Строение сосны. Размножение, опыление, строение шишек и семян сосны

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

image001.png

Ветка 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.

image003.png

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.

image005.png

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.

image007.png

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.

image009.png

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.

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.

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.

Содержание (план)1. Органы размножения голосеменных1.1. Мужские шишки1.2. Женские шишки2. Опыление голосеменных3. Оплодотворение голосеменных4. Созревание семян

Голосеменные размножаютсясеменами, ко­торые образуются в женских шишках после оплодотворе­ния. Для оплодотворения голосеменных не нужна вода, мужские половые клетки (спермии) доставляются к яйце­клеткам с помощью пыльцевой трубки. Спермии и пыль­цевая трубка образуются из клеток пыльцы. Семена со­держат зародыш и запасную питательную ткань — эндо­сперм. Семя надежно защищено семенной кожурой.

У основания молодых веточек сосны обыкновенной расположены мужские, а на верхуш­ках веточек — красноватые женские шишки.

Мужские шишки мелкие, зеленовато-желтые, собраны группами (рис. 92). Каждая шишечка состоит из оси, к которой прикреплены че­шуи. На каждой чешуе находится по два пыльцевых мешка. Пыльцевой ме­шок — это спорангий, знакомый нам по мхам и папоротникам. В пыльцевых мешках образуются споры, каждая из которых покрывается плотной оболоч­кой, и ее содержимое делится. В ре­зультате образуются пыльцевые зерна (пыльца).

Женские шишки (рис. 93), как и мужские, состоят из оси и прикреп­ленных к ней чешуек. Если отогнуть такую чешуйку, то с ее внутренней стороны можно увидеть два бугор­ка — семязачатка. Это будущие семе­на. В семязачатках созревают яйце­клетки.

В сухую погоду созревшие мужские шишки раскрыва­ются, и из них высыпается желтое облачко пыльцы. Пыль­цы высыпается так много, что иногда земля под деревом гу­сто присыпана желтой пылью. Пыльцу подхватывает ветер и может переносить ее на сотни километров. Так пыльца от одного дерева попадает на другое, от мужских шишек — на женские. На далекие расстояния пыльца переносится благо­даря своей невесомости и специальным «воздухоплаватель­ным» приспособлениям: по бокам каждой пылинки есть два мешочка, наполненных воздухом. Процесс переноса пыльцы называется опылением.

Оказавшись на семязачатке, пыльцевое зерно образует вырост (пыльцевую трубку), который проникает в семя­зачаток. В это время в пыльцевом зерне образуются муж­ские половые клетки. Они не имеют жгутиков, поэтому их называют спермии. По пыльцевой трубке спермии прони­кают в семязачаток, и один из них сливается с яйцеклет­кой — происходит оплодотворение. После оплодотворения из зиготы развивается зародыш, а из семязачатка — семя. В семенах голосеменных также формируется ткань, клетки которой содержат запас питательных веществ — эн­досперм. За счет эндосперма происходит рост зародыша и развитие молодого растения после прорастания семени. Загрузка…

Шишки растут и одревесне­вают. Сначала они зеленые, а затем становятся бурыми.

Таким образом, у голосе­менных зародыш будущего растения образуется внутри се­мени, находящегося на поверхности чешуек женской шишки.

У сосны обыкновенной от опыления до созревания семян проходит 1 год 8 месяцев. У елей и пихт семена созревают в год опыления, т. е. осенью, а у лиственницы семена высева­ются из шишек уже в августе.

После созревания семена высыпаются и разносятся вет­ром с помощью пленчатых крылышек (рис. 94). Попав в бла­гоприятные условия, зрелое семя прорастает в молодое рас­тение. Через какое-то время на нем образуются мужские и женские шишки, и весь процесс снова повторяется.

В данной статье мы расскажем кратко о размножении голосеменных растений, об их особенностях и видах. Материал поможет вспомнить и закрепить знания по биологии, изученные в 6 классе, подготовиться к проверочной работе по теме или подготовить дополнительную информацию к уроку.

Схема размножения голосеменных растений

Основным способом размножения голосеменных растений является размножение семенами. Вегетативный способ встречается достаточно редко и практически не используется для распространения данных видов растительного царства.

От покрытосеменных видов они отличаются тем, что не имеют такого органа, как цветок, и не образуют вокруг семени плода.

