Что представляет собой шишка хвойных растений
НИ ЦВЕТЫ, НИ ПЛОДЫ
Н. ЗАМЯТИНА (Ботанический сад лекарственных растений).
Большинство из нас пред ставляют хвойные растения как нечто вечнозеленое, более или менее колючее и обязательно с шишками. Как ни странно, ни один из этих признаков для них не универсален. Ведь среди хвойных есть деревья листопадные, например лиственница, а есть и такие, которые сбрасывают на зиму все зеленые веточки, например таксодиум, или, по-другому, болотный кипарис. Совсем не колючи пихта и тис. Вовсе не имеют «традиционной» хвои туя и кипарис. Вместо шишек образуют сочные плоды — шишкоягоды можжевельник и тис. И все же почти у всех хвойных растений образуются шишки.
Различают шишки муж-ские и женские. Мужские шишки у большинства хвойных одинаковы. Это небольшие колоски, чаще всего желтые или красные, появляющиеся у молодых побегов. Располагаются они по одному у основания отдельных хвоинок или образуют длинные колосья из нескольких десятков отдельных колосков. Зрелые колоски раскрываются, выбрасывая огромное количество пыльцы, которая переносится ветром. Для того чтобы пыльцевые зерна дольше держались в воздухе, они часто имеют выросты оболочек. У сосны на каждом пыльцевом зерне два больших воздушных мешка, которые позволяют зернам пролетать десятки километров. Если в то время, когда цветет сосна, идет дождь, пыльца оседает на землю и образует по краям луж широкую желтовато-серую кайму. Увидеть ее на лужах можно даже в центре Москвы, за многие километры от ближайших сосновых лесов.
Оболочки пыльцевых зерен очень устойчивы во внешней среде, поэтому пыльца может сохраняться в почве чрезвычайно долго. Так, пыльца сосны была найдена даже в отложениях юрского периода, а остатки растений семейства сосновых — в слоях давностью 300 миллионов лет.
Сразу после высыпания пыльцы мужские шишки опадают.
Молодые женские шишечки обычно мелкие, чешуйки у них мягкие, иногда ярко окрашенные. Так, у канад-ской ели они карминно-розовые, а у разных видов лиственниц — от белесовато-розовых до пурпурно-фиолетовых. У сосен шишки чаще всего зеленые или коричневатые. Окраска нужна всем им не для привлечения насекомых, а чтобы лучше поглощать тепло, что очень важно для растений сурового климата.
Так что такое шишка? Устроена она довольно сложно. Шишка имеет ось, на которой по спирали располагаются два типа чешуй: кроющие и семенные. Чешуи могут быть как тонкими и кожистыми — у елей, лиственниц, так и толстыми, деревянистыми — у сосен и кипарисов. Растут чешуи всегда парами: семенная под кроющей.
У некоторых видов кроющие чешуи хорошо заметны и имеют крупные зубчики. Иногда кроющие чешуи развиваются неправильно, и на их месте вырастают почти нормальные хвоинки. Самые заметные кроющие чешуи у псевдотсуги Мейзенса и пихт. У пихты ветвистой эти чешуи, торчащие во все стороны, почти равны по длине диаметру шишки. Из-за такого внешнего вида шишка становится похожей на взъерошенного дикобраза.
У основания семенной чешуи находятся семяпочки, из них после опыления вырастают семена. Семяпочки лежат открыто, никаких приспособлений для защиты их от неблагоприятных условий нет, вот почему и относят хвойные к классу голосеменных.
Долгое время ботаники не могли определить, как образовались шишки. Оказалось, что шишки — это бывшие ветки, кроющие чешуи — бывшие листья, а семенные чешуи — видоизмененные веточки. У всех цветковых растений лепестки и другие части цветка образуются только изменившимися листьями. Так что шишки никак нельзя считать ни цветами, ни плодами.
У американской сосны Коулера на чешуях шишек есть крупные «рожки». У пихты кроющие и семенные чешуи срастаются, но лишь у основания, а у сосновых шишек эти чешуи срастаются полностью и о кроющей чешуе напоминает лишь утолщенный конец, называемый апексом. Кстати, именно наличие апекса отличает сосновую шишку от еловой. У некоторых сосен, например у сосны Бунге, апекс бывает украшен острой иглой.
Количество чешуй у разных видов шишек различно. Их может быть от нескольких десятков — особенно у крупных шишек сосен, пихт и кедров — до нескольких штук — у сосны съедобной или тсуги. Так, у туи шишки имеют всего 5—7 чешуек и не достигают в размере даже сантиметра. Очень мало чешуек (от 4 до 6) у кипариса крупноплодного, хотя шишка у него размером с сосновую. Интересно, что у кипариса на семенной чешуе не две семяпочки, как у большинства хвойных, а до 15, столько же и семян.
