Описание жизненного цикла голосеменных растений

Жизненный цикл голосеменных растений Биология

Цикл жизни организма представляет собой совокупность всех фаз (поколений) его развития. Предками современных голосеменных являются семенные папоротники. Эти растительные организмы вымерли в ходе эволюции. Аналогично споровым, жизненный цикл голосеменных растений состоит из двух стадий, имеющих серьезные отличия друг от друга — спорофита и гаметофита. Однако благодаря некоторым особенностям цикла развития, они стали более распространенными.

Характерные черты

Современные голосеменные представлены только кустарниками и древесными формами. Одним из признаков принадлежности растения к этому виду являются видоизмененные листочки — хвоинки. У некоторых голосеменных они сохраняются на протяжении длительного времени. Например, хвоинки сосны обыкновенной живут до 45 лет. Некоторые голосеменные обновляют их ежегодно — лиственница.

Древесина хвойных растений отличается высоким показателем механической прочности. Этот факт связан с двумя особенностями ее строения:

  • основу древесины составляют трахеиды;
  • паренхима развита очень слабо.

В коре и древесине присутствуют каналы со смолой

В коре и древесине присутствуют каналы со смолой. Однако некоторые голосеменные не способны производить это вещество, например, гингко. О значении хвойных для человека говорит тот факт, что несколько столетий назад на территории Российской империи создавались и охранялись корабельные рощи. Из древесины сосны в те времена делали мачты для судов.

Свое название голосеменные получила из-за особенностей расположения семян. Они располагаются открыто. У этих растений нет специальных вместилищ для семечек, а также отсутствует завязь. Благодаря этому они занимают более высокий уровень в иерархии растительных организмов в сравнении с высшими споровыми.

Кроме этого, в схеме цикла развития сосны, как и других голосеменных, отсутствует вода. Дело в том, что процесс опыления у них протекает благодаря ветру. В отличие от споровых, им для размножения не требуется вода, что и позволило голосеменным приспособиться к различным условиям жизни, включая даже засушливые регионы планеты.

Жизненный цикл

Цикл развития голосеменных состоит из чередования бесполой фазы (спорофита) и половой (гаметофита). Доминантное положение в нем занимает первый. Голосеменные являются разноспоровыми, как и другие семенные растительные организмы. Они способны создавать два типа спор:

  • женские (мегаспоры);
  • мужские (микроспоры).

Все они производятся в спорангиях, которые расположены на спорофиллах, объединенных в шишечки (стробилы).

Образование мужских спор

В конце весны в основании молодых побегов появляются мужские шишечки. Они имеют желтый оттенок и небольшие размеры. Чешуйки стробил являются микроспорофиллами — они гомологичны тычинкам и прикреплены к оси каждой шишечки спирально. В их нижней части расположены 2 пыльцевых мешочка — микроспорангии.

В микроспорангиях из материнской клеточки методом мейоза образуются 4 микроспоры, имеющих следующее элементы:

  • наружную оболочку — экзину;
  • внутреннюю оболочку — интину;
  • 2 воздухоносных мешочка.

Мужские шишки

Воздушные мешочки появляются благодаря отслоению внешней оболочки от внутренней. В результате между ними формируется полость. Оставаясь в спорангии, микроспора делится и превращается в заросток.

В процессе деления ядра микроспоры формируется две клеточки. Одна из них (протоллиальная) быстро погибает. Ученые пока не установили ее функцию.

Из второй клетки методом митоза создается еще 2 клеточки:

  • антеридиальная — из нее затем формируются спермии (мужские половые клетки);
  • вегетативная — отличается большими размерами и предназначенная для создания пыльцевой трубки.

У гаметофита мужского типа отсутствуют антеридии. Он создается внутри микроспоры. У голосеменных мужским гаметофитом является пыльцевое зерно. Совокупность этих элементов называется пыльца. После нарушения целостности микроспорангия (пыльцевого мешка), пыльца попадает во внешнюю среду и оказывается на женских шишечках. Благодаря этому происходит их опыление. Дальнейшее развитие гаметофита мужского типа протекает внутри семязачатка.

Женские гаметофиты

Гаметофиты женского типа появляются на тех же деревьях, где находятся мужские. Они располагаются на верхушках молодых побегов и имеют красноватый оттенок. Женские стробилы состоят из стержня, на котором находится 2 чешуйки:

  • семенная;
  • кроющая.

Женские и мужские шишки на сосне

На верхней части семенной расположено два семязачатка. В женских гаметофитах каждая чешуйка является гомологом всей шишечки мужского типа. Семязачаток состоит из нескольких элементов:

  • фуникулуса — соединяет семязачаток с семенными чешуйками;
  • нуцеллуса — центральный отдел семяпочки;
  • интегумента — оболочка семяпочки, формирующаяся из нуцеллуса и в созревшем семени превращающаяся в семенную кожуру.

Рядом с вершиной интегумента находится пыльцевход или микропиле. Именно через него после завершения процесса оплодотворения пыльцевая трубка проникает центральный отдел семяпочки. На микропиле образуется жидкость, имеющая густую консистенцию. После подсыхания она затягивает в семязачаток осевшую пыльцу.

Процесс развития

На первом этапе в микроспорангиях создаются микроспоры, которые затем превращаются в пыльцевые зерна. Благодаря ветру они оказываются на женских шишечках и улавливаются особой жидкостью, находящейся на микропиле. С ее помощью пыльцевые зерна проникают в нуцеллус. Как только процесс опыления завершается, микропиле зарастает, а чешуйки закрываются и запечатываются смолой.

Однако процесс оплодотворения у сосны начинается лишь через 13 месяцев после опыления. На этом временном отрезке создается эндосперм, и размеры женской шишечки увеличиваются примерно на 4 см. Кроме этого, они меняют цвет на зеленый. Описание дальнейшего процесса развития сосны имеет следующий вид:

Шишки на сосне

  • Попав на мегаспорангии, целостность наружной оболочки пыльцевого зерна нарушается.
  • Из вегетативной клеточки начинает прорастать пыльцевая трубка.
  • Одновременно с этим протекает процесс деления антеридиальной клетки на спермагенную и клетку-ножку.
  • С помощью пыльцевой трубки спермагенная клеточка проникает в архегоний и делится на 2 спермия. Один из них погибает, а второй объединяется с яйцеклеткой.
  • Благодаря их слиянию происходит образование зиготы, из которой затем формируется и развивается зародыш.

Полное созревание семян сосны обыкновенной происходит лишь осенью на второй год с момента опыления. Женские шишечки снова увеличиваются в размерах, а их цвет меняется на серый. Когда семена полностью созрели, чешуйки шишки раскрываются. Семечки попадают в почву и прорастают во взрослое растение.

В сравнении с покрытосеменной флорой жизненный цикл голосеменных существенно увеличен. Однако он протекает быстрее хвощей и плаунов. У голосеменных заросток надежно защищен от погодных факторов. Это весьма серьезное преимущество перед споровыми растениями.

Автор статьи
Алексей Гузанов
Репетитор, закончил Куровскую гимназию, которая входит в топ-100 школ Московской области, с золотой медалью. Являюсь победителем олимпиад по математике и информатике. Успешно сдал ЕГЭ на высокие баллы.
Задать вопрос
Оцените статью
Na5.club
Добавить комментарий

89 − = 83

Adblock
detector