Размножение голосеменных
Размножение голосеменных
Голосеменные растения размножаются семенами. Однако семена у них не образуются в таком органе как цветок и, созрев, не находятся в плоде. Такое происходит только у покрытосеменных. У голосеменных семена созревают на чешуях шишек и потом просто выпадают оттуда. Именно поэтому голосеменные так называются, их семена «голые».
Большинство голосеменных составляет такая группа растений, как хвойные (сосна, ель, лиственница и др.). Их размножение с помощью семян похоже. Поэтому, говоря о размножении голосеменных, обычно описывают размножение сосны обыкновенной, т. к. это наиболее распространенное растение.
У голосеменных существуют мужские и женские шишки. В мужских шишках созревают пыльцевые зерна, которые представляют собой часть мужского гаметофита, в котором, в свою очередь, в дальнейшем созревают спермии. В женских шишках образуется женский гаметофит, в котором образуются яйцеклетки.
Слово «гаметофит» означает, что в клетках такого образования содержится одинарный набор хромосом. Само растение из группы голосеменных представляет собой спорофит, т. е. в его клетках содержится двойной набор хромосом.
У большинства хвойных на одном растении есть как мужские, так и женские шишки. При этом они располагаются в разных местах веток. У сосны мужские шишки собраны в группы и находятся в основаниях веток, а женские располагаются по одиночке на концах веток. Мужские и женские шишки отличаются также по цвету и размеру. Женские крупнее.
У сосны пыльцевые зерна созревают в конце весны и высыпают из мужских шишек, разносятся ветром. Каждое пыльцевое зерно имеет два так называемых воздушных мешка. Это облегчает его вес и дает возможность дольше лететь на ветру. Далеко не всем пыльцевым зернам везет достигнуть женских шишек.
Тот факт, что на одном растении есть мужские и женские шишки еще не означает, что происходит самоопыление (то есть пыльца одного растения опыляет женские шишки своего же растения). Обычно происходит опыление шишек другого растения, то есть происходит перекрестное опыление.
В женской шишке сосны на каждой чешуйки располагается по два семязачатка. Всего в шишке много семязачатков, так у нее много чешуек. Когда пыльца попадает в шишку, ее внешние чешуйки смыкаются. Таким образом происходит опыление. Однако оплодотворения, то есть слияния спермия и яйцеклетки у сосны в первый год не происходит.
Через год в мужском гаметофите (пыльцевом зерне), который в прошлом году попал с помощью ветра в женскую шишку, развиваются два спермия. В женском гаметофите созревает яйцеклетка. Яйцеклетка сливается с одним из спермиев. Второй погибает. Происходит оплодотворение, в результате которого образуется зигота.
Зигота — это уже спорофит, так как содержит двойной набор хромосом. Один набор от мужского растения (от спермия), а другой — от женского (от яйцеклетки). Зигота делится и развивается в зародыш, — это новое растение, оно сочетает в себе признаки материнского и отцовского растения. Однако зародыш развивается внутри женского гаметофита, то есть за счет питательных веществ материнского растения. Женский гаметофит окружает зародыш клетками с питательными веществами, снаружи находятся защитные оболочки. Зародыш и все эти образования вместе называются семенем. Зародыш состоит из зародышевых корешка, стебелька, семядолей и почечки.
Семя у сосны созревает долго. Еще где-то год. Только на третий год после опыления женские шишки раскрываются и семена выпадают. У сосны они имеют дополнительные образования в виде крылышек, которые облегчают их перенос на дальние расстояния ветром.
Таким образом, в жизненном цикле голосеменных преобладает спорофит, представляющий собой само фотосинтезирующее растение. Гаметофит редуцирован и служит только для размножения, а питается за счет спорофита. Образование семени — это эволюционный прогресс. Ведь в нем содержится запас питательных веществ, а значит у зародыша больше шансов прорасти. Кроме того, голосеменным для оплодотворения не нужна вода, как папоротникам и мхам. Поэтому голосеменные более широко распространены.
Шишки хвойных раскрываются – что это значит?
