какое размножение характерно для хвойных растений

Размножение представителей отдела Голосеменные

Урок 18. Биология. Сложные вопросы. Ботаника

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Размножение представителей отдела Голосеменные»

Отдел Голосеменные относится к высшим семенным растениям.

Главная особенность семенных растений – это их размножение семенами.

Семя – это маленькое растение, имеющее все главные вегетативные органы, снабжённое запасом питательных веществ и надёжно защищённое собственной оболочкой.

Количество семян значительно меньше, чем количество спор, но большая их часть продолжает развиваться, потому что, будучи защищёнными оболочками, они способны переживать неблагоприятные условия часто довольно долго, а при наступлении необходимых перемен очень быстро прорастают и развиваются в самостоятельное растение.

У подавляющего большинства хвойных семена образуются в шишках.

У голосеменных растений семена развиваются после оплодотворения на поверхности семенных чешуй шишек (у хвойных), либо на вегетативных органах растения (у всех голосеменных, кроме хвойных).

Семя состоит из диплоидного зародыша, семенной кожуры и гаплоидного эндосперма, выполняющего функцию питания зародыша.

Семя развивается из семяпочки после оплодотворения находящейся там яйцеклетки. У семенных растений осуществляется внутреннее оплодотворение, это позволяет им обойтись без воды.

С особенностями семенного размножения принято знакомиться на примере наиболее широко распространённого хвойного растения – сосны обыкновенной.

Растущая в сосновом бору сосна обычно начинает образовывать семена на 35–40-м году жизни. У стоящих поодиночке хорошо освещённых деревьев процесс размножения начинается лет на двадцать раньше.

Сосна – это разноспоровое однодомное растение, то есть микро- и мегаспоры образуются на одном растении.

Микро- и мегаспорангии образуются в шишках.

Шишки, в которых формируются микроспорангии, представляют собой стробилы – видоизменённые укороченные побеги.

Стробилы, в которых образуются микроспорангии, называют микростробилами или мужскими шишками. Они обычно располагаются в нижней части растения компактными группами – сошишиями.

Мегаспорангии находятся в женских шишках (мегастробилах), которые образуются по одной-две на верхушках удлинённых побегов сосны – ауксибластов. В отличие от мужских женские шишки обычно формируются в верхней части кроны дерева, что позволяет избежать самоопыления.

Рассмотрим строение микро- и мегаспорангиев.

Мегаспорангий с окружающим его интегументом мы называем семязачатком или семяпочкой. Это действительно зачаток семени (его «почка»), из которого после оплодотворения развивается семя.

Мегаспорангий голосеменных развивается внутри семязачатка и никогда его не покидает. Семязачатки лежат голо, они ничем не покрыты, что и дало название всему отделу.

Семязачаток, или семяпочка, – это образование у семенных растений, из которого (обычно после оплодотворения) развивается семя. Представляет собой женский спорангий (мегаспорангий) семенных растений.

Итак, семязачаток представляет собой мегаспорангий, окружённый покровом – интегументом. У семенных растений мегаспорангий называют нуцеллусом. Интегумент образуется из основания нуцеллуса и постепенно обрастает его снизу вверх, оставляя на верхушке отверстие – пыльцевход, или микропиле.

В центральной части семяпочки (нуцеллусе) находится мегаспороцит – это материнская диплоидная клетка мегаспор, из которой после опыления и последующего деления мейоза, образуется четыре мегаспоры.

Впоследствии три из них гибнут, а из одной мегаспоры формируется женский гаметофит. У цветковых он называется зародышевым мешком, у голосеменных его иногда называют первичным эндоспермом, так как в зрелом семени в нём запасаются питательные вещества. Снаружи семяпочка прикреплена семяножкой к плаценте.

От стебля микростробила отходят многочисленные микроспорофиллы, на нижней стороне которых образуется по два микроспорангия.

