Жизненный цикл хвойных на примере сосны обыкновенной
Сосна обыкновенная является типичным представителем хвойных. Это высокое светолюбивое дерево, достигающее 50-метровой высоты и живущее в среднем 150-200 лет. В благоприятных условиях дерево может достигать и большего возраста – до 400 лет.
Ежегодно на сосне образуются новые побеги, которые располагаются на стволе кольчато. По количеству этих колец на молодом деревце легко определить его возраст. Но в густых зарослях леса сосна начинает терять нижние ветви, которые получают мало света. Крона сосредотачивается на верхушке ствола. Только при отсутствии бокового затенения у сосны может формироваться объёмная крона с толстыми ветвями, более-менее равномерно распределёнными по стволу.
Содержание скрыть 1Размножение сосны 2Мужские шишки 3Женские шишки 4Опыление 5Развитие семени
Размножение сосны
Сосна размножается семенами и является однодомным растением. Размножение начинается на 30-40 году жизни. У сосны образуются шишки двух типов: женские и мужские. Мужские шишки обычно образуются на нижних ветках дерева, а женские – на верхушке. У некоторых видов они располагаются на одной и той же ветке, но при этом женские шишки – ближе к её концу.
Сосна отращивает побеги двух типов – удлинённые и укороченные. Удлиненные побеги покрыты бурыми чешуевидными листьями. В их пазухах расположены укороченные побеги, несущие по 2 игольчатых листа, которые называются хвоинками (и это главный таксономический признак хвойных).
Весной на ветвях взрослой сосны одновременно можно увидеть шишки сразу четырёх типов.
- На верхушках молодых побегов образуются мелкие шаровидные шишечки с красноватым оттенком. Это женские шишки 1-го года жизни.
2. При основании побега можно увидеть прошлогодние зелёные шишки конусовидной формы с закрытыми чешуйками – это шишки 2-го года жизни (из которых, кстати делают варенье).
3. Ниже на стебле размещаются коричнево-бурые деревянистые шишки с раскрытыми чешуйками, между которых можно заметить созревшие и готовые к посеву семя – это шишки 3-го года жизни.
4. Кроме того, при основании однолетних удлинённых побегов размещаются мужские шишки жёлтого цвета (длиной 1-2 см), собранные в крупные колоски (стробилы) по нескольку штук.
Мужские шишки
Мужская шишка (микростробил) представляет собой побег с хорошо развитой осью, на которой спирально расположены чешуйки (микроспорофилы), имеющие вид плоских листочков, которые, подобно черепице, накладываются одна на другую. На внешней стороне чешуек находятся по два крупных пыльцевых мешка (микроспорангии), в которых формируется пыльца.
Внутри микроспорангиев имеется спорогенная ткань, из которой в результате мейоза образуется большое количество микроспор. Каждая микроспора – одноядерная, гаплоидная; имеет две оболочки: наружную – экзину и внутреннюю – интину, также имеет имеет два воздушных мешочка.
Здесь же, в микроспорангии, микроспоры начинают прорастать, образуя мужской гаметофит, который называется пыльцой. В результате деления ядра микроспоры образуется две клетки: спермагенную и сифоногенную клетки. После этого микроспорангии раскрываются продольной щелью и пыльца высыпается наружу. Воздушные мешки обеспечивают опыление ветром. Дальнейшее развитие мужского гаметофита происходит уже на женских шишках, внутри зачатка семени.
В начале лета, выполнив свою функцию опыления, мужские шишки-микростробилы опадают.
Женские шишки
Женские шишки (мегастробилы) имеют ещё более сложную структуру. По размерам они крупнее, чем мужские. На главной оси расположены чешуйки двух типов: покровные и семенные. Позже они срастаются и складывается впечатление, что на оси шишки размещаются однотипные чешуйки, на которых лежат семена.
На верхней стороне семенных чешуек развивается по два семенных зачатка. Молодой семенной зародыш состоит из нуцеллуса (мегаспорангия) и интегумента (оболочки). Яйцевидной формы нуцеллус срастается с интегументом, но только у верхушки, которая повёрнута к оси шишки.
Сначала нуцеллус состоит из однородных диплоидных клеток. Затем в средней его части отделяется одна большая археспориальная клетка. Из неё путем мейоза образуется четыре мегаспоры. Далее три из них отмирают, а четвёртая дает начало женскому гаметофиту, который представлен первичным эндоспермом, содержащим питательные вещества. В верхней части первичного эндосперма образуются два архегония, каждый из которых имеет по одной яйцеклетке. Итак, женский гаметофит голосеменных – первичный эндосперм с двумя архегониями.
Опыление
Во второй половине мая пыльца из мужских шишек переносится на крошечные женские шишки первого года и улавливается каплей густой жидкости, которая заполняет пространство между нуцеллусом и интегументом. Подсыхая, жидкость втягивает пыльцу внутрь семенного зачатка на нуцеллус. После опыления чешуйки женской шишки смыкаются. Мужской гаметофит продолжает свое развитие на мегаспорангии.
Экзина лопается и сифоногенная клетка, окруженная интиной, образует пыльцевую трубку, которая проникает в ткань нуцеллуса и растёт в направлении архегония. По пыльцевой трубке проходит спермагенная клетка, которая делится и образует два спермия – мужские гаметы без жгутиков. Пыльцевая трубка через шейку архегония достигает яйцеклетки. В ней повышается тургор, кончик её лопается, и содержимое выбрасывается в цитоплазму яйцеклетки. Один из спермиев сливается с ядром яйцеклетки, а второй остаётся не у дел и отмирает.
Удивительно, что от опыления до фактического оплодотворения у сосны проходит целых 13 месяцев!
Развитие семени
Из зиготы развивается зародыш, который растёт за счёт запасов эндосперма и состоит из зародышевого корешка, стебелька, почки и нескольких семядолей. Зародыш окружен эндоспермом, который используется при прорастании. А интегумент преобразуется в семенную оболочку.
Так семенной зачаток превращается в семя. Оно лежит на семенной чешуйке и имеет крыловидный вырост – специальное приспособление, которое способствует наиболее эффективному распространению ветром. Семена созревают осенью, на второй год после оплодотворения, и в течение зимы отправляются в полёт.
В ожидании благоприятных условий они могут сохранять жизнеспособность до 4-5 лет, но в случае удаси прорастают той же весной.
В первые дни жизни маленьких сосен их стебелёк 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.
В первые несколько лет дерево растёт на 10 см за каждый сезон вегетации. В возрасте 5-10 лет годовой прирост составляет в среднем около 30-40 см., постепенно увеличиваясь до метра в год. К 30-40 годам стремительный рост дерева постепенно замедляется, зато оно начинает размножаться.