Многим известна примета, когда шишки хвойных деревьев раскрываются, погода будет сухой и ветреной. Эта примета связана в первую очередь с процессом размножения. Таким образом хвойные деревья распространяют семена из шишек, а те в свою очередь разносит ветер для их дальнейшего произрастания. Но раскрываются только созревшие шишки, незрелые не раскроются раньше времени, какими бы благоприятными не были погодные условия. В зеленых шишках еще очень мало эфирных летучих соединений, которые при нагревании способствуют раскрытию чешуек.
Шишки и их семена созревают достаточно долго — в течение 2-3 лет. Различают шишки мужские и женские. Они образуются, как правило, на одном растении, весной на верхушках побегов. В первый год созревания молодые шишки до опыления мягкие на ощупь. После того, как с помощью ветра пыльца с мужской шишки попадает на женскую, ее чешуйки закрываются, она деревенеет, становится зеленой и загибается к ветке. Семена созревают в конце второго лета после опыления. И только на третий год после опыления происходит высыпание семян в соответствии с условиями оптимальной температуры и влажности окружающей среды.
Чем благоприятнее погодные условия: температура воздуха, влажность и ветреность, тем выше амплитуда раскрытия чешуек.
Этот механизм работает и в обратную сторону. С определенного момента семенного созревания влага становится опасна. Солнечные лучи выпаривают лишнюю влагу, которая может быть причиной развития плесени и грибковых заболеваний. В повышенной влажности, то есть в неблагоприятных условиях для рассеивания семян, чешуйки шишки плотно сжимаются, и шишка закрывается, срабатывает своего рода защитный механизм. Причем, при пожаре, реакцией на опасность будет все же раскрытие шишек. Если огонь уничтожит родительское дерево, оно раскроет шишки, стараясь спасти потомство.
Особенность шишек реагировать на погодные условия завоевала им репутацию одного из наиболее надежных предсказателей погоды.
По шишкам в принципе можно предсказывать не только сухую и ветреную погоду. Можно вывести несколько метеопримет, связанных с шишками:
сосновые и еловые шишки раскрываются раскрываются к хорошей сухой погоде и потеплению, скорее всего с ветрами;
если шишки плотно смыкают чешуйки, закрываются как в броню – к ненастной погоде и сильному дождю;
закрытые хвойные соцветия и их шишки, предвещают также похолодание и приближение морозов;
если ветки хвойного дерева опустились низко, как бы пряча расположенные ниже шишки, – к сильному ливню;
По шишкам также можно прогнозировать, какой будет зима:
Обилие шишек на соснах и елях – ожидайте холодную, лютую зиму. Эту примету можно подтвердить, если лесные звери, питающиеся еловыми семечками, начали сильно суетиться со сбором запасов. Это верная примета того, что зима будет не только с заморозками, но еще и долгой.
Если шишки не уродились, зима будет короткой и при этом не очень холодной.
Предсказывать наступление холодов еще можно по расположению шишек по дереву.
Если они сосредоточены в нижней части кроны, как бы прячась под нею – зима будет ранней и долгой. Если же они наоборот, усыпана верхушка – сильных морозов не предвидится, а зима будет короче обычного.
Даже урожайность можно спрогнозировать по шишкам. Если шишек уродилось много, можно считать, что урожай злаковых, особенно яровых, будет хорошим. Поэтому в народе шишки использовали, как своеобразный барометр, вешая крупную еловую шишку у дома. Раскрытием или закрытием своих чешуек она не хуже технического прибора предсказывала скорое ненастье или приближение ясных дней.
А выбрать любые сорта хвойных можно в нашем питомнике «Комфортный сад».
Хвойные в саду: растим из шишек
Ни один озеленитель, пожалуй, не додумается подбирать хвойные растения для композиций по форме и величине шишек. Но если вы делаете сад для своей семьи, то невольно смотрите на это иначе. Попробуйте вырастить сосну, ель, лиственницу и даже тсугу из семян! Для этого нужно правильно собрать шишки и знать некоторые секреты выращивания деревьев из семян.
