У сосны есть настоящий сосуд
Спешу обрадовать, мы добрались до изучения семенных растений! К ним относятся голосеменные и покрытосеменные (цветковые). До этого размножение шло только с помощью спор:
у мхов, папоротников, хвощей и плаунов – высших споровых растений.
Настало время открыть новую интересную главу этой книги, посвященную растениям, которые размножаются с помощью удивительного изобретения природы – семени.
Голосеменные – распространенная древняя группа растений, включающая небольшое число видов. Главной особенностью данной группы являются “голо” (то есть открыто)
лежащие семяпочки и, в дальнейшем, развивающиеся из них семена. Иными словами, у голосеменных растений отсутствуют замкнутые вместилища для семян.
На примере типичного представителя – сосны обыкновенной, относящейся к классу хвойных, поговорим о характерных чертах данного класса и голосеменных растений в целом.
Общие признаки
- Деревья и кустарники
- Хвоинки
- Древесина хорошо развита
- Размножение семенами
Все голосеменные представлены древесными формами: деревьями и кустарниками. Травы отсутствуют.
Хвоинки (хвоя) – игольчатые видоизменения листьев. Сохраняются долгие годы, у некоторых сосен до 45 лет. Хвоя лиственниц опадает ежегодно.
Древесина голосеменных обладает большим запасом механической прочности. Это связано с ее особенностями: она состоит из трахеид с окаймленными порами,
паренхима развита слабо. Либриформ (древесные волокна) и настоящие сосуды отсутствуют (исключение – гнетовые, имеют сосуды). Клетки-спутницы во
флоэме также отсутствуют.
В древесине и коре имеются каналы, заполненные смолой. Однако, есть исключения – у гинкго смола не образуется вовсе.
Несколько веков назад в России целенаправленно создавались и охранялись, так называемые, корабельные рощи. Это, прежде всего, требовалось для флота,
так как мачты кораблей изготавливали из сосен, отвечающих всем требованиям – корабельных (гладкий, твердый и прочный прямой ствол с минимальным количеством сучков
и смолы).
Семяпочки и развивающиеся из них семена лежат “голо”, открыто, для них нет закрытых вместилищ, отсутствует завязь. В сравнении с высшими споровыми растениями,
размножение семенами ставит голосеменных на более высокий уровень организации.
Голосеменным растениям для размножения не требуется вода, опыление у них происходит с помощью ветра.
Этот процесс перестал быть зависимым от капельно-жидкой среды, как было у мхов и у папоротников.
Благодаря этому голосеменные получили большое преимущество и смогли расселиться по всей Земле, в том числе в засушливых районах. Они господствовали
в юрском периоде,
когда климат стал более сухим и жарким.
Обитают голосеменные в местах с холодным климатом и достаточным количеством влаги. Имеются виды, обитающие в жарких странах: растение
вельвичия удивительная обитает в пустынях южной Африки.
Строение и жизненный цикл
Жизненный цикл голосеменных состоит из чередования бесполого поколения – спорофита (диплоиден, 2n), и полового поколения – гаметофита (гаплоиден, n).
Господствует (доминирует) в цикле спорофит (2n) – это взрослое растение сосны.
Голосеменные относятся к разноспоровым, как и все семенные растения. Они образуют разные споры: крупные женские (мегаспоры) и мелкие мужские (микроспоры).
Образуются они в спорангиях, расположенных на спорофиллах, которые собраны в стробилы (шишки) – от лат. strobilus – сосновая шишка.
Мужские шишки (стробилы)
К концу весны у основания молодых побегов образуются мужские шишки (стробилы) – мелкие, собранные в тесные группы,
желтого цвета. Чешуи мужских шишек представляют собой микроспорофиллы. Микроспорофиллы – гомологи тычинок, которые крепятся к оси каждой шишки спирально,
с нижней стороны, и имеют два пыльцевых мешка – мироспорангия.
Образование мужского гаметофита
Из материнских клеток (2n) в микроспорангии путем мейоза образуются 4 микроспоры (n). Строение микроспоры следующее: она покрыта экзиной (от гр.exo снаружи, вне) –
наружная оболочка, изнутри интиной (от лат. intus внутри) – внутренней оболочкой. В составе микроспоры имеются также два воздухоносных мешка, образованных
в результате отслоения экзины от интины и возникновения полости между ними.
Микроспора делится, не покидая спорангия, преобразуется в заросток. При делении из ядра микроспоры образуются две клетки. Одна из них превращается в две
заростковые клетки (протоллиальные – от греч. проталлиум – заросток) – быстро отмирают и исчезают. Их функция до конца не изучена.
