Установите правильную последовательность этапов размножения сосны обыкновенной

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 19.09.2024

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.

Сосна обыкновенная считается одним из самых распространенных деревьев зоны умеренного климата Евразии. Кроме того, это растение любят озеленители. Оно растет быстро, отличается прекрасными декоративными качествами, хорошо очищает воздух и выдерживает контрастные перепады температуры и влаги.

Ботаническое описание сосны обыкновенной

Описание систематического положения этого вида следующее:

класс хвойных;
семейство сосновых;
род сосны.

Эта сосна на латыни пишется как Pinus sylvestris, что в переводе означает лесная. Такое название присвоено виду из-за способности образовывать леса, состоящие только из Pinus sylvestris. Причем встречаются такие лесные сообщества, в которых кроме сосны обыкновенной нет больше никаких растений.

Сомкнутый полог взрослых деревьев не позволяет пробиваться вниз солнечным лучам, что подавляет возможность прорастания семян любых видов растений. А отсутствие мхов и лишайников свидетельствует о сухости воздуха, характерной для таких лесов.

Этот вид сосен отличается большой пластичностью по отношению к условиям среды. Pinus sylvestris произрастает в Крыму, на Кавказе, на юге Европы, в Средней Азии, то есть там, где климат близок к субтропическому.

Кроме того, Pinus sylvestris формирует сосновые леса в Скандинавии и в Сибири, где зимы отличаются суровостью и большой продолжительностью.

Этот вид можно встретить в горах на высоте до 2000 м. В экстремальных условиях севера и Сибири эти деревья растут на высоте не более 1000 м, но могут укореняться на скалах и осыпях.

На болотах, в т.ч. и с многолетней мерзлотой, сосна обыкновенная может реализоваться только в состоянии небольшого деревца. Однако возраст у такого экземпляра может быть не меньше, чем у большого дерева, выросшего на черноземе.

Ареал обыкновенной сосны представлен в двух вариантах. Большая часть сосновых лесов сосредоточена в Восточной Европе, в Скандинавии, на севере Европейской части России, в Сибири.

В Западной Европе и на Дальнем Востоке (в т.ч. и в Китае) ареал разорван. Здесь этот вид образует небольшие сосновые или смешанные леса, окруженные лугами, болотами или лесами, состоящими из лиственных видов. Такой островной характер ареала сформировался преимущественно из-за антропогенного фактора.

Древесина этого дерева всегда высоко ценилась, поэтому сосновые леса были вырублены. Оставшиеся участки сильно страдали от пожаров, что привело к замене сосны дубами, березами, осинами и другими видами, выдерживающими пирогенное воздействие лучше, чем хвойные виды.

Ботанические характеристики Pinus sylvestris следующие:

Функцию листьев выполняют хвоинки, т.е. узкие листовые пластинки, покрытые плотным сизовато-зеленым налетом. У молодых экземпляров они длинные – до 5-6 см. У взрослых и стареющих деревьев размеры хвои уменьшаются до 3-4 см. Каждая хвоинка живет от 3 до 6 лет. Отличительной особенностью этого вида является наличие пучка из 2 хвоинок.
Шишки, как и у всех хвойных деревьев, делятся на мужские и женские. Мужские окрашены в светлые желтоватые или розоватые оттенки. Их размер колеблется от 1 до 1,5 см. Женские экземпляры в 3-4 раза больше. Они окрашены в серовато-зеленые оттенки.
Семена имеют небольшое перепончатое крыло, что позволяет им распространяться не только с помощью животных. Величина (до 0,5 см) и питательность семян небольшая. Этот факт определяет стратегию того, как размножается сосна. Существуют 2 стратегии распространения – с помощью животных (преимущественно птиц, а также белок, бурундуков, мышей) и ветра. Спелые женские шишки раскрываются так, что семена сосны с крылышками могут подхватываться ветром и разноситься по снежному насту, льду или по лесной подстилке.
Ствол прямой с чешуйчатой корой. Внизу ствола кора коричневая, а вверху – красноватая. В хороших условиях деревья прямые и высокие. Когда-то эти стволы использовали для строительства парусных кораблей. Под воздействием сильных ветров ствол может деформироваться, принимая причудливые формы. Искривление также наблюдается у тех деревьев, которые реализуют свой филогенез на болоте и мерзлоте. Изгиб может сформироваться и при повреждении верхушки листовертками. Чешуйки на верхней части ствола и на больших ветках выглядят как хлопья, а в нижней – как пластины.
Крона на ранней стадии индивидуального развития конусовидная. Во взрослом состоянии форма кроны меняется. Если дерево растет на открытом пространстве, то формируется широкая крона. Однако ветки располагаются так, что образуются этажи с концентрацией листовых пластинок. Расстояние между этажами такое, что верхние ветки не затеняют нижние. В лесу при боковом затенении крона принимает форму полусферы, которая как у пальмы находится на самом верху.