Схему размножения голосеменных растений демонстрируют, в основном, на примере сосны. С наступлением весны на ветвях этого дерева образуются шишки двух видов:

  • мужские – имеют зеленовато-жёлтый цвет, располагаются у основания молодого побега;
  • женские – имеют красноватый оттенок, находятся на вершинах веток.

По своему строению шишка имеет ось и прикреплённые к ней чешуйки. В женском организме на каждой чешуйке созревают два семязачатка, внутри которых находятся яйцеклетки. В мужской шишке образуются два пыльцевых мешочка, в которых зреет пыльца.

Рис. 1. Строение женской шишки.

После созревания она высыпается и вместе с ветром разносится на большие расстояния. Попадая на женскую шишку, происходит опыление, в результате которого шишка закрывается и склеивается смолой. Внутри неё пыльца начинает прорастать в пыльцевую трубку, в которой созревают спермии. Этот процесс занимает около года. За это время подготавливаются два спермия, один из которых сольётся с женской яйцеклеткой, а другой погибнет. В результате слияния женских и мужских гамет происходит созревание семени.

Рис. 2. Схема размножения сосны

Образование пыльцевой трубки имеет большое значение в приспособленности голосеменных растений к условиям существования в наземном пространстве.

Развитие семени

После оплодотворения из зиготы начинает развиваться зародыш, а из семязачатка формируется семя.

Зигота содержит диплоидный набор хромосом. Зародыш, который образуется из зиготы, сочетает в себе признаки как отцовского, так и материнского организма. Вокруг него располагаются питательные вещества, которые необходимы для роста и развития. Снаружи находится защитная оболочка, которая оберегает внутреннее содержимое от воздействий окружающей среды. Зародыш со всеми образованиями (корешки, почечки, стебельки, семядоли) называют семенем.

Созревание семени занимает приблизительно полтора года. Изначально зелёные шишки со временем начинают деревенеть и приобретают коричневый цвет. Шишка с созревшими семенами раскрывается, и они выпадают наружу. Раскрытие происходит через 2–3 года после опыления. У сосны для их распространения имеются крылышки, которые легко подхватываются ветром и разносятся на более дальние расстояния.

В отличие от папоротников и мхов для оплодотворения голосеменным растениям не нужна вода. Это объясняет их широкое распространение на планете.

Сосновые шишки обычно небольшого размера 4–5 сантиметров, еловые длиннее – 10–15 сантиметров. В отличие от сосны, созревание семян у ели происходит осенью того же года, что и опыление. В конце зимы – начале весны они высыпаются и разносятся по окрестностям. Семена сибирской сосны (кедра) называют кедровыми орешками, их употребляют в пищу.

Рис. 3. Разновидности шишек.

Что мы узнали?

Основным способом размножения голосеменных растений является размножение семенами. Для этого на деревьях и кустарниках формируются шишки двух видов (мужские и женские). В мужских организмах зреют пыльцевые зёрна, которые ветром переносятся в женские шишки. После попадания пыльцы шишка склеивается и начинается процесс созревания семени. Весь процесс от опыления до созревания длится около 18 месяцев. Созрев, шишка раскрывается, и семена высыпаются наружу. Отличительной чертой голосеменных растений от цветковых представителей является то, что их семя не защищено околоплодной оболочкой. Поэтому отдел данных растений и получил такое название – голосеменные.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 10

    Какой способ размножения преобладает у голосеменных растений?</h3>

    • <label>спорами</label>
    • <label>вегетативный способ</label>
    • <label>размножение семенами</label>
    • <label>почкование</label>

(новая вкладка)ДомойВысшие растенияСтроение сосны. Размножение, опыление, строение шишек и семян сосны

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.

sosna-1.jpg

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:

  • Мелкие мужские до 2,5см в длину;
  • крупные женские (у некоторых видов сосны до 45см в длину).
shishki-mzh.jpg
Мужские и женские шишки сосны

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

  1. Наружные — кроющие;
  2. 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.

Используемые источники:

  • https://biouroki.ru/material/plants/golosemennie.html
  • http://wiki-med.com/размножение_голосеменных
  • https://obrazovaka.ru/biologiya/razmnozhenie-golosemennyh-rasteniy-shema.html
  • https://animals-world.ru/sosna-vechnozelenoe-derevo/