Из другой клетки в ходе митоза также образуются две: антеридиальная, из которой развиваются мужские половые клетки – спермии (неподвижные, без жгутиков в отличие от
сперматозоидов), и более крупная вегетативная клетка, из которой в дальнейшем формируется пыльцевая трубка.
Мужской гаметофит сильно упрощен, антеридии отсутствуют. Формируется он прямо внутри микроспоры, которая в итоге превращается в пыльцевое зерно. Совокупность пыльцевых
зерен называется пыльца.
При вскрытии (нарушении целостности) микроспорангия, или пыльцевого мешка, пыльца высыпается во внешнюю среду и достигает женской шишки, где, в результате опыления, внутри семязачатка
происходит дальнейшее развитие мужского гаметофита.
Образование женского гаметофита
На тех же самых соснах, где расположены мужские шишки, лежат и женские. Весной на верхушке молодого побега появляются мелкие (около 5 мм) красноватые шишки –
это женские шишки (стробилы). Состоят они из оси (стержня) , на котором располагаются две чешуи: кроющая и семенная. На верхней стороне у основания семенной
чешуи лежат два семязачатка.
Кроющая чешуя представляет собой видоизмененный лист, в его пазухе находится семенная чешуя. Семенная чешуя – видоизмененный боковой побег.
Женские шишки (стробилы)
Именно открыто расположенные семязачатки (семяпочки) служат причиной, по которой этот отдел растений называется – голосеменные.
В женских шишках, в отличие от мужских, каждая чешуя гомологична целой мужской шишке (стробилу). То есть одна чешуя – целой мужской шишке, а не отдельным
ее микроспорофиллам (чешуям)!
Молодой семязачаток состоит из нуцеллуса, интегумента и фуникулуса. Нуцеллус (от лат. nucella – орешек) – центральная часть семяпочки, соответствующая мегаспорангию.
Интегумент (от лат. integumentum покрывало) – покров семяпочки, вырастающий из ее центральной части – нуцеллуса. В зрелом семени интегумент преобразуется в
семенную кожуру. Фуникулус (от лат. funiculus канатик, верёвка) или семяножка – часть семязачатка, соединяющая его с мегаспорофиллом (семенным чешуями).
На интегументе около вершины располагается микропиле (пыльцевход) – через него после опыления пыльцевая трубка проникает в нуцеллус. Между интегументом и нуцеллусом имеется густая жидкость, выступающая из микропиле. Подсыхая, она втягивается внутрь семязачатка и затягивает вместе с собой пыльцу,
осевшую на ней.
Образование женского гаметофита
В средней части обособляется спорогенная клетка (2n) (археспориальная – от греч. arche начало и sporá семя). В результате ее митотического деления образуются
материнские клетки спор – спороциты (2n), однако и сама археспориальная клетка может выступать в роле спороцита, минуя стадию митоза.
Спороциты (2n) делятся мейозом на четыре гаплоидные (n) мегаспоры.
Три мегаспоры отмирают, остается одна, которая многократно делится митозом и формирует эндосперм – запасное питательное вещество. Обратите на этот
факт особое внимание: у голосеменных эндосперм гаплоидный (n) и образуется до оплодотворения. Такой эндосперм называется – первичный, он соответствует
женскому гаметофиту.
Как и мужской, женский гаметофит весьма упрощен и заключен внутри мегаспоры. На верхушке женского гаметофита (мегагаметофита) образуется архегоний
с яйцеклеткой (n). У гнетовых архегонии отсутствуют.
Жизненный цикл
На спорофите (2n) в микроспорангиях из материнских клеток (2n) путем мейоза образуются микроспоры (n). Из микроспоры формируется пыльцевое зерно.
Пыльца (пыльцевые зерна (n)) с помощью ветра попадает в женские шишки, где улавливается густой жидкостью между интегументом и нуцеллусом, выступающей из
микропиле. Жидкость засасывает пыльцу внутрь семязачатка на нуцеллус (в пыльцевую камеру). После того, как опыление произошло, микропиле зарастает. Чешуи шишки смыкаются и
склеиваются смолой.
Семязачатки в этот момент еще не готовы к оплодотворению, так что от момента опыления до оплодотворения проходит около 13 месяцев. За это время
в семязачатке формируется эндосперм, женская шишка увеличивается до 3-4 см и приобретает зеленую окраску.