Как владелец вы хотите, чтобы сад был интересен вашим детям и внукам, а может быть, и правнукам. Природные объекты – шишки, семена, соцветия – привлекают детей: отыскивать их в саду, изучать их происхождение и свойства, находить им применение в играх и творчестве – огромное удовольствие. А для развития интеллекта это занятие даже полезнее обучающих компьютерных программ.
Как вырастить сосну из шишек
Гуляя с детьми по сосновому лесу, предложите им поискать различные по форме и размеру шишки, и они смогут сделать первое в своей жизни ботаническое открытие: шишки разных форм сосны обыкновенной различаются.
Если хотите чего-то более оригинального, попробуйте вырастить и другие виды сосен. Например, веймутову – в ее шишках не каждый сразу узнает сосновые. Она хорошо растет в Нечерноземье, но лучше сажать ее подальше от смородины – может распространиться ржавчинный гриб. В остальном сосна веймутова довольно неприхотлива и очень хороша внешне благодаря густой и длинной пушистой хвое. 
На фото: Шишки сосны
Крупные – до 10 см – шишки сосны желтой, или орегонской, чем-то напоминают шишки сосны крымской, которыми многие из нас в детстве набивали чемоданы, возвращаясь с юга. При этом сосна желтая может расти в Подмосковье, хотя сведения о ее зимостойкости довольно противоречивы. «Дендрология» Булыгина утверждает, что в Санкт-Петербурге (где климат мягче) она в суровые зимы вымерзает, но в Главном ботаническом саду и на ВВЦ есть старые (более 20 лет) экземпляры сосны желтой и ее более морозоустойчивого горного подвида. Сейчас это деревья высотой 7–15 м. Ни одна, ни другая форма, по сведениям ГБС, не завязывает семян, но некоторым любителям удается получить сеянцы от этих деревьев. Последнюю суровую зиму московские сосны перенесли успешно – взрослым деревьям, возможно, помог микроклимат города, а сеянцы спаслись под сугробами. Если вы любите эксперименты, попробуйте раздобыть и посеять эту сосну, чтобы самостоятельно выяснить, подходят ли ей условия вашего сада. Она предпочитает солнечные участки и плодородные дренированные почвы.
Как вырастить лжетсугу Мензиса из шишек и семян
Не каждый отличит лжетсугу от ели, если не посмотрит на ее шишки – их ни с чем невозможно спутать: кроющие чешуи длиннее семенных и смотрятся очень оригинально. В Нечерноземье лжетсуга к 30 годам вырастает до 8–10 м. Растение более требовательно к свету и плодородию почвы, чем ель: если верхушка оказывается в тени, дерево может погибнуть. Но на открытых местах лжетсуга смотрится прекрасно: если нет боковой тени, нижние ветви опускаются до самой земли даже у взрослых деревьев, а мощная корневая система обеспечивает дереву ветроустойчивость, которой не хватает елям.
Как вырастить ели из шишек самому
Шишки разных видов ели похожи по форме, но разные по размеру. Конечно, вы хорошо представляете себе шишки ели европейской до 16 см длиной. Есть ели с такими же, но более мелкими шишками. У ели аянской они не длиннее 6 см, с волнистыми по краю чешуйками, что в раскрытом состоянии придает им «пышность». А у ели канадской – еще меньше, около 4 см длиной. Шишки-малышки вызывают любопытство у детей и взрослых, ведь они словно уменьшенные копии «нормальных». Очень интересно обыгрывать это сходство, придумывая новогодние украшения. Обе ели годятся для выращивания в подмосковных садах и в регионах с похожим климатом. За 30–40 лет они едва вырастают в наших условиях до 10–15 м, поэтому для небольшого сада подойдут лучше елей европейской или колючей.
На фото: Шишки ели
Как вырастить лиственницу из шишек
Нет более удобного для поделок материала, чем шишки лиственницы: у них есть прочный «черешок», куда удобно крепить флористическую проволоку. У лиственницы европейской шишка цилиндрическая, у лиственницы сибирской – яйцевидная, а самые красивые шишки у лиственницы японской (Кемпфера) – со слегка отогнутыми, наподобие лепестков розы, чешуями.