Отсутствие сезонного листопада заставляет этот вид приспосабливаться с экономии воды зимой. Тонкие листовые пластинки покрыты дополнительным слоем налета. Это позволяет им снижать испарение воды в любое время года. Однако перед наступлением морозов хвоинки покрываются воском, что еще больше снижает испарение воды. Благодаря этому в листьях, несмотря на морозы, всегда происходят реакции фотосинтеза. Защитный слой в виде белой смолы покрывает и почки.

Высоты, которые достигают сосны

Высота сосны зависит от условий произрастания. Если дерево росло на хорошей почве и в климатической зоне с умеренным увлажнением и длительным летом, то оно может достигнуть высоты в 30-40 м. При такой высоте диаметр ствола на уровне в 1,5 м колеблется от 50 до 120 см. Для того чтобы дерево достигло таких показателей, оно не только должно расти в благоприятных условиях. В раннем возрасте оно не должно подвергаться воздействию пожаров и других повреждающих факторов.

Среди сосен есть рекордсмены. Зафиксированы экземпляры, достигшие роста 45 м, диаметра 150 см, возраста 300 лет.

При повреждении в раннем возрасте дерево не сможет развить высокий ствол и хорошую крону. Так появляются экземпляры, которые на хорошей почве вырастают небольшими, искривленными, с деформированной кроной.

Сосна, растущая в неблагоприятных условиях (болото, скалы, длинная морозная зима), никогда не вырастет большой. Средний размер таких экземпляров колеблется от 1 до 10 м. Их диаметр колеблется от 15 до 30 см. Однако они могут жить долго. Зафиксированы случаи обнаружения столетних сосенок.

Как размножается

Существуют 2 ответа на вопрос, как размножается сосна. В природе размножение осуществляется преимущественно семенами. Взрослые деревья, вошедшие в репродуктивный возраст, отличаются большой продуктивностью. С 1 Га соснового леса за год может быть получено более 100 000 000 семян.

Поскольку выпадают они в зимний период, при таянии снега легкие семена разносятся водой. Это способствует их увлажнению и быстрому прорастанию. Кроме того, зимнее созревание и распространение семян связано с тем, что в это время года нет травы и больших листьев, в результате чего семена с крылышками пролетают беспрепятственно на большие расстояния.

Однако существует еще и другой ответ на вопрос как размножается сосна. Дело в том, что при надломе молодой ветки могут появиться корешки. Только для этого черенок должен сразу попасть во влажную почву.

Для того чтобы из такого черенка проросло новое дерево, необходимо сочетание ряда условий. Ветка должна надломиться в период максимальной активности материнского растения, попасть надломом во влажную почву и находиться в такой среде не менее месяца. Если какое-нибудь из этих условий не будет выполнено, прорастание не произойдет.

Вероятность появления нового деревца сосны с помощью черенка крайне мала, корневой поросли у этого вида не существует, поэтому основным способом размножения являются семена.

Жизненный цикл

Биологи под этим термином подразумевают развитие особи от зачатия до размножения. Жизненный цикл Pinus sylvestris не отличается большой сложностью. Он реализуется следующим образом.

Прорастание семени. Сначала прорастает зачаток корня, а потом вверх поднимается побег. Корень и побег должны начать функционировать сразу после того, как закончиться запас питательных веществ. Если проросток не будет поврежден, то дерево начнет развиваться самостоятельно.
Переход от проростка к дереву с видовыми признаками Pinus sylvestris происходит в двухлетнем возрасте. Половозрелого состояния растение достигает в 30-40 лет.
Мужские и женские шишки формируются на одном дереве, но на разных ветках. В мужских шишках образуется пыльца, которая распространяется ветром. Для облегчения этого процесса каждый экземпляр пыльцы имеет 2 воздушных пузырька. Попадая в семязачатки женских шишек, пыльца сохраняется до следующего лета. Происходит это в плотно закрытых зеленых шишках.
На следующее лето пыльца прорастает и сливается с яйцеклеткой. Образуется зигота, из которой формируется семя. Зародыш сосны погружается в гаметофит с накопленными питательными веществами. Так формируется первичный гаплоидный эндосперм.
Чрез 1,5 года после появления молодых шишек происходит выбрасывание семян. Шишки раскрываются в теплые солнечные дни.

Так завершается цикл развития сосны обыкновенной, который, в зависимости от условий, длится несколько десятков лет.