Оказавшись на мегаспорангии, наружная оболочка пыльцевого зерна (экзина) разрывается, из вегетативной клетки в направлении архегония начинает расти
пыльцевая трубка. Антеридиальная клетка делится на генеративную (спермагенную) и клетку-ножку антеридия (функция последней до сих пор не изучена).
Спермагенная клетка попадает в пыльцевую трубку, а из нее – в архегоний.
Непосредственно перед оплодотворением спермагенная клетка делится на два спермия (n), один из которых отмирает, а другой сливается с яйцеклеткой (n).
Образуется зигота (2n), из которой формируется и растет зародыш благодаря эндосперму – запасу питательных веществ.
Окончательно созревают семена к осени на второй год после опыления, к этому моменту женские шишки увеличиваются в размерах до 6 см. Зеленая окраска меняется
на серую, чешуйки расходятся и семена, образовавшиеся из семязачатков, высыпаются. Из семени прорастает взрослое растение – спорофит (2n). Цикл замыкается.
Строение семени
Семя голосеменных состоит из:
- Семенной кожуры
- Зародыша
- Семядолей
- Запас питательных веществ
Семенная кожура, защищающая семя от пересыхания и неблагоприятных факторов внешней среды, образована разросшимся интегументом.
Зародыш (2n) формируется в результате митотического деления образовавшейся зиготы. Состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки.
Число семядолей у голосеменных различается – от 2 до 15. Семядоли имеют доступ к запасным питательным вещества (эндосперму).
Запасные питательные вещества накапливаются в эндосперме (n). Особенностью в строении семени голосеменных, по сравнению с семенем
покрытосеменных (цветковых) является наличие гаплоидного эндосперма (n). Не забывайте, что эндосперм у голосеменных это производное мегагаметофита (n), исходя из
этого становится понятно, почему ткань гаплоидна. У цветковых, в отличие от голосеменных, эндосперм триплоиден (3n).
Фитонциды
Фитонциды (от греч. phyton – растение и лат. caedo – убиваю) – образуемые растениями, биологически активные вещества, убивающие или приостанавливающие
размножение других организмов, главным образом – микробов. Обычно выделяются растениями в газообразном виде, к примеру, аллицин у лука и чеснока.
Наличие фитонцидов играет крайне важную роль в формировании устойчивости растения к грибным заболеваниям.
Фитонциды имеют медицинское значение, из них изготавливаются некоторые препараты. За лето гектар лиственного леса выделят 2 кг фитонцидов, хвойного – 5 кг,
можжевельника – 30 кг! Санатории часто располагаются в сосновых борах, где наблюдается повышенная концентрация фитонцидов. Вдыхание такого воздуха
очень полезно при заболеваниях дыхательной системы инфекционной природы (когда возбудителями являются бактерии, грибы).
Значение голосеменных
Трудно переоценить значение голосеменных для человека, они очень важны. Голосеменные – источники высококачественной древесины, продуктов ее переработки.
Являются звеном в цепи питания (продуцентами), основой многих биоценозов. Хвойные растения в больших количествах выделяют
фитонциды, имеющие медицинское значение. Из смолы хвойных получают
канифоль, скипидар, лаки. Кедровых орехи – это семена нескольких видов растений из рода сосна, которые употребляют в пищу.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Кто-то скажет, что не видеть леса за деревьями – это плохо, а не видеть деревьев в лесу – еще хуже. Но увидеть – одно дело, а опознать его, да еще и знать про него различные факты – это уже интересно, ведь знания не только украшают, но и добавляют разнообразия в нашу жизнь. Итак, знакомимся с сосной обыкновенной.
Сосна обыкновенная (лат. Pinus sylvestris L.) – не менее любима и популярна среди других хвойных пород деревьев. Это дерево семейства Сосновые (Pinaceae), широко распространённый вид Евразии, одна из ценнейших хвойных пород нашей страны. Сосна образует чистые насаждения, но может произрастать вместе с другими хвойными, или лиственными породами. Взрослые сосны достигают в высоту 25-40 метров, а ствол в диаметре может иметь больше метра, поэтому сосна относится к деревьям первой величины. Самые высокие сосны встречаются на побережье Балтийского моря, их «макушки» находятся на высоте 45-50 метров над землей.
