Схема життєвого циклу сосни звичайної

Додати в обране

Facebook Telegram

42 лайка

Сосна звичайна є одним з найвідоміших представників Голонасінних рослин. Існує велика кількість різних видів цього дерева, які зустрічаються переважно на території Росії, Європи і Північної Америки, а життєвий цикл сосни складається з декількох фаз. Докладна ботанічна характеристика дерева і опис усіх етапів його розвитку представлено далі у статті.

Біологічне опис сосни

Сосна належить до царства Рослини, відділу Хвойні і родини Соснові. Вона володіє характерним ароматом і є вічнозеленим деревом, яке особливо активно росте у висоту протягом одного століття.

Ботанічний опис сосни:

1. Дерево досягає висоти 35-40 м, але деякі екземпляри можуть вирости до 50 м.
2. Соснові корені відрізняються пластичністю. У сухому грунті вони можуть йти в ґрунт на глибину до 8 м, а в умовах підвищеної вологості розташовуються паралельно поверхні землі в радіусі 10 м від стовбура дерева.
3. Діаметр прямого стовбура сосни становить 0,6–1,2 м. Верхня його частина розгалужена.
4. Поверхню нижньої частини стовбура покрита коричневою корою з дрібними тріщинами. На верхній частині дерева кора тонка і забарвлена в світло-коричневий колір.
5. Гілки сосни утворюють товсту крону, що має форму конуса.
6. Бічні пагони дерева густо усіяні загостреними зеленими голками, які є заміною листя. Вони щільні і мають довжину до 7 см і розташовуються попарно.
7. Плід смереки — шишка, дозріває на другий рік після появи. Вона має форму конуса, діаметр якого становить близько 2-4 див.

Етапи життєвого циклу

Кожна сосна проходить повний життєвий цикл, який починається з насіння і закінчується дорослим деревом. В процесі такого розвитку, з насіння спочатку утворюється проросток, який через 2-3 роки стає молодим деревом, що росте у висоту на протязі багатьох років.

Щоб забезпечити подальше розмноження, щорічно на сосні шишки утворюються з пилком і насінними зачатками. В результаті запилення відбувається запліднення, яке завершується утворенням нової порції насіннєвого матеріалу і весь цикл сосни повторюється спочатку. Кожен етап цього процесу детально описано далі в статті.

Насіння

Насіння сосни знаходяться всередині жіночих шишок і дозрівають протягом 20 місяців після запилення. З їх допомогою відбувається розмноження дерева.

Основні характеристики насіння сосни:

• мають округло-видовженої форми;
• досягають діаметра 4-5 мм;
• зовні покриті щільною чорною оболонкою;
• мають «крило» — перетинчастий виріст довжиною до 2 див.

Проросток

Потрапляючи в грунт, дозрілі насіння проростає з настанням весняного тепла, даючи життя новому дереву. Спочатку з насіння утворюється проросток.

Етапи його розвитку перераховані нижче:

1. Потрапило в землю насіння сосни активно вбирає воду і набухає.
2. Зовнішня шкірка розривається, а знаходиться на нижній частині насіння зародок кореня спрямовується в бік грунту.
3. Зародковий пагін починає збільшуватися. В результаті цього перебувають на його верхівці, сім'ядолі піднімаються над поверхнею ґрунту.
4. Залишився в насінні запас поживних речовин повністю витрачається на ріст і розвиток молодого проростка.
5. Формується вертикальний молодий пагін з молодими голкоподібними листами, розташованими по спіралі.
6. Після досягнення дворічного віку на пагонах розсади можна помітити дрібні безбарвні лусочки. В їх пазухах формуються вкорочені пагони, на яких росте по дві хвоїни. Така будова характерна і для дорослих екземплярів сосни.

Шишки

Навесні на дорослому деревині утворюються шишки: жіночі і чоловічі. Вони відрізняються один від одного зовнішнім виглядом і містять особливі органи, які виробляють спори, — спорангії. Тут протікає формування жіночих і чоловічих суперечка, що приймають надалі участь у процесі запліднення. Опис кожного виду соснових шишок представлено нижче.

1 - гілка з шишкою і зборами микростробилов; 2 - молода шишка; 3 - зріла шишка; 4 - насіння; 5 - гілка з молодими пагонами.

Жіночі

Друга назва жіночих соснових шишок — макростробилы. Вони ростуть групами по 2-3 шт. у верхній частині гілок або по одинці і містять жіночі спори, які залишаються всередині після запліднення, утворюючи насіння.

Докладний опис жіночих шишок сосни представлено нижче:

1. Форма макростробилы конусовидна, а її довжина становить близько 3-7 див.
2. Кожна шишка має вісь, навколо якої знаходяться лусочки двох видів — покривні і насінні. Вони називаються мегаспорофиллами і розташовані по спіралі.
3. На зовнішній поверхні широких насіннєвих лусочок (біля основи) розташована пара насіннєвих зачатків. Зверху вони прикриті більш дрібними покривними лусками.
4. Кожний насінний зачаток складається з нуцеллуса (мегаспорогенной тканини) і покривної тканини (интегумента).
5. На верхньому краю насіннєвого зачатка знаходиться микропиле — невеликий отвір, призначене для проходження чоловічий пилку.
6. протягом першого року жіночі шишки пофарбовані в червоний колір, а на другий рік стають зеленими. До моменту дозрівання і викиду насіння шишки стають бурими і опадають з дерева.

Чоловічі

Чоловічі шишки розташовані переважно біля основи молодих пагонів сосни і називаються стробилами. Усередині них міститься пилок, яка використовується для запліднення.

Опис чоловічих шишок представлено нижче:

1. чоловічий стробил (микростробил — втеча з спорангиями) у формі колоска забарвлений в жовтий колір, його розміри становлять 8-12 мм
2. Чоловіча шишка являє собою вісь, навколо якої по спіралі розташовуються микроспорофиллы (спороносні листки).
3. На нижній частині поверхні кожного микроспорофилла знаходиться пара особливих камер з пилком — мікроспорангії.
4. Всередині пилкових камер містяться мікроспори. В результаті процесу мітозу (непрямого поділу) вони утворюють пилок.
5. Кожне окреме пыльцевое зерно складається з чотирьох клітин — вегетативної, генеративної та двох проталлиальных. Останні потрібні виключно для розвитку вегетативної і генеративної клітин, тому зникають після того, як віддадуть свій ресурс.
6. Клітина пилку містить дві оболонки. Внутрішня — більш тонка і називається интиной, а щільний зовнішній покрив виконує захисну функцію і називається экзиной.
7. На кожному пилкової зерні присутні повітряні мішки. Вони полегшують перенесення пилку вітром і являють собою здуття, утворені в місцях, де экзина клітини відокремлена від интины.

Запилення і запліднення

Процес запилення протікає в травні. При цьому в мікроспорангіями чоловічих шишок дозріває пилок, а луски жіночих шишок широко відкриваються, готуючись прийняти її.

Процес запилення складається з таких етапів:

1. Коли пилок на чоловічих шишках дозріла, мікроспорангії лопаються і пилкові зерна висипаються назовні.
2. Вітер легко розносить пилкові зерна, в результаті чого частина з них потрапляє між лускою жіночих шишок.
3. З микропиле жіночої шишки виділяється особлива клейка рідина. Потрапили між лусками пилкові зерна прилипають до неї і затягуються в нуцеллус в результаті підсихання рідини.
4. Микропиле змикається, а всі луски жіночої шишки щільно прилягають один до одного. Для забезпечення високої герметичності поверхню макростробилы при цьому заливається смолою.

1 – жіноча шишка; 2 – насіннєва луска з двома семязачатками; 3 – микропиле; 4 – мегаспоры; 5 – нуцеллус семязачатка; 6 – интегумент, один листочок; 7 – нуцеллус, утворює перисперм; 8 – архегоний; 9 – первинний ендосперм; 10 – чоловіча шишка; 11 – микроспорофилл з двома микроспорангиями; 12 – антеридиальная клітина; 13 – сифоногенная клітка, клітина трубки; 14 – ядро спермагенной клітини; 15 – ядро клітини-ніжки; 16 – клітина трубки; 17 – зародок насінини; 18 – первинний ендосперм; 19 – насіннєва шкірка; 20 – шишка, вік якої один рік; 21 – шишка, вік якої – два роки.

Після потрапляння пыльцевого зерна на нуцеллус починається процес проростання вегетативної клітини з утворенням пилкової трубки. При цьому генеративна клітина пилку переміщається всередину вегетативної і повільно вростає в нуцеллус протягом одного календарного року.

Опис всіх підготовчих стадій, а також схема процесу запліднення представлені нижче:

1. Через 30 днів після запилення відбувається поділ археспориальной клітини нуцеллуса.
2. Утворюються 4 мегаспоры, з яких виживає тільки одна, розташована на самому великій відстані від микропиле.
3. Залишилася мегаспора починає зростати через 6 місяців після запилення. При цьому кількість ядер в результаті мітотичного поділу збільшується до 2 000 штук.
4. Через 13 місяців після запилення всередині мегаспоры утворюються клітинні стінки. Відбувається цитокинез — кожна з утворених ядер локалізується в окремій клітці.
5. В результаті цитокинеза формується особлива гаплоїдна тканина — ендосперм. Ще через 2 місяці з його клітин, розташованих біля микропиле, формується 2-3 архегония, які містять всередині однієї жіночої яйцеклітини.
6. Ендосперм і архегонии утворюють заросток (жіночий гаметофит). До моменту його утворення пилкова трубка досягає нуцеллуса і проникає в один з архегониев з яйцеклітиною.
7. Усередині пилкової трубки відбувається поділ генеративної клітини на стерильну і сперматогенную (клітину тіла).
8. Клітина тіла ділиться на пару сперміїв, які в сукупності з пилковою трубкою утворюють чоловічий гаметофит.
9. В результаті проникнення пилкової трубки всередину архегония відбувається руйнування клітинної стінки. При цьому відбувається запліднення — один з сперміїв з'єднується з яйцеклітиною та утворює зиготу, а другий гине.

Дозрівання жіночої шишки

Після запліднення починається процес дозрівання жіночої шишки. Цей процес закінчується формуванням насіння і триває півроку з моменту запліднення.

Дозрівання шишки складається з таких етапів:

1. В процесі ділення заплідненої зиготи формується зародок, що має зародкові органи — корінь і пагін. На верхівці останнього розташовані дрібні сім'ядолі, що є зачатками майбутніх листя.
2. В якості живильної оболонки, необхідної для розвитку зародка, використовується ендосперм.
3. Відбувається формування зовнішньої оболонки насіння з покривної тканини насіннєвого зачатка.
4. У кінці зими шишки розкриваються і насіння вільно висіваються назовні, разносясь на великі відстані разом з вітром. Дозрілі шишки осипаються на землю.

Життя кожної сосни починається з дрібного насіння, що проросло на ґрунті. Після цього дерево росте протягом багатьох років, утворюючи щорічно нові порції шишок. Складний процес запліднення і дозрівання насіння триває на протязі 20 місяців з моменту запилення, забезпечуючи подальше поширення сосни по навколишньої території.