Микроспорангий – это многоклеточный орган, в котором развиваются микроспоры, или пыльцевые зёрна.

Находящиеся в микроспорангиях клетки спорогенной ткани делятся мейозом, образуя тетрады микроспор. Каждая микроспора защищена двумя оболочками: внешней (очень плотной и прочной экзиной) и внутренней (тонкой интиной). У сосны, как и у многих хвойных, экзина местами отстаёт от интины, образуя два воздушных мешка, что значительно увеличивает её поверхность и способствует переносу её ветром.

Из микроспор в микроспорангиях начинают развиваться мужские гаметофиты, которые настолько малы, что даже не выходят за пределы оболочки микроспоры.

После первого митотического деления образуются две клетки – маленькая и большая. Та, которая меньше, ещё раз делится митозом, в результате чего возникают две маленькие клетки – проталлиальные (таллом заростка), которые быстро отмирают и разрушаются. Образовавшаяся после первого деления крупная клетка тоже делится митозом, образуя небольшую – (антеридиальную) и крупную (сифоногенную)клетку, или клетку-трубку, из которой впоследствии развивается пыльцевая трубка, доставляющая мужские гаметы к яйцеклетке.

На этой стадии развития двухклеточные мужские гаметофиты называют пылинками (в совокупности – пыльцой).

В конце мая – начале июня стенки микроспорангиев лопаются и высыпающиеся пылинки уносятся ветром. Пыльцы образуется так много, что она не только попадает на женские шишки, но и покрывает все вокруг. Столь большое количество пыльцы необходимо для её гарантированного попадания в находящиеся в женских шишках семязачатки. После высыпания пыльцы из микроспорангиев мужские шишки быстро засыхают и опадают.

Как мы уже говорили, мегаспорангии находятся в женских шишках (мегастробилах), которые образуются по одной-две на верхушках удлинённых побегов сосны.

От каждого узла стебля женской шишки отходят две чешуи. Нижняя – кроющая чешуя – представляет собой видоизменённый лист, а располагающаяся в её пазухе семенная чешуя – трёхметамерный боковой побег.

У сосны кроющая и семенная чешуя срастаются, образуя так называемую простую чешую, на верхней стороне которой развиваются два семязачатка. Семязачатки ничем не защищены (лежат открыто, голо), также открыто будут лежать на чешуе и сформировавшиеся из них семена.

Как мы уже говорили, семязачаток представляет собой мегаспорангий, окружённый покровом – интегументом. У семенных растений мегаспорангий называют нуцеллусом. Интегумент образуется из основания нуцеллуса и постепенно обрастает его снизу-вверх, оставляя на верхушке отверстие – пыльцевход, или микропиле.

Во время распространения пыльцы (конец мая – начало июня) чешуи женской шишки раздвигаются. А приносимые ветром пылинки прилипают к капле клейкой жидкости, выделяющейся из микропиле.

При её подсыхании пылинки затягиваются через микропиле в пыльцевую камеру. Так происходит процесс опыления. После этого чешуи шишки смыкаются и остаются плотно сжатыми до созревания семян.

Ткани чешуй постепенно одревесневают. Обратите внимание, что при опылении в пылинках (мужских гаметофитах) ещё нет мужских гамет, а в нуцеллусе – женского гаметофита. Лишь через несколько недель после опыления одна из клеток нуцеллуса, находящаяся недалеко от микропиле, – это мегаспороцит материнская клетка мегаспор – начинает делиться мейозом, и в результате образуются четыре мегаспоры, располагающиеся вертикальным рядом.

Три верхние быстро отмирают, а из нижней начинает формироваться женский гаметофит, тело которого представлено многоклеточным бесцветным талломом. Развиваясь за счёт спорофита, он накапливает в клетках много запасных веществ, в основном масло.

Летом следующего года, через 13–14 месяцев после опыления, на талломе женского гаметофита формируются два архегония, погруженных в его ткань. Архегоний состоит из шейки, состоящей из восьми расположенных в два ряда клеток, рано исчезающей брюшной канальцевой клетки и крупной яйцеклетки.

Половой процесс проходит на второй год после опыления, во второй половине лета. Формирующаяся из сифоногенной клетки пылинки пыльцевая трубка растёт в сторону одного из архегониев. Проникшая в неё антеридиальная клетка, делясь митозом, образует базальную клетку, или клетку-ножку (рудимент ножки антеридия), и спермагенную клетку. В результате деления спермагенной клетки образуются две неподвижные (без жгутиков) мужские гаметы – спермии.

Таким образом, формирование из микроспоры мужского гаметофита и образование спермиев происходит в результате всего лишь пяти митозов.

Пыльцевая трубка доставляет спермии к архегониям. Один из них сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а второй отмирает. Также отмирает и разрушается второй архегоний.

После первого деления зиготы митозом одна из двух образовавшихся клеток даёт начало зародышу, а из второй формируется подвесок, или суспензор. За счёт деления и сильного вытягивания клеток подвесок проталкивает формирующийся зародыш внутрь ткани женского гаметофита.

Сформировавшийся зародыш состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька, зародышевой почечки и 10 – 12 семядолей. Развитие зародыша стимулирует превращение семязачатка в семя.

Из интегумента семязачатка формируется быстро одревесневающая семенная кожура семени – спермодерма. Так как при формировании семени все вещества нуцеллуса расходуются на развитие запасающей ткани, то от нуцеллуса остаётся тонкая плёнка, располагающаяся под семенной кожурой. Спермодерма и тонкая плёнка – производные нуцеллуса (мегаспорангия), то есть их клетки имеют диплоидный набор хромосом.

Основная часть семени занята запасающей тканью, сформировавшейся в результате разрастания таллома женского гаметофита, – первичным эндоспермом, клетки которого гаплоидны.

Развившийся из зиготы зародыш нового (дочернего) спорофита имеет, естественно, диплоидный набор хромосом. Таким образом, в семени представлены два спорофита (материнский и дочерний) и один (женский) гаметофит.

Созревание семян происходит через полтора года после опыления. Сильно увеличившиеся к этому времени в размерах шишки становятся коричневыми. Семена из них высыпаются только в конце зимы – начале весны следующего (уже третьего) года. Именно в это время нагретые солнцем чешуи шишек раскрываются и снабжённые крылышком семена покидают шишки. Крылышко представляет собой один из трёх видоизменённых метамеров семенной чешуи. Благодаря крылышкам семена могут разноситься ветром по воздуху или по снежному насту на очень большие расстояния от материнского растения.

В дальнейшем, попав в благоприятные условия, зародыш трогается в рост и начинает прорастать. Прорастание семян хвойных всегда начинается после периода покоя.

Всходы сосны имеют своеобразный вид. Это меленькие растеньица – проростки, у которых стебелёк очень тонкий. На верхушке стебелька находится пучок лучеобразно расходящихся во все стороны тонких иголочек-семядолей. Их у сосны не одна и не две, как у цветковых растений, а гораздо больше – от 4 до 7.

Таким образом, размножение голосеменных осуществляется в два этапа: первый этап – это процесс опыления и второй – процесс оплодотворения.

Источник

Способы размножения хвойных растений

Желая создать «колючую коллекцию», или желая вырастить растения необходимого вам сорта, многие садоводы предпочитают не покупать понравившиеся им деревья, а культивировать их самостоятельно. Размножение хвойных растений – процесс кропотливый и очень увлекательный. Чаще всего прибегают к черенкованию, не менее популярно выращивание из семян или способом прививки.

Хвойные – древняя и разнообразная группа растений, способных размножаться с большой эффективностью. У хвойных нет цветков и соцветий, нет пестиков и тычинок, их половые органы носят название стробилы. Мужские стробилы несут пыльцу и называются микростробилы, женские формируют после опыления плоды и называются мегастробилы. Конечно, привычнее было бы говорить о пыльцевых колосках и шишках и называть это цветением, но, с ботанической точки зрения, это ошибка, так как подобные образования есть не у всех хвойных. И все же для простоты изложения мы иногда будем использовать термин «цветение», пряча его в кавычки.

На этой странице вы узнаете, как размножаются хвойные растения, и как их вырастить из семян, а также другими способами.

Как размножаются хвойные растения?

Что касается «половой ориентации» хвойных, то есть среди них как двудомные растения, так и однодомные, у которых и женские и мужские «цветки» формируются на одном растении. Мужские «цветки» (микростробилы) у большинства хвойных мелкие и иногда собраны в «соцветия». Женские почти всегда собраны в «соцветия».

Опыляются хвойные ветром и именно поэтому обладают очень легкой пыльцой, разносимой на большие расстояния.

Чаще всего оплодотворение происходит между экземплярами одного вида. Гибриды как результат опыления разных форм возникают очень редко. Между представителями различных семейств оплодотворение невозможно, между различными родами в одном семействе возможно, но в природе не обнаружено, между разными видами одного рода происходит, но очень редко из-за естественной изолированности популяций.

Семена собраны либо в соплодия-шишки, либо спрятаны в плодах, похожих на ягоды или орехи. Размер и форма семян хвойных разных семейств, родов и видов существенно различаются, но чаще всего они напоминают орешки. Кожура семени всегда кожистая или деревянистая. Семена некоторых видов имеют крылышки, что позволяет им распространяться при помощи ветра, иные имеют сочные покровы и разносятся животными, в основном птицами. Так размножаются хвойные в естественных условиях.

Для размножения хвойных в садовой культуре чрезвычайно важно использовать способы, позволяющие полностью повторять признаки материнских форм. Проблема заключается в том, что лишь природные, «дикие» виды способны идентично воспроизводиться семенами, а их сортовые формы при семенном размножении дают существенные «расщепления». При вегетативном размножении хвойников характерные признаки пород сохраняются, хотя при этом и не всегда повторяется типичная форма кроны.

Мы постараемся помочь вам в выборе наиболее простых и эффективных способов размножения хвойных и подсказать путь, наиболее рациональный для условий именно вашего сада.

Для начала ознакомьтесь с тем, как размножать хвойные растения семенами.

Как вырастить хвойные деревья из семян: скарификация

Семенной способ размножения хвойных может гарантировать идентичность только природных разновидностей, культурные же формы в большинстве своем признаков сорта не повторяют.

Семена хвойных содержат большое количество масел и быстро теряют всхожесть. Семена с плотными, не нарушенными покровами, могут сохраняться в тепле до 2-4 лет, а в герметичной таре при температурах близких к 0ᵒ С более 15 лет. Значительные колебания температуры и влажности в период хранения приводят к сокращению этого срока. Семена с плохо сформированными или поврежденными покровами к хранению не приспособлены и требуют немедленного проращивания.

Для выращивания хвойных из семян необходимо освоить основные агротехнические приемы, разработанные для более эффективного их проращивания у скарификация, стратификация и снегование.

Скарификация означает нарушение плотных и непроницаемых покровов семени, препятствующих его набуханию и прорастанию. В природных условиях сей процесс осуществляется за счет работы почвенных микроорганизмов и обработки семян ферментами при переваривании пищи животными.

Для подавляющего большинства семян хвойных растений скарификация не обязательна, но более дружное прорастание эта процедура обеспечивает всегда. Единственными «северными» хвойными, для которых скарификация семян необходима, являются можжевельники и тиссы. Плоды отмывают от сочных покровов, просушивают, а затем помещают на 30 минут в концентрированную серную кислоту. После такой «жестокой» операции семена осторожно промывают в проточной воде, высевают или стратифицируют. Более простым, но менее эффективным способом скарификации плотных покровов является протряхивание семян в банке, выложенной изнутри грубой наждачной бумагой. Нарушение покровов семян проводят непосредственно перед посевом — к хранению такие семена непригодны.