Кора у сосны в нижней части ствола толстая, чешуйчатая, серо-коричневая, с глубокими трещинами, в верхней части – оранжево-красная. Хвоя имеет сизо-зеленый цвет, она достаточно плотная, часто торчащая, изогнутая, собранная в пучки по 2 иголки, длина хвои 4-7 см. Хвоинки заостренные, чуть сплюснутые, имеют тонкую продольную полосу, держится на дереве 2-3 года, в холодных регионах – значительно дольше. Сосна – хвойное дерево, которое своеобразно готовится к зимнему периоду. Ведь испарение при «минусовой» температуре губительно для растения, в то же время хвоя остается на ветвях. Справляется с этим растение довольно просто: с наступлением холодов на иголках образуется тонкий слой воска, устьица закрываются, следовательно – прекращается дыхание. Ветвление у сосны обыкновенной одномутовчатое – это значит, что ветви растут ровными ярусами-мутовками, и каждый год прибавляется по одному «этажу». Зная эту особенность, довольно просто выяснить возраст соснового молодняка. Однако к количеству ярусов стоит прибавить 5-6 лет, ведь в первые годы жизни растения веток на стволе не образуется. Размножается сосна преимущественно семенным способом, черенками сосны не размножаются. Шишки расположены одиночно или по 2-3 штуки на опущенных вниз ножках, развивается шишка два года.
Сосна обыкновенная – малотребовательная порода, она обладает высокой приспосабливаемостью как к богатству почв, так и её влажности, поэтому может расти и на песках, и на болотах. На севере её ареал достигает границ полярного круга, заходит она и на юг (Оренбургская и Куйбышевская области, Алтай и Казахстан). Основным требованием Pinus sylvestris является свет, так что, как и другие светолюбивые породы, сосны имеют довольно «прозрачную» крону, отлично пропускающую солнечные лучи. Растет сосна обычно до 200-250 лет, а в отдельных условиях – до 400 лет. Сосна обыкновенная. Общий вид. Фото М. Сахневич
Каждое дерево по-своему интересно и уникально. Сосна – не исключение. Казалось бы, что может быть необыкновенного в обыкновенных соснах? Мы привыкли к этим деревьям, нам приятно смотреть на их стройные, золотистые стволы, вдыхать чистый ароматный воздух, пахнущий смолой, и часто даже не задумываемся, что сосна – одно из самых древних растений Земли. Эти настоящие живые ископаемые заселили на Земле огромные пространства в Северном полушарии, а самое древнее в мире дерево, существующее до сих пор, и которое известно ученым, – тоже сосна. Ученые Университета Умеа обнаружили в Швеции самое старое дерево в мире. Это сосна, возраст которой, по данным радиоуглеродного анализа, составляет почти 10 тыс. лет.
На латыни название сосны «Pinus». Сосны часто растут на скалистых обрывах или крутых склонах гор, поэтому есть предположение, что корни этого названия таятся в кельтском «pin», что значит скала. Помимо этого, существует старая греческая легенда, объясняющая это название. Нимфа утренней зари белокурая Питис (в некоторых вариантах Питида или Пития) очень сильно полюбила веселого и озорного бога Пана, сына Гермеса и дочери Дриопа, который считался богом-проводником, покровителем рыбаков и охотников. Но ревность другого бога, Борея, повелителя холодного северного ветра, оказалась сильнее, и он превратил нимфу в сосну, высокое вечнозеленое дерево, которое и получило название Pinus. Известны изображения бога Пана с сосновым венком на голове.
У сосновых лесов своя, особая энергия. Там хорошо и легко дышится – и это не просто ощущение. Воздух, где растут сосны, чистый и насыщен фитонцидами – целебными летучими веществами, убивающими микробы, способными вызвать у человека различные заболевания. Сосну считают одним из самых “открытых” деревьев, она всегда приносила пользу человеку за счёт уникальных свойств и неповторимой ауры.
С сосной связаны интересные древние поверья:
– в старину верили, что сосна способна избавить от тяжелого чувства вины, снять порчу;
– смола древних сосен – янтарь – способна привлекать богатство: перебирание янтарных чёток и представление будущего богатства сулило исполнение материальных желаний;
– сосновые ветки, спрятанные под дверью, отгоняли злую энергию, а зашитые в подушку – избавляли от болезней;
– сильный оберег можно получить, если повесить золотую цепочку на ветку живой сосны на несколько часов.
По древнему ненецкому поверью сосны с определенным (шарообразным) расположением веток нельзя бить палкой – считается, что там обитает дух ветра, который может унести того, кто рискнет его побеспокоить в «никуда». Жители Северной Европы создали много сказок об этом добром и могучем дереве. В странах Востока считают, что сосны отводят беду и приносят счастье.