На фото: Шишки лиственницы
Как вырастить тсугу канадскую из шишек
Леса, образованные исполинскими тсугами, потрясли наших туристов на Олимпиаде в Ванкувере. Некоторые пытались найти под гигантскими «елками» не менее грандиозные шишки, но отыскали лишь крошечные шишечки 2 см длиной. У нас тсуга канадская вряд ли станет огромным деревом (в Главном ботаническом саду в 40 лет их высота около 13 м), но их шишки будут такими же: мелкими, похожими на цветки. В защищенных местах тсуга успешно растет долгие годы, лишь иногда подмерзает.
На фото: Шишки тсуги канадской и псевдотсуги Мензиса
Выращиваем хвойные из семян: секреты и хитрости
Посевы хвойных растений делайте осенью, в малоснежные зимы утепляйте их снегом. Если сеете экзотические для вашей местности растения, семян берите больше: у хвойных растений их образование не зависит от опыления. Семена без зародыша внешне не отличаются от всхожих, определить разницу можно только опытным путем. В год, неблагоприятный для опыления, может завязаться масса бесплодных семян. Это часто бывает с лиственницей: ее тяжелая пыльца в сырую погоду оседает на землю, или с теплолюбивыми видами. Не удалось получить всходы с первого раза – не отчаивайтесь, повторите попытку в следующем году, возможно, все дело в качестве семян.
Многие сорта хвойных растений не образуют шишек. Если вы хотите вырастить экземпляры с шишками, лучше покупать или сеять исходные виды.
Голосеменные
Особенности голосеменных
Голосеменные относятся к семенным растениям. В отличие от покрытосеменных они не образуют цветков и плодов, а их семена лежат «голо» на внутренних сторонах чешуек шишек. Шишка является видоизмененным побегом с чешуевидными листьями.
Живущих в настоящее время голосеменных растений насчитывается более 1000 видов. Среди них большинство принадлежит хвойным, представителями которых являются хорошо нам известные сосна и ель.
Среди жизненных форм голосеменных почти нет трав. В основном это деревья, редко кустарники (например, можжевельник).
Часто, давая характеристику голосеменным, описывают именно хвойные растения. Хотя в настоящее время голосеменные рассматривают как группу растений, включающую четыре отдела: хвойные, гинкговые, гнетовые и саговниковые.
Для хвойных характерны особенные листья, которые называют хвоей. Они похожи на иголки, покрыты кутикулой, а устьица глубоко погружены в ткань листа. Всё это служит приспособлением для уменьшения испарения. В среднем каждая хвоинка живет несколько лет.
Ткани стебля голосеменных лучше дифференцированы, чем у папоротников. Есть кора и древесина, однако сердцевина слабо выражена, а проводящая ткань состоит из трахеид. У голосеменных развит камбий и вторичная древесина, поэтому их стволы достигают существенных размеров.
У хвойных деревьев в стволах есть смоляные ходы. Это межклеточные полости, в которые выстилающими их клетками выделяются смолы и эфирные масла. Эти вещества препятствуют проникновению насекомых и бактерий.
Для голосеменных характерна стержневая корневая система. Их боковые корни достаточно короткие, поэтому часто деревья вступают в симбиоз с грибами, т. е. образуют микоризу.
В отличие от высших споров растений, высшие семенные растения (голосеменные и покрытосеменные) в процессе эволюции дальше зашли на сушу. Их процесс размножения не зависти от наличия воды. Так пыльца голосеменных растений переносится ветром, а оплодотворение происходит при помощи пыльцевой трубки.
Сосна
Сосна широко распространена в Северном полушарии, особенно в умеренном климате. Это нетребовательное к почве дерево, но требовательное к свету (является светолюбивым). Сосну можно встретить не только в хвойных лесах, но и на болотах, скалах, песках. При этом в зависимости от условий произрастания, сосна выглядит по-разному. Так в лесу у сосны сильно развивается главный корень, он уходит вглубь. На открытой местности развиваются боковые корни, занимая большую площадь у поверхности. Сосны, растущие в лесу, выше, чем растущие на открытой местности, они достигают высоты около 40 метров. Однако в лесу у сосен нижние ветви отмирают из-за недостатка света. Сосна, растущая на открытой местности, имеет более раскидистую форму, ее ветви начинаются в нижней части ствола.