Стратификация семян перед выращиванием хвойных культур

Стратификация – это способ, применяемый для семян с задержкой развития зародыша, для прорастания которых требуется длительный (порой до 2 лет) период времени с ровной температурой и влажностью. Семенам многих хвойных стратификация жизненно необходима.

Стратификация бывает холодной, теплой или комбинированной, и выбор зависит исключительно от происхождения растений. Семена южных видов нуждаются в теплой стратификации, северных — в холодной. Семена растений умеренного климата, созревающие в середине лета, требуют комбинированной стратификации: сначала теплой, а затем холодной. Температура, при которой проходит процесс, — единственное принципиальное различие методик.

Условия для эффективного прохождения стратификации — ровные температуры, поглощение влаги семенами, хорошая аэрация субстрата и длительность процесса (обычно от 1 до 6 месяцев). Только при соблюдении этих условий в семени происходят изменения, подготавливающие прорастание.

Термин стратификация буквально означает «прослаивание», и основной методикой этого приема действительно является поочередное прослаивание проращиваемых семян мхом сфагнумом, опилками или чистым крупным песком. Хорош этот прием только для крупных (промышленных) партий семян.

Для стратификации небольших партий семян в домашних условиях рекомендована следующая методика:

Очень внимательно нужно относиться к поддержанию умеренной влажности субстрата: подсушивание приостанавливает процесс «дозревания» зародыша и может вызвать «вторичный покой», из которого вывести семена трудно. Излишнее увлажнение субстрата опасно еще более, т. к. приводит к загниванию семян.

Далее вы узнаете, как размножать хвойные путем выращивания рассады.

Выращивание рассады хвойных растений

Сеянцы хвойных выносливы и довольно неприхотливы. Основными требованиями для успешного развития молодых растений являются хорошо перепревшая рыхлая умеренная влажная почва и достаточное рассеянное освещение. Длительное воздействие прямых солнечных лучей может привести к ожогам сеянцев. Свежая животная органика в почве, чрезмерно высокая влажность субстрата и жаркий воздух неизбежно приводят к развитию паразитических грибов и гибели сеянцев.

Рассаду можно выращивать как в закрытом, так и в открытом грунте. При обоих вариантах есть как свои плюсы, так и минусы. При содержании сеянцев в горшках, плошках или ящиках сложно поддерживать баланс влажности почвы, на грядах сеянцы невозможно изолировать от климатических неурядиц.

В течение первого года рассада развивается довольно медленно, так как наращивает корневую систему, со второго года активно трогается в рост. Молодые растеньица легко переносят пересадку и не боятся подрезки корней, более того, рассаживание плотных посадок крайне необходимо, это гарантирует правильное формирование кроны и обеспечивает создание компактного корневого кома. Пересадка возможна в течение всего летнего сезона, но не желательна в жаркую сухую погоду и в период активного роста.

Для интенсивного развития сеянцев большинства видов хвойных требуется рыхлая суглинистая или питательная супесчаная почва. Можно вносить дополнительное питание, но только во время нарастания побегов (активного роста). Чрезвычайно опасны подкормки свежей животной органикой, приводящей к ожогам корней, а нередко и к гибели растений. Наиболее приемлемым органическим удобрением является полностью перебродившая осветленная навозная жижа. Но разумнее подкармливать растворами общеминеральных удобрений слабой концентрации. По опыту автора рассада хвойных вовсе не требует дополнительных подкормок и вполне довольствуется подсыпкой свежей плодородной земли.