Естественная влажность

Это показатель содержания воды в древесине сразу после спиливания или на корню. Чем больше воды в стволах, тем больше энергии нужно потратить для того, чтобы высушить пиломатериалы.

Все хвойные виды отличаются высоким уровнем естественной влажности. Больше всего воды содержится в пихте и ели. Меньше всего – в лиственнице и сосне.

Естественная влажность сосны составляет в среднем 88%. Большая часть воды сосредоточена в заболони. Лиственница обладает уровнем влажности в 82%. Все остальные хвойные виды содержат более 90% воды. Из лиственных видов таким уровнем обладает только осина.

Уровень влажности объясняет, почему из всех видов хвойных деревьев в наибольшей степени ценится сосна и лиственница. Эти виды содержат мало воды, их стволы прямые и высокие. А древесина сосны по причине своих декоративных свойств еще и ценится как сырье для производства мебели.

Цикл развития сосны

Онтогенез этого вида длится от прорастания до естественной гибели от старости. Длительность этого процесса зависит от условий произрастания. Дело в том, что деревья растут всю жизнь. Однако результативность этого процесса зависит от физиологических возможностей, заложенных в геноме вида, и от условий среды.

Старение деревьев проявляется в усыхании вершины, что ведет к снижению биопродуктивности от уменьшения интенсивности фотосинтеза. Поскольку корни и ствол активно дышат, то есть разрушают сформированную в процессе фотосинтеза биомассу, дерево начинает разрушаться из-за преобладания процессов дыхания над фотосинтезом.

У сосны зафиксирован максимальный возраст в 350 лет. Однако большинство деревьев живут меньше – около 150 лет.

Для того, чтобы понять, как растет сосна, необходимо описать скорость прироста биомассы. Ее относят к быстрорастущим деревьям.

В первый год жизни сосна формирует росток в 5 см. После 3 лет жизни годовой прирост деревца составляет 20 см. Самый быстрый рост наблюдается после 5 лет жизни, что связано с формированием корневой системы. В этот период за год деревце может дать прирост до 1 м.

После достижения репродуктивной стадии развития рост в высоту замедляется. В этот период формируется крона. Для того, чтобы обеспечить продуктами фотосинтеза ствол, корни и шишки, необходимо сформировать максимально большую в данных условиях крону.

На этом этапе активный рост и развитие завершаются. Дерево медленно приращивает биомассу. Все физиологические процессы в этом случае направлены на то, чтобы поддержать физиологическую активность всей биомассы.

Удельный вес дерева

Удельный вес сосны, как и любого дерева, зависит от уровня влажности данного экземпляра. Однако существует усредненные, т.е. стандартные показатели. Для сосны они составляют 500 – 505 кг/м3 при плотности древесины около 0,5 г/см3.

Корневая система

Корневую систему сосны обыкновенной относят к категории стержневой. Это значит, что дерево может глубоко проникать в грунт, обеспечивая наземной части устойчивость и постоянное поступление воды с минеральными веществами.

Однако этот вид может хорошо приспосабливаться к условиям произрастания. В хорошо дренированной почве развивается основной стержень, а боковые ответвления развиты слабо.

Если грунтовые воды расположены глубоко, то дерево компенсирует недостаток влаги за счет разрастания боковых корней. В условиях постоянного переувлажнения стержневой корень развит плохо, однако и боковые корни не разрастаются, что снижает темпы роста дерева. Если дерево расположено на болоте или на почве с мерзлотой, то корень становится мочковатым, а деревце – карликовым.

Посадка и уход в саду

Ценность этого растения для формирования зеленых насаждений основана на таких составляющих, как неприхотливость, быстрый рост на ранних стадиях развития, способность очищать воздух. Несколько деревьев, растущих рядом, способны наполнить среду особым ароматом. Особенно этот аромат хорошо проявляется в жаркую погоду, когда максимально проявляется способность этого вида наполнять среду фитонцидами и смолистыми выделениями из ствола.

Декоративные свойства вида позволяют создать насаждения из могучих деревьев с ажурной кроной. Для того чтобы понять, какого цвета сосна, необходимо представить ее в разном возрасте и состоянии. Молодое деревце – зеленое с синим отливом, а его ствол коричневый. Взрослые большие и раскидистые деревья всегда кажутся светло-коричневыми с красноватым отливом. Особенно красный оттенок хорошо проявляется при ярком солнечном освещении или в лучах закатного солнца.

В саду сосна может выполнять функцию хвойного дерева, украшающего вход в дом, закрывающего детскую площадку, обрамляющего периметр участка. Для садов это дерево используется в качестве вида, лучше всего подходящего доя создания уютной обстановки.