Длительность жизни сосны около 300 лет.
Размножение сосны
На побегах сосны весной образуются мужские и женские шишки.
Мужские шишки собраны в группы, напоминающие соцветия, имеют желтовато-зеленый цвет и вырастают у основания побегов. В группе мужские шишки находятся близко рядом друг с другом. На нижней стороне каждой чешуйки развивается 2 пыльцевых мешка. В них происходит созревание пыльцы. Пыльца голосеменных гаплоидная, т. е. имеет одинарный набор хромосом. У пыльцевого зерна сосны есть два воздушных мешка. Это является приспособлением для переноса пыльцы ветром.
Женские шишки сосны более крупные, имеют красноватый цвет, растут по отдельности, а не группами. Женские шишки вырастают на верхушках побегов. На каждой чешуйке шишки развивается по 2 семяпочки. Семяпочки по-другому называют семязачатками.
В конце весны или начале лета происходит опыление. Пыльца высыпает из мужских шишек и разносится ветром. При этом некоторые из пыльцевых зерен попадают на чешуйки женских шишек. После этого чешуйки смыкаются и склеиваются смолой.
После опыления женская шишка растет и одревесневает. При этом оплодотворения не происходит. Лишь через год пыльца прорастает и дает начало мужскому гаметофиту. Одна его клетка называется вегетативной, она развивается в пыльцевую трубку. Другая клетка называется генеративной, из нее образуются два спермия. Пыльцу называют микроспорой .
Семяпочка представляет собой макроспору, которая развивается в женский гаметофит, состоящий из яйцеклетки и эндосперма.
По пыльцевой трубке один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, в результате образуется зигота. В дальнейшем из нее развивается зародыш, имеющий корешок, стебелек, несколько семядолей и почечку. Из семязачатка формируется семя.
К концу созревания семени шишки сосны становятся темно-коричневыми. Семена созревают только к осени следующего года. Зимой чешуи шишек расходятся и семена выпадают из них.
Семена сосны имеют крыловидные отростки. Благодаря этому они легко разносятся ветром на большие расстояния.
В отличие от сосны, ель является теневыносливым растением. Ее крона растет от самого низа ствола и имеет пирамидальную форму. Поэтому еловые леса темные, травы в них почти не растут из-за недостатка света у поверхности земли.
Ель растет на плодородны почвах, в местах с достаточной влажностью.
Корневая система ели располагается ближе к поверхности почвы, хуже развита, чем у сосны. Поэтому ели не выносят сильных ветров, которые могут вырывать из почвы целые еловые посадки.
Если у сосен каждая хвоинка живет несколько лет, то у елей они живут до 9 лет. Хвоинки ели располагаются по одиночке.
Шишки ели более крупные, чем у сосны. Достигают 15 см в длину. Кроме того, от начала появления шишки до ее созревания проходит один год.
Ели живут до 500 лет.
Значение хвойных
Там, где много хвойных и смешанных лесов, существенна их роль в образовании кислорода и органического вещества.
Задерживая таяние снега, хвойные леса обогащают почву влагой.
Сосна выделяет особые летучие вещества, обладающие антибактериальным свойством, — фитонциды.
Велико значение хвойных и в жизни человека. С древних времен человек использует их древесину как строительный материал. Из древесины сосны изготавливали корабли. Древесину секвойи (красное дерево) используют как отделочный материал. Древесина лиственницы отличается устойчивостью к гниению. Из древесины ели изготавливают бумагу.
Хвойные используются в химической промышленности. Так из них получают скипидар, пластмассы, канифоль, лаки, спирты.
Семена сибирской кедровой сосны похожи на орешки. Они употребляются в пищу и из них изготавливают масло.
Шишки можжевельника похожи на ягоды. Их используют как лекарственное средство.