Вегетативное размножение хвойных растений

Вегетативное размножение растений – это укоренение отделенных от него побегов. Большинство способов вегетативного размножения хвойных гарантирует повторение характерных видовых или сортовых признаков. При размножении растений с вертикальной кроной сохранение этого признака возможно лишь в случае выбора прямо растущих, но не склоненных побегов. Та же проблема возникает и при размножении прививками — «правильные» экземпляры образуются исключительно у ампельных, кустовых и шаровидных сортов, а у вертикально растущих крона развивается неравномерно.

К вегетативному размножению каждого отдельного вида, а порой и сорта хвойных растений подходят индивидуально, следуя, однако, общим, издавна разработанным приемам.

Размножение хвойных деревьев способом деления

Размножение хвойных деревьев способом деления используется редко, но вполне уместен для частных садов и мелких хозяйств. Годится он лишь для многоствольных, как правило, сортовых плотнокустовых форм, особенно для представителей семейств кипарисовых и тиссовых.

Разделяют кусты хвойных в прохладную влажную погоду и в те же сроки, в которые рекомендуется пересадка данного вида. Естественно, что молодые растения переносят деление менее болезненно, чем старые.

Наиболее эффективно деление после предварительного заглубления или окучивания нижних ветвей, т. е. укоренения вертикальных отводков.

Горизонтальные отводки

Этот способ вегетативного размножения малопродуктивен и пригоден лишь для частных садов. Метод абсолютно безвреден для маточного растения, но, к сожалению, хорош только для видов с гибкими ветвями и неопределенной или горизонтальной формой кроны. В подавляющем большинстве случаев из укорененных веток вырастают кривобокие или стелющиеся экземпляры.

Технология размножения туи западной делением куста проста: весной или в начале лета ветвь пригибают к земле и слегка прикапывают, поднимая вершину, а затем фиксируют место изгиба проволокой или грузом. Для лучшего укоренения желательно аккуратно оторвать или срезать у основания все попавшие в землю мелкие веточки, а под крупными разветвлениями сделать легкие надрезы коры до древесины или перетяжки мягкой проволокой. В течение периода укоренения необходимо поддерживать ровную влажность почвы. Укоренение происходит в течение года, иногда и больше, и спешить с отделением ветви от материнского растения не стоит — желательно проводить его поэтапно, постепенно подрезая место соединения, тем самым переводя ветвь на собственные корни.

Следующий раздел статьи посвящен тому, как размножать хвойные растения черенками.

Размножение хвойных растений способом черенкования

Размножение хвойных растений черенками – это самый продуктивный, но и наиболее сложный способ, основанный на укоренении побегов, отделенных от маточного растения. Черенкование хвойников – единственный метод, гарантирующий полное повторение всех сортовых признаков, но лишь при условии правильного выбора черенка.

При выборе черенка и расчетах процента укоренения необходимо помнить некоторые непреложные истины:

Перед тем как размножить хвойные растения черенками, нужно подготовить специальную, хорошо дренированную гряду. На неё устанавливают каркас, накрытый пленкой (парник тоннельного типа). Можно выращивать деревья в притененной теплице с высокой влажностью воздуха и температурой, регулируемой в интервале от +15 до 25 °С. Содержат черенки непосредственно в грунте или в неглубоких ящиках, заполненных рыхлым, хорошо аэрированным субстратом.

Лучший субстрат для черенкования хвойных растений – крупный промытый песок.

Прекрасными добавками к песку являются перлит в соотношении 1:1 или 2:1 и верховой кислый торф (3:1). Неплохие смеси получаются при добавлении к песку вермикулита, порубленного мха сфагнума и измельченной просеянной хвойной коры. Слой субстрата, в котором закрепляются нарезанные черенки, должен быть небольшим (примерно 5-10 см), но и не менее глубины их заделки. В ящиках, предназначенных для черенкования, необходимо обеспечить хороший дренаж, для чего в днище обязательны щели, прикрытые рейками, щебнем и песком. Черенкование в мелкой посуде (горшках и плошках), как правило, малопродуктивно из-за трудности поддержания ровной влажности и температуры.

Источник