Вырастить этого дерево можно с учетом того, как размножается сосна обыкновенная. Для людей, желающих иметь на своем участке зеленую красавицу с красноватым стволом, есть возможность:

осуществить проращивание семян в открытом или закрытом грунте;
размножить дерево черенкованием;
купить готовый саженец.

Выращивание из семян позволяет обеспечить дереву комфортные условия произрастания на раннем этапе развития. Лучше всего закопать семена в землю на глубину в 1 см ранней весной. Поскольку семена могут съесть грызуны, посев нужно осуществлять с запасом. Если хотите чтобы выросло 1 дерево, закопайте не менее 5 семян. Потом придется лишние ростки убирать.

Чтобы снизить потери, можно проращивать семена в помещении. Делать это нужно так, чтобы при пересадке исключить полностью повреждение корней. Только так деревце можно избежать стресса и замедления роста в раннем возрасте.

Черенкование сосны позволяет ускорить процесс роста деревца, но этот процесс требует соблюдения ряда условий. Срезается черенок у молодого дерева. Обрезке подлежит ветка, выросшая в этом году. Черенок нужно обрезать с пяткой, т.е. с частью ствола.

Срезанные веточки держат в дезинфицирующем растворе около 3 часов. Потом их на 12 часов погружают в раствор со стимулятором роста.

После этого черенки сажают на глубину в 5 см в смесь торфа, песка и дерновой земли (пропорции равные). Веточки сосны могут пустить корни только при условии, что им будет обеспечено постоянное тепло и умеренная влажность. Поскольку черенки должны продолжать фотосинтез, им необходимо обеспечить и доступ света.

Необходимость в этих хлопотах отпадает, если посадить готовый саженец сосны, достигший возраста 4-5 лет. В этом случае ему нужно обеспечить только хорошую землю, полив и подкормку.

Обрезка сосны обыкновенной производится только в раннем возрасте. С ее помощью можно сформировать нужную форму кроны или стимулировать рост. В последнем случае обрезать нужно самые концы побегов. Делают это в конце апреля или в мае, т.е. в период начала активной вегетации.

Однако увлекаться обрезанием не стоит. Сосна может адаптироваться к травмирующему воздействию, но при частых травмах она замедлит рост или погибнет. Это дерево может расти хорошо и долго при минимальном уходе, а может даже без него. Необходимо только снизить воздействие неблагоприятных факторов.

Все этапы развития организма, которые начинаются с зарождения и заканчиваются фазой зрелости, описывают полный жизненный цикл голосеменных растений. Они относятся к самой древней группе сперматофитов, которая появилась более 350 млн лет назад. В отличие от покрытосеменных, в этом типе растений семена не обладают закрытым вместилищем, а их завязь имеет вид чешуи. Циклы формирования организмов обычно замкнутые и повторяются через определенное время.

Классификация голосеменных растений

Ранее в общей типологии растений голосеменные представители были выделены в отдельную группу. Сначала они относились к отделу семенных, позже входили в состав сосудистых растений. Непосредственно класс голосеменных объединял хвойные и некоторые виды вымерших растений.

Хотя по описанию представители этой группы существенно отличались от покрытосеменных, но ученые предполагали на основании ископаемых остатков, что папоротникообразные и цветковые произошли от голосеменных предков.

Против этих утверждений выступают исследования ДНК, результаты которых показывают, что голосеменные являются монофилетической группой. Сейчас эти растения разделяются на 5 классов:

Гинкговые.
Гнетовые.
Саговниковые.
Хвойные.
Цветковые.

Эта классификация представлена в работе от 2011 года, которая описывает современную флору Земли. В общей сложности в нее вошли характеристики 1080 видов растений.

Характерные признаки

Основные виды голосеменных растений встречаются в северных регионах с влажным климатом. Некоторые представители растут в жарких пустынях на юге Африки. Общие характерные черты вида:

Голосеменными бывают только деревья и кустарники. .
Одинаковый способ размножения.
Развитая древесина.

В группе отсутствуют травы, поэтому описание и схему жизненного цикла растений лучше всего рассматривать на примере сосны обыкновенной. Все представители голосеменных обладают видоизмененными листьями — хвоинками.

У некоторых сортов сосен они могут сохраняться до 45 лет, а у лиственниц хвоя опадает каждый год. В отличие от мхов и папоротников, растения размножаются семенами, которым не требуется вода. Процесс опыления происходит с помощью ветра и не зависит от наличия влаги.

