеется эндосперм с запасом питательных веществ, зародыш и семенная кожура.

Подумайте

В чём преимущество семенного размножения перед споровым?

Семена содержат необходимые для развития зародыша питательные вещества прямо внутри семени растения. Кроме того, семена снабжены семенной кожурой, которая надежно защищает их от повреждения и от отрицательного воздействия окружающей среды. Эти факторы позволяют семенным растениям значительно меньше зависеть от условий внешней среды для начала процесса размножения. Семена чаще прорастают, лучше защищены и намного эффективнее спор распространяются по планете.

Фенологические наблюдения

Наблюдать за цветением сосен и елей можно весной. Обычно зацветают деревья возраст которых не менее 30 лет. На таких деревьях очень красиво распускаются красные и зелёно-жёлтые шишки.

Зелёно-жёлтые и красные шишки ели

Словарик

Пыльцевой мешочек — это место созревания пыльцы голосеменных растений, которое расположено на чешуях зеленоватых шишек.

Пыльцевая трубка — это трубчатый вырост, который находится на красных шишках голосеменных растений и предназначен для преобразования пыльцы в мужские гаметы — сперматозоиды, и доставки их к месту оплодотворения.

Хвойные — растения ветроопыляемые. Это означает, что пыльца переносится на семязачатки движением воздуха. На первый взгляд может показаться, что здесь все происходит очень просто и однообразно, но, как показал целый ряд специальных исследований, подытоженных в 1945 г. ирландским ботаником Дж. Дойлом, у хвойных имеются несколько существенно разных типов опыления.

Благодаря воздушным мешкам, играющим роль своеобразных плавательных приспособлений, своего рода поплавков, пыльцевые зерна по мере продвижения вверх по микропилярному каналу обращенного семязачатка сосны все время остаются ориентированными дистальным полюсом вниз, т. е. по направлению к нуцеллусу. Благодаря этому дистальная сторона пыльцевого зерна приходит в непосредственное соприкосновение с поверхностью нуцеллуса (верхушка которого у сосны несколько вдавлена и образует нечто вроде очень слабо выраженной пыльцевой камеры). В таком положении пыльцевое зерно легко прорастает и образует пыльцевую трубку. После опыления семенные чешуи сближаются и остаются плотно прижатыми друг к другу до созревания семян.

Таким образом, уже в поздней перми существовали хвойные с обращенными (инвертированными) семязачатками и пыльцевыми зернами с двумя воздушными мешками. От них взяли начало сходные механизмы опыления сосновых и подокарповых.

В семействе сосновых механизм опыления типа соспы характерен также для ели, за исключением ели восточной (Picea orientalis). Эта последняя отличается от сосен и большинства видов ели тем, что молодые шишки у нее не прямостоячие, а свисают вниз. Поэтому семязачатки ели восточной, хотя и обращенные так же, как у всех сосновых, направлены своими микрониле вверх. Этим объясняется, что рыльцевая функция микропилярной части выражена у нее в очень сильной степени, и выросты края микропиле образуют два толстых суккулентных крыла. Между крыльями остается лишь узкий проход, из которого выступает опылительная жидкость. Благодаря тому что микропиле семязачатка направлено вверх, размеры воздушных мешков пыльцевых зерен сильно редуцированы, что позволяет им быстро пройти через узкий проход вниз к нуцеллусу. Таким образом, у ели восточной мы наблюдаем изменение положения молодой шишки и связанное с этим усиление рыльцевой функции и редукцию воздушных мешков.

Нельзя не сказать несколько слов о механизме опыления двух близких родов — пихты и кедра, относящихся к числу наиболее известных хвойных. У обоих этих родов выделение опылительной жидкости отсутствует, но пыльцевые зерна все еще снабжены воздушными мешками, хотя у кедра наблюдается тенденция к их редукции. Микропилярная область пихты, хотя все еще довольно симметричная, превращается в косую рыльцевую воронку, улавливающую пыльцу. Но пыльцевые зерна не достигают нуцеллуса и не посылают к нему пыльцевую трубку. Вместо этого само микропиле изгибается над нуцеллусом, а нуцеллус растет кверху, чем и достигается контакт с близлежащими пыльцевыми зернами. В отличие от пихты у кедра исчезла геотропическая чувствительность молодых шишек и расположены они под прямым углом к ветви, на которой сидят, независимо от расположения самой ветви. Микропилярная область очень несимметрична и расширена в виде одностороннего рыльцевого выроста. Сам процесс опыления происходит как у пихты, т. е. рыльцевой выступ нагибается над нуцеллусом, а нуцеллус проталкивается вверх. Таким образом, как и у пихты, в результате согласованных изменений микропиле и нуцеллуса пыльцевые зерна оказываются на пуцеллусе, где и прорастают.

Не останавливаясь на модификациях механизма опыления у остальных родов сосновых, скажем несколько слов об опылении некоторых других хвойных. К сожалению, опыление у них изучено еще меньше, чем у сосновых, и наши сведения поэтому очень скудны. Относительно хорошо изучено опыление у араукариевых, представляющее исключительно большой биологический интерес. У обоих родов араукариевых — агатиса и араукарии — лишенные воздушных мешков пыльцевые зерна прорастают, как это не неожиданно, не на семязачатке, а на семенной чешуе или в ее пазухе. Пыльцевая трубка ветвится, и некоторые ее ветви врастают в ткань семенной чешуи; некоторые из ветвей пыльцевой трубки даже проникают в проводящую ткань (флоэму и ксилему) оси шишки. Пыльцевая трубка растет в сторону обращенного семязачатка, достигает верхушки нуцеллуса и проникает в него. Итак, несмотря на то что семейство араукариевых сохранило много архаических черт, механизм опыления характеризуется у пего высокой специализацией и сильно отклоняется от первоначальных форм опыления у хвойных.

У всех остальных семейств хвойных сохраняется выделение опылительной капли, но пыльцевые зерна сохранили свои воздушные мешки только у семейства подокарповых (за исключением рода саксеготея). В деталях опыления разных семейств и даже родов хвойных имеется большое разнообразие, что открывает интересное поле для дальнейших исследований.

Через определенное время после опыления начинается процесс оплодотворения, который обычно происходит в течение того же сезона. Совершенно особая картина наблюдается у видов сосны, где между опылением и оплодотворением проходит от 12 до 14 месяцев.

Оплодотворение начинается с образования и роста пыльцевой трубки, которая активно прокладывает себе путь через ткани мегаснорапгия (нуцеллуса) по направлению к архегонию. Приблизительно за неделю до самого акта оплодотворения ядро сперматогенной клетки делится, образуя две одинаковые или неравные по размерам (у араукариевых и сосновых) мужские гаметы. Кончик пыльцевой трубки прокладывает себе путь между шейковыми клетками архегония и достигает яйцеклетки. Здесь он разрывается, выпуская мужские гаметы в цитоплазму яйцеклетки. Вслед за этим одна из двух мужских гамет входит в яйцеклетку. Слияние двух ядер происходит очень медленно, но в конце концов они соединяются, образуя первое диплоидное ядро спорофита.

Жизнь растений: в 6-ти томах. — М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров . 1974 .

Читайте также: