Жизненный цикл хвойных растений

Жизненный цикл голосеменных

Особенности жизненного цикла голосеменных мы рассмотрим на примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris). Сосна — крупное дерево, размножающееся семенами. Как известно, семена сосны и других хвойных образуются в шишках. Эти шишки и есть женские стробилы. Менее известны так называемые мужские шишки (стробилы), в которых созревает пыльца. Они появляются ранним летом и существуют весьма непродолжительное время.

Строение мужского стробила. Микроспорогенез и микрогаметогенез

На продольном срезе через мужскую шишку хорошо выделяется ось, к которой крепятся микроспорофиллы. В основании каждого из них размещаются гнезда двух крупных спорангиев (пыльцевых мешков). Гнезда микроспорангиев заполнены археспориальной тканью. Процесс микроспорогенеза состоит в том, что клетки археспориальной ткани делятся путем мейоза, в результате образуются тетрады гаплоидных микроспор. Каждая микроспора (пыльцевое зерно) имеет две оболочки: внутреннюю тонкую — интину и наружную, грубую и прочную — экзину. Характерной особенностью микроспор хвойных являются так называемые воздушные мешки, повышающие аэродинамические качества пыльцы, которая распространяется ветром.Гаплоидное ядро микроспоры начинает делиться обычным митотическим путем. В результате двух, следующих друг за другом митотических делений, образуется четыре клетки: две проталлиальные, антеридиальная и сифоногенная. Проталлиальные (греч. проталлиум — заросток) клетки являются рудиментом вегетативного тела заростка. Эти клетки существуют очень непродолжительное время и вскоре разрушаются.Из сифоногенной (греч. сифон — трубка) клетки развивается пыльцевая трубка. Все дальнейшие изменения происходят с антеридиальной клеткой. Она делится еще один раз и, в результате этого деления, появляются клетка-ножка и спермагенная клетка. Назначение клетки ножки не вполне понятно, а вот при делении спермагенной клетки образуется две мужские гаметы — спермии. На этом процесс микрогаметогенеза заканчивается.

Строение женского стробила. Мегаспорогенез и мегагаметогенез

Более знакомая вам женская шишка (стробил) также имеет ось, к которой крепятся чешуи двух типов: пленчатые кроющие чешуи, в пазухах которых развиваются крупные плодущие или семенные чешуи. В основании семенных чешуй размещается по два семязачатка. Оба процесса: мегаспорогенез и мегагаметогенез происходят в семязачатке. Процесс мегаспорогенеза организован очень просто: внутри нуцеллуса обособляется клетка археспория, которая и становится материнской клеткой мегаспор. В результате редукционного деления этой клетки образуется тетрада мегаспор, три из которых быстро погибают и идут на питание единственной оставшейся мегаспоре.Из гаплоидной мегаспоры вырастает женский гаметофит, который со временем занимает практически весь объем семени. По своей функциональной роли женский гаметофит является питательной тканью семени — эндоспермом. Необходимо подчеркнуть, что эндосперм голосеменных растений является гаплоидной тканью, в отличие от триплоидного эндосперма цветковых растений. На верхнем микропилярном полюсе гаметофита образуются два типичных архегония. В брюшке каждого из них находится крупная яйцеклетка. После формирования яйцеклетки женский гаметофит готов к оплодотворению. Оплодотворение совершается внутри семязачатка, при этом спермии по пыльцевой трубке проникают к архегониям и один из них сливается с яйцеклеткой. Вторая пара гамет обычно не дает зиготы. Такой тип оплодотворения называют сифоногамией. Из зиготы со временем развивается зародыш семени. Развитие зародыша — весьма сложный процесс, на деталях которого мы остановимся весьма поверхностно, поскольку это предмет особой дисциплины — биологии развития, которую вы будете изучать позже. При делении зиготы образуется две клетки: терминальная и базальная. Из терминальной клетки развивается так называемый подвесок, а из базальной — зародыш.

Источник

Жизненный цикл голосеменных

Жизненным циклом называется совокупность всех поколений, или фаз развития организма. Цикл развития голосеменных растений, как и у споровых, включает непохожие друг на друга поколения – спорофит и гаметофит. Жизненный цикл голосеменных имеет особенности, благодаря которым эти растения оказались более распространёнными на Земле, чем споровые растения.

Материал подготовлен совместно с учителем высшей категории, кандидатом биологических наук Факторович Лилией Витальевной.

Взрослое растение

Рассмотрим развитие голосеменных на примере сосны обыкновенной. Сосна – вечнозелёное дерево, обычно живущее 100–300 лет, но иногда доживающее и до 500–600.

Взрослое растение является спорофитом. Это значит, что на нём развиваются споры. Органы, в которых созревают споры, называются спорангиями и находятся в шишках.

Женские шишки первого года красного цвета, мужские – обычно жёлтые.
Мужской гаметофит сосны, – это пыльца, так как из её антеридиальной клетки образуются спермии (мужские гаметы).

Про такой гаметофит, сокращённый до одной клетки, говорят, что он сильно редуцирован. Мужской гаметофит, т.е. пыльца образуется из мужской споры, которая образуется в мужской шишке еще раньше.