Некоторые виды смогли поселиться в засушливых районах мира. Развитие семян из семяпочек происходит открыто, так как отсутствует соответствующее вместилище. В отличие от высших споровых, такой процесс развития соответствует более высокому уровню организации.

Их древесина имеет достаточный запас прочности, что зависит от особенности ее строения. Она состоит из мелких мертвых клеток ксилемы, а внутри и коре находятся каналы со смолой. С давних времен в России охранялись рощи из стройных хвойных деревьев, которые шли на создание флота. Непосредственно из сосны изготавливались корабельные мачты.

Особенности строения и размножения

Цикл развития голосеменных слагается из ротации спорофита и гаметофита, то есть чередования бесполого и полового поколения. При этом господство принадлежит спорофиту — взрослому растению.

Представители голосеменных считаются разноспоровыми, как и другие семенные. В спорангиях, находящихся в шишках (стробилах), образуются женские мегаспоры, которые отличаются от мужских микроспор более крупным размером.

Мужские шишки

Ближе к лету в начале молодых побегов сосны появляются мужские мелкие стробилы. Их чешуйки представляют собой мелкие спороносные листики, которые обладают двумя микроспорангиями. Путем редукционного деления материнских клеток в спорангии получаются 4 мелкие споры.

Каждая из них покрыта наружной и внутренней оболочкой, а между ними находится 2 воздухоносных полости. Ядро микроспоры делится, образуя 2 клетки. Из одной получаются 2 заростковые клетки, которые здесь же отмирают. Кстати, процесс полностью еще не изучен. Из второй также формируются 2 клетки:

Из первой развиваются неподвижные спермии, а из второй образовывается пыльцевой трубчатый вырост. Таким образом, внутри мелкой споры создается мужской гаметофит, и она становится пыльцевым зерном.

Когда мелкий спорангий вскрывается, пыльца высыпается и попадает на женские шишки. Происходит опыление, и мужской гаметофит развивается дальше внутри семязачатка.

Формирование женского гаметофита

Весной на концах побегов сосны образуются небольшие женские шишки. Они обладают красноватым оттенком, состоят из центрального стержня, на котором расположены кроющая и семенная чешуйки, которая является преобразованным боковым побегом, в ней же находятся 2 семязачатка (семяпочки).

Из-за того, что они не закрыты, эти растения и называются голосеменными. Каждая чешуйка женской стробилы гомологична мужским шишкам. В состав семяпочки входят:

Нуцеллус — центр семязачатка.
Интегумент — покров семяпочки.
Фуникулус — семяножка, соединяющая семязачаток с чешуями.

В верхней части интегумента находится вход, через который пыльцевой трубчатый вырост попадает в середину семяпочки. Пыльца, осевшая на жидкость между интегументом и нуцелусом, проникает внутрь семязачатка.

В его центре происходит деление спорогенной клетки и образование спороцитов. Из них формируются 4 гаплоидные крупные споры, 3 из которых отмирают, а одна образует эндосперм. Именно он соответствует женскому гаметофиту.

Цикл развития

В начале жизненного цикла сосны из материнских клеток в результате редукционного деления возникают мелкие споры. Из них получается пыльца, которая ветром переносится на женские шишки и попадает внутрь семяпочки. После опыления чешуйки стробилы слепляются смолой.

С начала опыления до оплодотворения проходит чуть больше года. В этот период в семяпочке образуется эндосперм, шишка вырастает до 3—4 см и становится зеленой. Перед самым оплодотворением спермагенная клетка преобразуется в 2 спермия, один из которых связывается с яйцеклеткой.

В результате формируется зигота, из которой развивается зародыш, питающийся эндоспермом. На следующий год после опыления женские стробилы вырастают до 6 см, а семена полностью созревают. В это время происходит разъединение чешуек, и семена выпадают. Из них прорастают новые растения, а цикл развития замыкается.

В ходе видеоурока учащиеся узнают преимущества семенного размножения, сформируют представление о голосеменных как высших растениях, размножающихся с помощью семян, познакомятся со строением семени. Основная цель урока – познакомиться с жизненным циклом хвойных растений на примере сосны обыкновенной. Основные понятия урока: микроспорангий, мегаспорангий (нуцеллус), шишка, стробила, интегумент, микропиле, семяпочка, эндосперм, экзина, энтина.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Размножение представителей отдела Голосеменные"

Отдел Голосеменные относится к высшим семенным растениям.

Главная особенность семенных растений – это их размножение семенами.

Семя – это маленькое растение, имеющее все главные вегетативные органы, снабжённое запасом питательных веществ и надёжно защищённое собственной оболочкой.