У сосен, лиственниц, елей и тсуг чешуи зрелых шишек во влажную погоду сжимаются, предохраняя семена от сырости, в сухую же погоду они поднимаются вверх, и семена вылетают из шишек вниз. Вот почему шишки этих деревьев после опыления поникают. А вот шишки кипариса и секвойи, однажды открывшись, уже не сжимаются. У пихт, настоящих кедров и араукарий зрелые шишки рассыпаются на отдельные чешуи. Вместе с семенами они разлетаются вокруг дерева, оставляя на ветках только осевые стержни. У атласского кедра от шишки остаются лишь самые мелкие чешуи на кончике, образующие красивую «розочку».
У многих видов елей, пихт после созревания семян шишки опадают в течение года. И совсем «не торопятся» сосны. Только процесс оплодотворения продолжается у них 15 месяцев, а семена после опыления созревают лишь осенью следующего года. У некоторых же видов сосен шишки с созревшими семенами не раскрываются по нескольку лет.
Долго созревают шишки настоящих кедров, обычно им требуется 3—4 года. Довольно крупные и очень прочные шишки сосны Банкса раскрываются лишь через 5—6 лет и после вылета семян пустыми остаются на ветках. Во время лесных пожаров, когда сгорает дерево, эти шишки лишь слегка обугливаются и растрескиваются, освобождая весь многолетний запас семян. Они быстро всходят на светлых и удобренных золой гарях.
Шишки наших елей и сосен обычно начинают растрескиваться в начале марта. В это время в лесу при сухой солнечной погоде можно часто увидеть, как опадают семена. У большинства хвойных они имеют пленчатые крылья, которые позволяют им держаться в воздухе и переноситься ветром, вращаясь, как пропеллеры.
Но не все семена крылаты. Так, у кедровой сосны семена, которые мы обычно называем кедровыми орешками, слишком тяжелы, чтобы летать. Еще крупнее семена у итальянской сосны пинии, а у араукарии они достигают в длину 5 сантиметров. Переносятся такие семена мелкими животными и птицами, которые запасают их на зиму.
Хвойные не только древнейшие деревья нашей планеты, но и одни из самых крупных. Довольно часто бывают выше 100 метров растущие в Калифорнии секвойи вечнозеленые. Самый же крупный вид — секвойядендрон гигантский достигает 132 метров в высоту и уступает только эвкалипту, максимальная высота которого 152 метра.
Поражает и толщина хвойных деревьев, уступают они только баобабам. Так, самое толстое из хвойных — таксодиум мексиканский, или мамонтовое дерево, может достигать в толщину 16 метров. Растет он во влажных местах, часто стоит прямо в воде, за что называют его болотным кипарисом. Максимальная толщина другого дерева — секвойядендрона — 12 метров. Некоторые его экземпляры достигают возраста более 3000 лет, а по мнению некоторых ученых, и 4000 лет. Но все рекорды долгожительства побивает сосна, которая так и называется — долговечная. В США, в штате Восточная Невада, нашли экземпляр сосны, возраст которой 4900 лет! Уже во времена строительства пирамиды Хеопса это было дерево солидного возраста — более 200 лет. Вероятно, так же стар и крупнейший в мире тис, растущий в Брейберне (Англия). Диаметр его ствола около 5,7 метра. По сравнению с секвойядендроном это немного, но годичный прирост тиса в толщину очень редко превышает 1 миллиметр, так что возраст брейбернского тиса около 4800 лет, что не намного уступает знаменитой сосне. А выросло старейшее дерево планеты из семечка, выпавшего из сосновой шишки.
Голосеменные
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
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.
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.
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.
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.
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.
Голосеменные растения. Общая характеристика и значение в природе
Разделы: Биология
Цели:
Оборудование: таблицы, рисунки, слайды о разнообразии и размножении хвойных голосеменных, гербарные экземпляры побегов и шишек сосны, ели; оборудование для лабораторных работ.
I. Домашнее задание. П. 42, завершить лабораторную работу.
П. Актуальность
- Органы растения.
- Отделы растений.
- Характерные черты водорослей. Представители.
- Характерные черты мхов. Представители.
- Характерные черты папоротникообразных. Представители.
Ш. Изучение нового матеериала
Сегодня мы приступаем к изучению новой группы растений – отдел голосеменные. Принципиальное отличие растений этой группы от растений, изученных нами ранее, состоит в способе размножения.
Как происходит размножение папоротников, мхов?
Посредством чего размножаются голосеменные? (Семенами).
Возникновение семян – очень важный этап в эволюции растений.
Слайды “Разнообразие голосеменных”.
Голосеменные появились на Земле примерно 370 млн лет назад. Они оказались гораздо лучше приспособлены к засушливым условиям, чем папоротники. Для оплодотворения им не нужна вода.
Отдел голосеменных насчитывает около 700 видов. Все современные голосеменные – это деревья и кустарники, редко – лианы. Многие из них образуют обширные леса и распространены почти на всех материках. Травянистых форм среди голосеменных нет.
Самостоятельная работа учащихся с учебником.
Пользуясь текстом учебника (п.42), выпишите основные признаки голосеменных.