Пыльцевые зерна или пыльца в мае и в начале июня высыпаются из мужских шишек и переносятся ветром на женские шишки. Пыльца очень многочисленна и легка, т. к. содержит воздухоносные клетки.

Женский гаметофит

Женские споры не вылетают из шишек, а прорастают там, где образовались, внутри спорангиев.

которые читают вместе с этой

Проросшая женская спора образует зародышевый мешок или семязачоток с двумя архегониями (органами, в которых развиваются яйцеклетки). Таким образом, заросток, – это гаметофит.

Заросток находится внутри спорангия (семязачатка), и является новым поколением сосны. Для будущего зародыша сосны он является материнским организмом.

Оплодотворение

В первый год оплодотворения не происходит, так как ни женские, ни мужские гаметы ещё не созрели. После опыления женские шишки закрываются и в течение года в них продолжается развитие гамет, как женских, так и мужских.

На следующий год, в закрытых женских шишках, которые уже одревеснели и позеленели, происходит оплодотворение: спермий соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу.

То, что гаметофит развивается не во внешней среде (как, например, у папоротников), а внутри спорофита, является особенностью голосеменных. Их яйцеклетка остаётся неподвижной клеткой, и от зарождения до оплодотворения находится внутри спорангия (семязачатка).

Сосна, в отличие от папоротников и мхов, не зависит от наличия воды для соединения гамет. Поэтому голосеменные более способны к заселению сухих мест.

Новый спорофит

Зигота – первая клетка спорофита. Она делится и из новых клеток формируется зародыш. Зародыш имеет зачаточные вегетативные органы – побег и корень. Вокруг зародыша откладываются питательные вещества и оболочки. Так в женской шишке образуется семя.

На третий год женские шишки становятся коричневыми и раскрываются. Созревшие семена высыпаются наружу. При прорастании семени появляется спорофит – молодая сосна.

Сравнение с другими отделами растений

По сравнению с цветковыми растениями, жизненный цикл сосны растянут, т. к. от опыления до созревания семени должно пройти два года.

В сравнении с хвощами и плаунами, наоборот – жизненный цикл проходит значительно быстрей.

В отличие от споровых растений, заросток находится в более выгодном положении, т. к. он защищён женской шишкой, и процесс оплодотворения не зависит от погодных условий.

Что мы узнали?

Жизненный цикл голосеменных растений сложный, т. к. включает в себя не похожие друг на друга поколения спорофита и гаметофита. Особенности жизненного цикла голосеменных позволяют им размножаться быстрее, чем споровые растения и заселять более сухие места.

Источник

Жизненный цикл голосемянных

В древности на нашей планете произрастало несоизмеримо большее количество голосеменных. Однако они не выжили в условиях конкуренции с другими типами растений.

Признаки голосемянных

Главными характеристиками и особенностями отдела биологи называют:

• большие размеры — в основном, голосеменные являются крупными деревьями, лианы и кустарники составляют немногочисленные исключения;
• отсутствие в древесине сосудов — она состоит из трахеид;
• опыление ветром;
• отсутствие плодов.

Важным признаком является отсутствие плодолистиков. Семена формируются в семяпочках, находящихся на поверхностях чешуек.

Листья большинства представителей отряда видоизменены. Они являют собой игольчатые образования — хвоинки, составляющие хвою. Хвоя способна сохраняться долгое время. К примеру, Сосна обыкновенная удерживает ее до 45 лет.

Описание жизненного цикла таких растений

Жизненный цикл голосеменных растений состоит из нескольких этапов, производящихся с определенной последовательностью:

• образование микроспор на спорофите в микроспорангиях родительских клеток;
• формирование пыльцевого зерна;
• перемещение пыльцевых зерен потоками воздуха;
• занесение пыльцы в женские шишки;
• опыление, смыкание шишки;
• разрыв оболочки зерна, появление пыльцевой трубки;
• образование зиготы, развитие зародыша.

Процесс созревания семян занимает более года. Шишки увеличиваются в размерах, чешуя раскрывается, семена оказываются на земле, прорастают во взрослое растение. Цикл замыкается.

Чередование поколений голосемянных растений

В схеме жизненного цикла выделяется два поколения:

Несмотря на постоянное чередование, преобладает именно половое поколение. В этот период происходит развитие и рост взрослого растения.

Голосеменные являются разноспоровыми, что сближает их с остальными семенными растениями. Мужские споры отличаются небольшими размерами. Женские больше и имеют более сложное строение.

Их особенности

Из-за присутствия в составе древесины трахеид, а также из-за отсутствия сосудов и либриформ она обладает высокой механической прочностью. В коре и древесине прослеживаются заполненные смолой каналы.

Еще одна особенность, отличающая голосеменные от мхов и папоротников — отсутствие потребности в воде в период размножения. Растения довольствуются лишь помощью ветра, легко переносят жару, холод и засуху. А в их семенах содержится большой объем питательных веществ.

Большинство голосеменных растений вечнозеленые, предпочитают наземный образ жизни. У них всегда есть листья, корень и стебель. И они долгожители.

Учитель непонятно объясняет предмет?

Источник