Поэты посвящали сосне замечательные стихи (С. Маршак, М. Лермонтов, М. Светлов, З. Гиппиус, А. Яшин и др.), у многих поэтов в стихах упоминается сосна.
В народе о сосне складывали загадки:
– Что же это за девица:
Не швея, не мастерица,
Ничего сама не шьет,
Но в иголках круглый год.
–У меня длинней иголки,
Чем у самой рослой ёлки.
Подо мной полно соседей –
Кабанов, волков, медведей.
– Её всегда в лесу найдешь –
Пойдем гулять и встретим:
Стоит колючая, как ёж,
Зимою в платье летнем.
Не забывали про сосну в пословицах и поговорках:
– Сосна кормит, а липа обувает.
– Всяка сосна лишь своему бору шумит.
– Нам что ни дуб – то тулуп, что ни сосенка – то избёнка.
– От яблони – яблочки, а от сосны – шишки.
– Ель не сосна, шумит неспроста.
– С бору, да с каждой сосенки.
– Сосна там красна, где росла.
Древние лекари многое знали о необычных свойствах сосны и использовали её при лечении простудных заболеваний, заживлении ран, лечении и профилактике заболеваний зубов и десен. Древние “косметологи” утверждали, что дым от сжигания древесины сосны помогает ресницам становиться длинными и пушистыми, и это средство было чрезвычайно популярно среди женщин. В современном мире сосна не теряет своей важности как источник лекарственного сырья (полезные вещества есть в хвое, в почках, в живице). Сосна является источником множества веществ и продуктов, широко используемых человеком в промышленности. Сосновая смола применяется при производстве канифоли и скипидара, из коры делают дубильные вещества. Широко используется древесина сосны – она очень смолиста и прочна, применяется в жилищном и гидротехническом строительстве, в столярных и плотницких работах, для изготовления шпона, фанеры. Сегодня из древесины сосны люди делают искусственные шелк и кожу и производят целлюлозу. Используются опилки, они служат сырьем для производства гидролизного спирта. Из крепких сухих корней сосны изготавливают различную плетёную утварь.
Ветка сосны обыкновенной с шишками. Фото М.Сахневич.
Интересные факты про сосну обыкновенную.
– В Калининградской области (район Куршской косы) есть необычное место, которое местные жители называют «Пьяный» или «Танцующий» лес. Это лесопосадка 80-х годов, где на одном км2 растут удивительные деревья – их стволы изогнуты, скручены или извиваются петлями. Есть такой «Пьяный лес» в Шиловском районе Рязанской области. Есть ещё несколько похожих мест на нашей планете, например датский «Лес Троллей», похожее место под названием «Лес Троллей» есть в Дании, и тоже на побережье Балтийского моря.
– Интересным является факт про длину корневой системы у деревьев – оказывается, чемпионский титул здесь принадлежит сосне обыкновенной, чей показатель – пятьдесят километров.
В Алтайском биосферном заповеднике сосна располагается островами по нижним южным склонам гор, поднимаясь до высоты 1750 м. над ур. моря. Отдельные массивы сосняков встречаются на восточном и северном побережье Телецкого озера, по долинам рек Кыга, Шавла, и некоторых притоках р. Чулышман.
В окрестностях кордона Байгазан сосна встречается повсеместно. Довольно крупные экземпляры сосны, которым больше 100 лет, приобретают особую декоративность, т.к. к этому времени ствол в своей верхней части начинает покрываться тонкой корой оранжевого цвета, которая придает нарядность дереву. Огромные усохшие сосны с обвалившейся корой и чудно завитыми стволами можно увидеть, поднявшись совсем немного в гору, выше кордона.
Витой ствол сосны обыкновенной с обвалившейся корой. Фото М. Сахневич.
Особой привлекательностью обладают старые сосны, растущие отдельно, на полянах. Разлапистые, низко растущие ветки позволяют рассмотреть и потрогать колючую хвою, шишки, на опущенных вниз ножках. Такие одиночные сосны встречаются недалеко от жилого дома и всегда притягивают взгляд издалека. Зеленые великаны, с ажурной кроной и золотистыми стволами – неотъемлемая часть окружающего пейзажа кордона, они придают лесу свежесть и нарядность, в таком лесу всегда хорошо и телу и душе.
Сосна обыкновенная на поляне в окрестностях кордона Байгазан. Фото М. Сахневич.
Автор текста и фото: Мирослава Схневич, научный сотрудник Алтайского заповедника.
Источник
Источник