Количество семян значительно меньше, чем количество спор, но большая их часть продолжает развиваться, потому что, будучи защищёнными оболочками, они способны переживать неблагоприятные условия часто довольно долго, а при наступлении необходимых перемен очень быстро прорастают и развиваются в самостоятельное растение.

У подавляющего большинства хвойных семена образуются в шишках.

У голосеменных растений семена развиваются после оплодотворения на поверхности семенных чешуй шишек (у хвойных), либо на вегетативных органах растения (у всех голосеменных, кроме хвойных).

Семя состоит из диплоидного зародыша, семенной кожуры и гаплоидного эндосперма, выполняющего функцию питания зародыша.

Сравнивая семя со спорой, нетрудно представить себе то огромное преимущество, которое обрели в ходе эволюции растительного мира голосеменные, размножающиеся не одноклеточными спорами, как их предшественники - древние папоротникообразные, а развитым и покоящимся зародышем, обеспеченным первичным питанием и хорошо защищённым мощным покровом семени.

Семя развивается из семяпочки после оплодотворения находящейся там яйцеклетки. У семенных растений осуществляется внутреннее оплодотворение, это позволяет им обойтись без воды.

С особенностями семенного размножения принято знакомиться на примере наиболее широко распространённого хвойного растения – сосны обыкновенной.

Растущая в сосновом бору сосна обычно начинает образовывать семена на 35–40-м году жизни. У стоящих поодиночке хорошо освещённых деревьев процесс размножения начинается лет на двадцать раньше.

Сосна – это разноспоровое однодомное растение, то есть микро- и мегаспоры образуются на одном растении.

Микро- и мегаспорангии образуются в шишках.

Шишки, в которых формируются микроспорангии, представляют собой стробилы – видоизменённые укороченные побеги.

Стробилы, в которых образуются микроспорангии, называют микростробилами или мужскими шишками. Они обычно располагаются в нижней части растения компактными группами – сошишиями.

Мегаспорангии находятся в женских шишках (мегастробилах), которые образуются по одной-две на верхушках удлинённых побегов сосны – ауксибластов. В отличие от мужских женские шишки обычно формируются в верхней части кроны дерева, что позволяет избежать самоопыления.

Рассмотрим строение микро- и мегаспорангиев.

Мегаспорангий голосеменных развивается внутри семязачатка и никогда его не покидает. Семязачатки лежат голо, они ничем не покрыты, что и дало название всему отделу.

Семязачаток, или семяпочка, – это образование у семенных растений, из которого (обычно после оплодотворения) развивается семя. Представляет собой женский спорангий (мегаспорангий) семенных растений.

Итак, семязачаток представляет собой мегаспорангий, окружённый покровом – интегументом. У семенных растений мегаспорангий называют нуцеллусом. Интегумент образуется из основания нуцеллуса и постепенно обрастает его снизу вверх, оставляя на верхушке отверстие – пыльцевход, или микропиле.

В центральной части семяпочки (нуцеллусе) находится мегаспороцит – это материнская диплоидная клетка мегаспор, из которой после опыления и последующего деления мейоза, образуется четыре мегаспоры.

Впоследствии три из них гибнут, а из одной мегаспоры формируется женский гаметофит. У цветковых он называется зародышевым мешком, у голосеменных его иногда называют первичным эндоспермом, так как в зрелом семени в нём запасаются питательные вещества. Снаружи семяпочка прикреплена семяножкой к плаценте.

От стебля микростробила отходят многочисленные микроспорофиллы, на нижней стороне которых образуется по два микроспорангия.

Микроспорангий – это многоклеточный орган, в котором развиваются микроспоры, или пыльцевые зёрна.

Находящиеся в микроспорангиях клетки спорогенной ткани делятся мейозом, образуя тетрады микроспор. Каждая микроспора защищена двумя оболочками: внешней (очень плотной и прочной экзиной) и внутренней (тонкой интиной). У сосны, как и у многих хвойных, экзина местами отстаёт от интины, образуя два воздушных мешка, что значительно увеличивает её поверхность и способствует переносу её ветром.

Из микроспор в микроспорангиях начинают развиваться мужские гаметофиты, которые настолько малы, что даже не выходят за пределы оболочки микроспоры.

После первого митотического деления образуются две клетки – маленькая и большая. Та, которая меньше, ещё раз делится митозом, в результате чего возникают две маленькие клетки – проталлиальные (таллом заростка), которые быстро отмирают и разрушаются. Образовавшаяся после первого деления крупная клетка тоже делится митозом, образуя небольшую – (антеридиальную) и крупную (сифоногенную)клетку, или клетку-трубку, из которой впоследствии развивается пыльцевая трубка, доставляющая мужские гаметы к яйцеклетке.