Признаки растений отдела голосеменных.
- Размножение посредством семян.
- Не образуют плодов.
- Древесные растения или кустарники, иногда стелющиеся формы.
- Листья чаще игольчатые, слегка уплощенные или чешуевидные.
- Чаще всего вечнозеленые растения.
- Настоящие сосуды отсутствуют.
- Разнополые растения.
- Оплодотворение происходит без участия воды.
- Мужские гаметы – неподвижные спермии.
Свое название голосеменные получили благодаря семенам, которые лежат открыто, как бы голо, и в отличие от семян покрытосеменных растений не защищены стенками плода.
Наличие семян является большим эволюционным шагом, дающим этим растениям огромное преимущество перед споровыми.
В чем заключается это преимущество?
(В отличие от спор в семенах имеется запас питательных веществ, необходимых зародышу в первое время его развития, пока у молодого растения не сформируется корневая система. Кроме того, внутри семени зародыш будущего растения надежно защищен от неблагоприятных воздействий окружающей среды. Все это значительно увеличивает шансы молодого растения на выживание).
Преимущество семян.
Среди растений отдела голосенных много древних видов и уже вымерших, но много и современных. Наиболее знакомые и важные представители этого отдела – класс хвойные.
Назовите хвойные растения.
Закрепление знаний и умений.
1. Какие растения называют голосеменными?
2. В чем состоит главное отличие голосеменных растений от споровых?
3. Основные признаки голосеменных растений.
Тема. “Изучение внешнего вида хвойных растений”.
Цель: изучение внешнего вида побегов, шишек и семян хвойных.
Оборудование: лупа ручная, побеги сосны и ели, шишки сосны и ели, семена сосны и ели.
1. Рассмотрите внешний вид небольших веточек (побегов) сосны и ели. Укажите их основные отличия.
2. Изучите, как расположены хвоинки у этих растений. Найдите укороченные боковые побеги сосны, на которых находятся хвоинки. Сколько их на этих побегах?
3. Сравните хвоинки сосны и ели, их форму, размер. Зарисуйте хвоинки в их натуральную величину. Отметьте особенности хвоинок.
4. Рассмотрите шишки сосны и ели. Укажите их различия.
5. Найдите на чешуйках следы, оставшиеся от семян.
8. Рассмотрите семена хвойных. Проверьте их летучесть. Проследите, как падает вниз крылатое семя.
1 вариант описывает сосну.
Сравнительная характеристика сосны и ели.
| Основные признаки | Сосна обыкновенная | Ель обыкновенная |
| Характер хвои | Хвоинки длинные, 3-5см в длину расположены попарно на сильно укороченных побегах. | Хвоинки короткие (1,5-2 см), расположены поодиночке, густо покрывают побеги. |
| Шишки | Относительно округлые. | Более вытянутые. |
Где образуются семена у голосеменных растений?
Почему отдел получил название “голосеменные”?
Плодоносить сосны начинают на 15-30 году жизни. На верхушках молодых побегов сосны в конце весны – начале лета можно увидеть небольшие красноватые шишечки. Это молодые женские шишки. Шишки представляют собой видоизменнный побег. У шишки можно выделить стержень (или ось), на которой расположены чешуи – видоизменные листья. На верхней стороне каждой чешуи расположено по два семязачатка, в каждом из них образуется яйцеклетка.
Мужские шишки более мелкие, всего 1-2 см в длину, желтоватые, собраны в небольшие тесные группы. Мужские шишки расположены ниже женских на тех же или на других ветках. На нижней стороне чешуек шишки расположено по 2 пыльцевых мешочка, в которых созревает пыльца, из которой образуются спермии. Спермии у сосны – неподвижные клетки, без жгутиков. Каждая пылинка сосны имеет по два небольших пузырька, наполненных воздухом. Благодаря наличию этих пузырьков пыльца очень легкая и легко переносится ветром.
В чем биологический смысл расположения мужских шишек ниже, чем женских? (Приспособление к перекрестному опылению).
Пыльца разносится ветром и попадает на семязачатки, голо лежащие на чешуйках женских шишек. После опыления чешуйки смыкаются и склеиваются смолой: начинается подготовка к оплодотворению. Лишь через 13 месяцев после опыления происходит оплодотворение. Шишки и семена сосны созревают на второй год после опыления.
Слайд цикл развития сосны (Приложение)
После оплодотворения из зиготы развивается зародыш и формируются семена сосны. Через 1,5 года шишка сосны высыхает, трескается и семена высыпаются.
Семена голосеменных растений распространяются животными или ветром. Семена многих имеют особое пленчатое крылышко, способствующее перемещению их при помощи ветра.
При попадании семян в благоприятные условия они прорастают и дают начало новому организму.
Закрепление знаний и умений.
Значение голосеменных растений
Знакомство с некоторыми представителями хвойных.
(Это интересно – сообщения учащихся)
IV. Выводы
{SOURCE}
Загрузка...
