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. Детальна ботанічна характеристика дерева і опис всіх етапів його розвитку представлено далі в статті.
Біологічна опис сосни
Сосна належить до царства Рослини, відділу Хвойні і сімейства Соснові. Вона має характерний ароматом і є вічнозеленим деревом, яке особливо активно росте у висоту протягом одного століття.
Чи знаєте ви? Деревина сосни використовується не тільки в деревообробної промисловості. З неї також виготовляють замінник натуральної шкіри і штучний шовк.
Ботанічний опис сосни:
- Дерево досягає висоти 35-40 м, але деякі екземпляри можуть вирости і до 50 м.
- Соснові коріння відрізняються пластичністю. У сухому грунті вони можуть йти в грунт на глибину до 8 м, а в умовах підвищеної вологості розташовуються паралельно поверхні землі в радіусі 10 м від стовбура дерева.
- Діаметр прямого стовбура сосни становить 0,6-1,2 м. Верхня його частина розгалужена.
- Поверхня нижньої частини стовбура покрита коричневою корою з дрібними тріщинами. На верхній частині дерева кора тонша і забарвлена в світло-коричневий колір.
- Гілки сосни утворюють товсту крону, що має форму конуса.
- Бічні пагони дерева густо усіяні загостреними зеленими голками, які є заміною листя. Вони щільні і мають довжину до 7 см і розташовуються попарно.
- Плід сосни - шишка, яка дозріває на другий рік після появи. Вона має форму конуса, діаметр якого становить близько 2-4 см.
Етапи життєвого циклу
Кожна сосна проходить повний життєвий цикл, який починається з насіння і закінчується дорослим деревом. У процесі такого розвитку з насіння спочатку утворюється проросток, який через 2-3 роки стає молодим деревом, що росте в висоту на протязі багатьох років.
Щоб забезпечити подальше розмноження, щорічно на сосні утворюються шишки з пилком і насіннєвими зачатками. В результаті запилення відбувається запліднення, яке завершується утворенням нової порції насіннєвого матеріалу і весь цикл сосни повторюється спочатку. Кожен етап цього процесу детально описаний далі в статті.
Насіння
Насіння сосни знаходяться всередині жіночих шишок і дозрівають протягом 20 місяців після запилення. З їх допомогою відбувається розмноження дерева.
Важливо! Насіннєвий матеріал сосни зберігає схожість протягом 7 років. Найкраще він проростає на помірно вологої та родючості грунту.
Основні характеристики насіння сосни:
- мають округло-подовжену форму;
- досягають діаметра 4-5 мм;
- зовні покриті щільною чорною оболонкою;
- мають «крило» - перетинчастий виріст довжиною до 2 см.
Проросток
Потрапляючи в грунт, дозрілі насіння проростає з настанням весняного тепла, даючи життя новому дереву. Спочатку з насіння утворюється проросток.
Чи знаєте ви? Самим високорослим представником соснових дерев є сосна Ламберта. Ці дерева можуть досягати висоти 70 м і ростуть на території США і Канади.
Етапи його розвитку перераховані нижче:
- Потрапило в землю насіння сосни активно вбирає воду і набухає.
- Зовнішня шкірка розривається, а знаходиться на нижній частині насіння зачаток кореня направляється в сторону грунту.
- Зародковий втеча починає подовжуватися. В результаті цього, що знаходяться на його верхівці, сім'ядолі піднімають над поверхнею грунту.
- Що залишився в сім'ї запас поживних речовин повністю витрачається на ріст і розвиток молодого проростка.
- Формується вертикальний молодий пагін з молодими голкоподібними листами, розташованими по спіралі.
- Після досягнення дворічного віку на пагонах сеянца можна помітити дрібні безбарвні лусочки. У їх пазухах формуються вкорочені пагони, на яких росте по дві хвоїнки. Така будова характерно і для дорослих екземплярів сосни.
Шишки
Навесні на дорослому дереві утворюються шишки: жіночі і чоловічі. Вони відрізняються один від одного зовнішнім виглядом і містять особливі органи, що проводять суперечки, - спорангії. Тут протікає формування жіночих і чоловічих суперечка, що приймають в подальшому участь в процесі запліднення. Опис кожного виду соснових шишок представлено нижче.
1 - гілка з шишкою та зборами микростробилов; 2 - молода шишка; 3 - зріла шишка; 4 - насіння; 5 - гілка з молодими пагонами.
Жіночі
Друга назва жіночих соснових шишок - макростробіли. Вони ростуть групами по 2-3 шт. у верхній частині гілок або поодинці і містять жіночі суперечки, які залишаються всередині після запліднення, утворюючи насіння.
Детальний опис жіночих шишок сосни представлено нижче:
- Форма макростробіли конусоподібна, а її довжина становить близько 3-7 см.
- Кожна шишка має вісь, навколо якої знаходяться лусочки двох видів - покривні і насіннєві. Вони називаються мегаспорофілли і розташовані по спіралі.
- На зовнішній поверхні широких насіннєвих лусочок (біля основи) розташована пара насіннєвих зачатків. Зверху вони прикриті дрібнішими покривними лусками.
- Кожен насіннєвий зачаток складається з нуцеллуса (мегаспорогенной тканини) і покривної тканини (интегумента).
- На верхньому краю насіннєвого зачатка знаходиться микропиле - невеликий отвір, призначене для проходження чоловічий пилку.
- 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 обпадають з дерева.
Чоловічі
Чоловічі шишки розташовані переважно біля основи молодих пагонів сосни і називаються стробилами. Усередині них міститься пилок, яка використовується для запліднення.