На этой стадии развития двухклеточные мужские гаметофиты называют пылинками (в совокупности – пыльцой).

В конце мая – начале июня стенки микроспорангиев лопаются и высыпающиеся пылинки уносятся ветром. Пыльцы образуется так много, что она не только попадает на женские шишки, но и покрывает все вокруг. Столь большое количество пыльцы необходимо для её гарантированного попадания в находящиеся в женских шишках семязачатки. После высыпания пыльцы из микроспорангиев мужские шишки быстро засыхают и опадают.

Как мы уже говорили, мегаспорангии находятся в женских шишках (мегастробилах), которые образуются по одной-две на верхушках удлинённых побегов сосны.

От каждого узла стебля женской шишки отходят две чешуи. Нижняя – кроющая чешуя – представляет собой видоизменённый лист, а располагающаяся в её пазухе семенная чешуя – трёхметамерный боковой побег.

У сосны кроющая и семенная чешуя срастаются, образуя так называемую простую чешую, на верхней стороне которой развиваются два семязачатка. Семязачатки ничем не защищены (лежат открыто, голо), также открыто будут лежать на чешуе и сформировавшиеся из них семена.

Как мы уже говорили, семязачаток представляет собой мегаспорангий, окружённый покровом – интегументом. У семенных растений мегаспорангий называют нуцеллусом. Интегумент образуется из основания нуцеллуса и постепенно обрастает его снизу-вверх, оставляя на верхушке отверстие – пыльцевход, или микропиле.

Во время распространения пыльцы (конец мая – начало июня) чешуи женской шишки раздвигаются. А приносимые ветром пылинки прилипают к капле клейкой жидкости, выделяющейся из микропиле.

При её подсыхании пылинки затягиваются через микропиле в пыльцевую камеру. Так происходит процесс опыления. После этого чешуи шишки смыкаются и остаются плотно сжатыми до созревания семян.

Ткани чешуй постепенно одревесневают. Обратите внимание, что при опылении в пылинках (мужских гаметофитах) ещё нет мужских гамет, а в нуцеллусе – женского гаметофита. Лишь через несколько недель после опыления одна из клеток нуцеллуса, находящаяся недалеко от микропиле, – это мегаспороцит материнская клетка мегаспор – начинает делиться мейозом, и в результате образуются четыре мегаспоры, располагающиеся вертикальным рядом.

Три верхние быстро отмирают, а из нижней начинает формироваться женский гаметофит, тело которого представлено многоклеточным бесцветным талломом. Развиваясь за счёт спорофита, он накапливает в клетках много запасных веществ, в основном масло.

Летом следующего года, через 13–14 месяцев после опыления, на талломе женского гаметофита формируются два архегония, погруженных в его ткань. Архегоний состоит из шейки, состоящей из восьми расположенных в два ряда клеток, рано исчезающей брюшной канальцевой клетки и крупной яйцеклетки.

Половой процесс проходит на второй год после опыления, во второй половине лета. Формирующаяся из сифоногенной клетки пылинки пыльцевая трубка растёт в сторону одного из архегониев. Проникшая в неё антеридиальная клетка, делясь митозом, образует базальную клетку, или клетку-ножку (рудимент ножки антеридия), и спермагенную клетку. В результате деления спермагенной клетки образуются две неподвижные (без жгутиков) мужские гаметы – спермии.

Таким образом, формирование из микроспоры мужского гаметофита и образование спермиев происходит в результате всего лишь пяти митозов.

Пыльцевая трубка доставляет спермии к архегониям. Один из них сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а второй отмирает. Также отмирает и разрушается второй архегоний.

После первого деления зиготы митозом одна из двух образовавшихся клеток даёт начало зародышу, а из второй формируется подвесок, или суспензор. За счёт деления и сильного вытягивания клеток подвесок проталкивает формирующийся зародыш внутрь ткани женского гаметофита.

Сформировавшийся зародыш состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька, зародышевой почечки и 10 – 12 семядолей. Развитие зародыша стимулирует превращение семязачатка в семя.

Из интегумента семязачатка формируется быстро одревесневающая семенная кожура семени – спермодерма. Так как при формировании семени все вещества нуцеллуса расходуются на развитие запасающей ткани, то от нуцеллуса остаётся тонкая плёнка, располагающаяся под семенной кожурой. Спермодерма и тонкая плёнка – производные нуцеллуса (мегаспорангия), то есть их клетки имеют диплоидный набор хромосом.

Основная часть семени занята запасающей тканью, сформировавшейся в результате разрастания таллома женского гаметофита, – первичным эндоспермом, клетки которого гаплоидны.