Важливо! Сосна починає плодоносити з 15-річного віку. Рясні врожаї шишок спостерігаються кожні 5-7 років.
Опис чоловічих шишок представлено нижче:
- чоловічий стробіл (мікростробіл - втеча з спорангіями) в формі колоска забарвлений в жовтий колір, його розміри складають 8-12 мм.
- Чоловіча шишка являє собою вісь, навколо якої по спіралі розташовуються мікроспорофілли (спороносні листя).
- На нижній частині поверхні кожного Мікроспорофілли знаходиться пара особливих камер з пилком - мікроспорангіі.
- Усередині пилкових камер містяться мікроспори. В результаті процесу мітозу (непрямого поділу) вони утворюють пилок.
- Кожне окреме пилкові зерно складається з чотирьох клітин - вегетативної, генеративної і двох проталліальной. Останні потрібні виключно для розвитку вегетативної та генеративної клітин, тому зникають після того, як віддадуть свій ресурс.
- Клітка пилку містить дві оболонки. Внутрішня - тонша і називається інтіна, а щільний зовнішній покрив виконує захисну функцію і називається Екзіна.
- На кожному пилкової зерні присутні повітряні мішки. Вони полегшують перенесення пилку вітром і є здуття, утворені в місцях, де Екзіна клітини відокремлена від інтіни.
Запилення і запліднення
Процес запилення протікає в травні. При цьому в мікроспорангіях чоловічих шишок дозріває пилок, а луски жіночих шишок широко відкриваються, готуючись прийняти її.
Чи знаєте ви? Найдовші голки у болотної сосни. Довжина хвої у цього дерева може досягати 45 см.
Процес запилення складається з таких етапів:
- Коли пилок в чоловічих шишках дозріла, мікроспорангіі лопаються і пилкові зерна висипаються назовні.
- Вітер легко розносить пилкові зерна, в результаті чого частина з них потрапляє між лускою жіночих шишок.
- З микропиле жіночої шишки виділяється особлива клейка рідина. Потрапили між лусками пилкові зерна прилипають до неї і затягуються в нуцеллус в результаті підсихання рідини.
- Мікропіле змикається, а все луски жіночої шишки щільно прилягають один до одного. Для забезпечення високої герметичності поверхню макростробіли при цьому заливається смолою.
1 - жіноча шишка; 2 - насіннєва луска з двома семязачатками; 3 - микропиле; 4 - мегаспори; 5 - нуцеллус семязачатка; 6 - интегумент, один листочок; 7 - нуцеллус, який утворює перисперм; 8 - архегоний; 9 - первинний ендосперм; 10 - чоловіча шишка; 11 - Мікроспорофілли з двома мікроспорангіями; 12 - антерідіальной клітина; 13 - сіфоногенная клітина, клітина трубки; 14 - ядро спермагенной клітини; 15 - ядро клітини-ніжки; 16 - клітина трубки; 17 - зародок насіння; 18 - первинний ендосперм; 19 - насіннєва шкірка; 20 - шишка, вік якої один рік; 21 - шишка, вік якої - два роки.
Після потрапляння пилкового зерна на нуцеллус починається процес проростання вегетативної клітини з утворенням пилкової трубки. При цьому генеративних 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:
- Через 30 днів після запилення відбувається розподіл археспоріальной клітини нуцеллуса.
- Утворюються 4 мегаспори, з яких виживає тільки одна, розташована на найбільшому відстані від микропиле.
- Частина, що залишилася мегаспора починає рости через 6 місяців після запилення. При цьому кількість її ядер в результаті мітотичного поділу збільшується до 2 000 штук.
- Через 13 місяців після запилення всередині мегаспори утворюються клітинні стінки. Відбувається цитокинез - кожне з утворених ядер локалізується в окремій клітці.
- В результаті цітокінеза формується особлива гаплоидная тканину - ендосперм. Ще через 2 місяці з його клітин, розташованих біля микропиле, формується 2-3 архегония, які містять всередині по одній жіночій яйцеклітині.
- Ендосперм і архегонії утворюють заросток (жіночий гаметофіт). До моменту його утворення пилкова трубка досягає нуцеллуса і проникає в один з архегониев з яйцеклітиною.
- Усередині пилкової трубки відбувається розподіл генеративної клітини на стерильну і сперматогенного (клітину тіла).
- Клітка тіла ділиться на пару сперміїв, які в сукупності з пилкової трубкою утворюють чоловічий гаметофіт.
- В результаті проникнення пилкової трубки всередину архегония відбувається руйнування клітинної стінки. При цьому відбувається запліднення - один з сперміїв зливається з яйцеклітиною і утворює зиготу, а другий гине.
Важливо! Тривалість процесу запилення залежить від погодних умов. При достатній кількості сонця пилок повністю розлітається за 3-4 дня, а під час дощу цей процес займає не менше тижня.
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:
- У процесі поділу заплідненої зиготи формується зародок, що має зародкові органи - корінь і пагін. На верхівці останнього розташовані дрібні сім'ядолі, які є зачатками майбутніх листя.
- В якості поживного оболонки, необхідної для розвитку зародка, використовується ендосперм.
- Відбувається формування зовнішньої оболонки насіння з покривної тканини насіннєвого зачатка.
- В кінці зими шишки розкриваються і насіння вільно висіваються назовні, розносячись на великі відстані разом з ветром.Созревшіе шишки обсипаються на землю.
Життя кожної сосни починається з дрібного насіння, пророслого в грунті. Після цього дерево росте протягом багатьох років, утворюючи щорічно нові порції шишок. Складний процес запліднення і дозрівання насіння триває протягом 20 місяців з моменту запилення, забезпечуючи подальше поширення сосни по навколишньої території.