Развившийся из зиготы зародыш нового (дочернего) спорофита имеет, естественно, диплоидный набор хромосом. Таким образом, в семени представлены два спорофита (материнский и дочерний) и один (женский) гаметофит.

Созревание семян происходит через полтора года после опыления. Сильно увеличившиеся к этому времени в размерах шишки становятся коричневыми. Семена из них высыпаются только в конце зимы – начале весны следующего (уже третьего) года. Именно в это время нагретые солнцем чешуи шишек раскрываются и снабжённые крылышком семена покидают шишки. Крылышко представляет собой один из трёх видоизменённых метамеров семенной чешуи. Благодаря крылышкам семена могут разноситься ветром по воздуху или по снежному насту на очень большие расстояния от материнского растения.

В дальнейшем, попав в благоприятные условия, зародыш трогается в рост и начинает прорастать. Прорастание семян хвойных всегда начинается после периода покоя.

Всходы сосны имеют своеобразный вид. Это меленькие растеньица – проростки, у которых стебелёк очень тонкий. На верхушке стебелька находится пучок лучеобразно расходящихся во все стороны тонких иголочек-семядолей. Их у сосны не одна и не две, как у цветковых растений, а гораздо больше – от 4 до 7.

Таким образом, размножение голосеменных осуществляется в два этапа: первый этап – это процесс опыления и второй – процесс оплодотворения.

9 Смотреть ответы Добавь ответ +10 баллов

Ответы 9

1. Установите правильную последовательность этапов размножения сосны обыкновенной:
Сначала происходит перенос пыльцы с мужских шишек на женские шишки, потом высыпание семян, затем следует оплодотворение, и в конце концов женские шишки сначала красные потом зеленые и потом коричневые, такие какими мы их привыкли видеть.

1) Мужские шишки - крупные, более округлые, имеют желтоватый оттенок, располагаются на верхушках веток.

Женские шишки - мелкие, более продолговатые, имеют красноватый оттенок, располагаются на боковых поверхностях веток.

2) Шишка состоит из половых структур (в женских - семенные зачатки, в мужских - мужские половые клетки), покрытых чешуйками и незначительным слоем смолы.

1.Папоротники (щитовник, орляк, лиственник) имеют:

в) листья, корневище, корни.

2. Мужской папоротник (щитовник) - обычный обитатель тенистых участков леса - это поколение, на котором образуются:

3.Из спор папоротника развиваются:

а) заростки в виде зеленой пластинки;

4. У полевого хвоща споры образуются:

б) на верхушке надземных розовато-бурых побегов;

5. Появление хвощей на лугах и полях свидетельствует о том, что:

а) почва кислая, и в нее нужно вносить известь;

6. Листья хвощей:

а) чешуевидные, бурые и часто лишены хлорофилла;

7. Заросток хвоща имеет вид:

в) зеленой, многократно рассеченной пластинки.

8. Избавление от хвощей на огородах затруднительно вследствие того, что:

б) корневища находятся глубоко в почве;

9. Стебель плауна:

в) разветвленный, стелющийся по земле, с вертикально поднимающимися ответвлениями.

10. На одном заростке хвоща развивается:

а) один зародыш; (как правило. Точно не знаю)

11. Спороносные колоски у плауна образуются:

б) по два колоска на верхушке каждой вертикально расположенной веточки;

12. К отделу голосеменных относятся растения:

б) не имеющие цветков, но образующие семена из семяпочек;

13. Современные голосеменные растения - это:

б) не только хвойные, но и саговниковые пальмы эфедровые и др.;

14. К голосеменным из ниже названных современных растений относятся:

а) кипарис, секвойя, тис;

15. Хвойными называют растения из отдела голосеменных, которые:

в) имеют не только листья-иголки, но и чешуйчатые листья.

16. К самым долгоживущим деревьям из числа названных голосеменных относятся:

в) сосна долговечная, или остистая.

17. В отделе голосеменных хвойные имеют:

а) наибольшее число видов;

18. Из хвойных деревьев, произрастающих в России, наибольшее число видов имеют:

19. У сосны обыкновенной хвоинки длинные и располагаются:

20. У сосны обыкновенной женские и мужские шишки образуются:

б) на одних и тех же растениях;

21. Семена в шишках сосны обыкновенной созревают через:

а) полтора года после опыления;

22. Кедровая сибирская сосна и кедр - это:

а) разные виды растений;

в) кедровая сибирская сосна - вид рода "сосна", а кедр - один из родов хвойных растений.

(Подходят оба варианта и они друг другу совсем не противоречат, в - более конкретизирован)

Читайте также: