Что представляет собой шишка хвойных растений

Голосеменные

Первыми семенными растениями были ныне вымершие семенные папоротники, они дали начало голосеменным растениям. Голосеменные — это древние семенные растения, находящиеся на пути биологического прогресса. Появились они на Земле свыше 350 млн. лет назад, задолго до возникновения покрытосеменных. Ученые считают, что голосеменные произошли от древних разноспоровых семенных папоротников, которые не дожили до наших дней. Отпечатки семенных папоротников находят в глубоких слоях земной коры.

Строение ветки сосны

Строение женской шишки сосны

Весной на верхушках молодых побегов можно увидеть маленькие красноватые шишки. Это женские шишки. Женская шишка состоит из оси, или стержень, на котором располагаются чешуи. На чешуях женских шишек ничем не защищённые, как голые (отсюда название — голосеменные), лежат семязачатки, в каждом из них образуется яйцеклетка.

Строение женской шишки сосны

Строение мужской шишки сосны

На тех же ветках, на которых расположены женские, находятся и мужские шишки. Они располагаются не на верхушке молодого побега, а у их основания. Мужские шишки мелкие, овальные, жёлтые и собраны в тесные группы.

Строение мужской шишки сосны

Каждая мужская шишка состоит из оси, на которой также расположены чешуйки. На нижней стороне каждой чешуйке по два пыльцевых мешочка, в которых созревает пыльца — совокупность пылинок, в которых позже образуются мужские половые клетки — спермии.

Строение зрелой шишки сосны

Оплодотворение у сосны происходит через год после попадания пыльцы на женские шишки. А высыпаются семена ещё через полгода, в конце зимы. К этому времени зрелая женская шишка становится бурого цвета и достигает 4-6 см.

Строение зрелой шишки сосны

Когда чешуи зрелой женской шишки раздвигаются, становится видно, что семена лежат попарно на верхней стороне чешуй, у их основания. Семена лежат, открыто, голо. Каждое семя сосны снабжено прозрачным пленчатым крылышком, обеспечивающее перенесение его ветром.

Процесс опыления и оплодотворения у сосны. (Цикл развития)

Размножение: половое — семенами.

Размножение осуществляется в два этапа: процесс опыления и процесс оплодотворения.

Цикл развития голосеменных

Процесс опыления

• Пыльца оседает на семязачатки женской шишки.
• Пыльца проникает внутрь семязачатка через пыльцевход.
• Чешуи смыкаются и склеиваются смолой.
• Подготовка к оплодотворению.
• Пыльца, прорастая, образует спермии и пыльцевую трубку.

Процесс оплодотворения

Оплодотворение происходит в семязачатке через 12 месяцев после опыления.

• Спермий сливается с яйцеклеткой, в результате чего образуется зигота.
• Из зиготы развивается зародыш.
• Из всего семязачатка — семя.

Шишка растёт и постепенно одревесневает, цвет её становится бурым. Следующей зимой шишки раскрываются и семена высыпаются. Они могут долго находиться в состоянии покоя и прорастают только в благоприятных условиях.

Очень своеобразно выглядят проростки сосны, когда они только что появились из семени. Это маленькие растеньица, у которых стебелек короче спички и не толще обыкновенной швейной иглы. На верхушке стебелька — пучок лучеобразно расходящихся во все стороны очень тонких иголочек-семядолей. Их у сосны не одна и не две, как у цветковых растений, а гораздо больше — от 4 до 7.

Проросток семени сосны

Таким образом, растения, относящиеся к отделу голосеменных, отличаются от всех остальных растений тем, что производят семена. Внутреннее оплодотворение, развитие зародыша внутри семязачатка и появление семени — главные биологические преимущества семенных растений, давшие им возможность приспособиться к наземным условиям и достигнуть более высокого развития, чем бессемянные высшие растения.

НИ ЦВЕТЫ, НИ ПЛОДЫ

Н. ЗАМЯТИНА (Ботанический сад лекарственных растений).

Большинство из нас пред ставляют хвойные растения как нечто вечнозеленое, более или менее колючее и обязательно с шишками. Как ни странно, ни один из этих признаков для них не универсален. Ведь среди хвойных есть деревья листопадные, например лиственница, а есть и такие, которые сбрасывают на зиму все зеленые веточки, например таксодиум, или, по-другому, болотный кипарис. Совсем не колючи пихта и тис. Вовсе не имеют «традиционной» хвои туя и кипарис. Вместо шишек образуют сочные плоды — шишкоягоды можжевельник и тис. И все же почти у всех хвойных растений образуются шишки.

Различают шишки муж-ские и женские. Мужские шишки у большинства хвойных одинаковы. Это небольшие колоски, чаще всего желтые или красные, появляющиеся у молодых побегов. Располагаются они по одному у основания отдельных хвоинок или образуют длинные колосья из нескольких десятков отдельных колосков. Зрелые колоски раскрываются, выбрасывая огромное количество пыльцы, которая переносится ветром. Для того чтобы пыльцевые зерна дольше держались в воздухе, они часто имеют выросты оболочек. У сосны на каждом пыльцевом зерне два больших воздушных мешка, которые позволяют зернам пролетать десятки километров. Если в то время, когда цветет сосна, идет дождь, пыльца оседает на землю и образует по краям луж широкую желтовато-серую кайму. Увидеть ее на лужах можно даже в центре Москвы, за многие километры от ближайших сосновых лесов.

Оболочки пыльцевых зерен очень устойчивы во внешней среде, поэтому пыльца может сохраняться в почве чрезвычайно долго. Так, пыльца сосны была найдена даже в отложениях юрского периода, а остатки растений семейства сосновых — в слоях давностью 300 миллионов лет.

Сразу после высыпания пыльцы мужские шишки опадают.

Молодые женские шишечки обычно мелкие, чешуйки у них мягкие, иногда ярко окрашенные. Так, у канад-ской ели они карминно-розовые, а у разных видов лиственниц — от белесовато-розовых до пурпурно-фиолетовых. У сосен шишки чаще всего зеленые или коричневатые. Окраска нужна всем им не для привлечения насекомых, а чтобы лучше поглощать тепло, что очень важно для растений сурового климата.

Так что такое шишка? Устроена она довольно сложно. Шишка имеет ось, на которой по спирали располагаются два типа чешуй: кроющие и семенные. Чешуи могут быть как тонкими и кожистыми — у елей, лиственниц, так и толстыми, деревянистыми — у сосен и кипарисов. Растут чешуи всегда парами: семенная под кроющей.

У некоторых видов кроющие чешуи хорошо заметны и имеют крупные зубчики. Иногда кроющие чешуи развиваются неправильно, и на их месте вырастают почти нормальные хвоинки. Самые заметные кроющие чешуи у псевдотсуги Мейзенса и пихт. У пихты ветвистой эти чешуи, торчащие во все стороны, почти равны по длине диаметру шишки. Из-за такого внешнего вида шишка становится похожей на взъерошенного дикобраза.

У основания семенной чешуи находятся семяпочки, из них после опыления вырастают семена. Семяпочки лежат открыто, никаких приспособлений для защиты их от неблагоприятных условий нет, вот почему и относят хвойные к классу голосеменных.

Долгое время ботаники не могли определить, как образовались шишки. Оказалось, что шишки — это бывшие ветки, кроющие чешуи — бывшие листья, а семенные чешуи — видоизмененные веточки. У всех цветковых растений лепестки и другие части цветка образуются только изменившимися листьями. Так что шишки никак нельзя считать ни цветами, ни плодами.

У американской сосны Коулера на чешуях шишек есть крупные «рожки». У пихты кроющие и семенные чешуи срастаются, но лишь у основания, а у сосновых шишек эти чешуи срастаются полностью и о кроющей чешуе напоминает лишь утолщенный конец, называемый апексом. Кстати, именно наличие апекса отличает сосновую шишку от еловой. У некоторых сосен, например у сосны Бунге, апекс бывает украшен острой иглой.

Количество чешуй у разных видов шишек различно. Их может быть от нескольких десятков — особенно у крупных шишек сосен, пихт и кедров — до нескольких штук — у сосны съедобной или тсуги. Так, у туи шишки имеют всего 5—7 чешуек и не достигают в размере даже сантиметра. Очень мало чешуек (от 4 до 6) у кипариса крупноплодного, хотя шишка у него размером с сосновую. Интересно, что у кипариса на семенной чешуе не две семяпочки, как у большинства хвойных, а до 15, столько же и семян.

У сосен, лиственниц, елей и тсуг чешуи зрелых шишек во влажную погоду сжимаются, предохраняя семена от сырости, в сухую же погоду они поднимаются вверх, и семена вылетают из шишек вниз. Вот почему шишки этих деревьев после опыления поникают. А вот шишки кипариса и секвойи, однажды открывшись, уже не сжимаются. У пихт, настоящих кедров и араукарий зрелые шишки рассыпаются на отдельные чешуи. Вместе с семенами они разлетаются вокруг дерева, оставляя на ветках только осевые стержни. У атласского кедра от шишки остаются лишь самые мелкие чешуи на кончике, образующие красивую «розочку».

У многих видов елей, пихт после созревания семян шишки опадают в течение года. И совсем «не торопятся» сосны. Только процесс оплодотворения продолжается у них 15 месяцев, а семена после опыления созревают лишь осенью следующего года. У некоторых же видов сосен шишки с созревшими семенами не раскрываются по нескольку лет.

Долго созревают шишки настоящих кедров, обычно им требуется 3—4 года. Довольно крупные и очень прочные шишки сосны Банкса раскрываются лишь через 5—6 лет и после вылета семян пустыми остаются на ветках. Во время лесных пожаров, когда сгорает дерево, эти шишки лишь слегка обугливаются и растрескиваются, освобождая весь многолетний запас семян. Они быстро всходят на светлых и удобренных золой гарях.

Шишки наших елей и сосен обычно начинают растрескиваться в начале марта. В это время в лесу при сухой солнечной погоде можно часто увидеть, как опадают семена. У большинства хвойных они имеют пленчатые крылья, которые позволяют им держаться в воздухе и переноситься ветром, вращаясь, как пропеллеры.

Но не все семена крылаты. Так, у кедровой сосны семена, которые мы обычно называем кедровыми орешками, слишком тяжелы, чтобы летать. Еще крупнее семена у итальянской сосны пинии, а у араукарии они достигают в длину 5 сантиметров. Переносятся такие семена мелкими животными и птицами, которые запасают их на зиму.

Хвойные не только древнейшие деревья нашей планеты, но и одни из самых крупных. Довольно часто бывают выше 100 метров растущие в Калифорнии секвойи вечнозеленые. Самый же крупный вид — секвойядендрон гигантский достигает 132 метров в высоту и уступает только эвкалипту, максимальная высота которого 152 метра.

Поражает и толщина хвойных деревьев, уступают они только баобабам. Так, самое толстое из хвойных — таксодиум мексиканский, или мамонтовое дерево, может достигать в толщину 16 метров. Растет он во влажных местах, часто стоит прямо в воде, за что называют его болотным кипарисом. Максимальная толщина другого дерева — секвойядендрона — 12 метров. Некоторые его экземпляры достигают возраста более 3000 лет, а по мнению некоторых ученых, и 4000 лет. Но все рекорды долгожительства побивает сосна, которая так и называется — долговечная. В США, в штате Восточная Невада, нашли экземпляр сосны, возраст которой 4900 лет! Уже во времена строительства пирамиды Хеопса это было дерево солидного возраста — более 200 лет. Вероятно, так же стар и крупнейший в мире тис, растущий в Брейберне (Англия). Диаметр его ствола около 5,7 метра. По сравнению с секвойядендроном это немного, но годичный прирост тиса в толщину очень редко превышает 1 миллиметр, так что возраст брейбернского тиса около 4800 лет, что не намного уступает знаменитой сосне. А выросло старейшее дерево планеты из семечка, выпавшего из сосновой шишки.

Голосеменные

Спешу обрадовать, мы добрались до изучения семенных растений! К ним относятся голосеменные и покрытосеменные (цветковые). До этого размножение шло только с помощью спор: у мхов, папоротников, хвощей и плаунов – высших споровых растений. Настало время открыть новую интересную главу этой книги, посвященную растениям, которые размножаются с помощью удивительного изобретения природы – семени.

Голосеменные – распространенная древняя группа растений, включающая небольшое число видов. Главной особенностью данной группы являются “голо” (то есть открыто) лежащие семяпочки и, в дальнейшем, развивающиеся из них семена. Иными словами, у голосеменных растений отсутствуют замкнутые вместилища для семян.

На примере типичного представителя – сосны обыкновенной, относящейся к классу хвойных, поговорим о характерных чертах данного класса и голосеменных растений в целом.

Общие признаки

• Деревья и кустарники

Все голосеменные представлены древесными формами: деревьями и кустарниками. Травы отсутствуют.

Хвоинки (хвоя) – игольчатые видоизменения листьев. Сохраняются долгие годы, у некоторых сосен до 45 лет. Хвоя лиственниц опадает ежегодно.

Древесина голосеменных обладает большим запасом механической прочности. Это связано с ее особенностями: она состоит из трахеид с окаймленными порами, паренхима развита слабо. Либриформ (древесные волокна) и настоящие сосуды отсутствуют (исключение – гнетовые, имеют сосуды). Клетки-спутницы во флоэме также отсутствуют.

В древесине и коре имеются каналы, заполненные смолой. Однако, есть исключения – у гинкго смола не образуется вовсе.

Несколько веков назад в России целенаправленно создавались и охранялись, так называемые, корабельные рощи. Это, прежде всего, требовалось для флота, так как мачты кораблей изготавливали из сосен, отвечающих всем требованиям – корабельных (гладкий, твердый и прочный прямой ствол с минимальным количеством сучков и смолы).

Семяпочки и развивающиеся из них семена лежат “голо”, открыто, для них нет закрытых вместилищ, отсутствует завязь. В сравнении с высшими споровыми растениями, размножение семенами ставит голосеменных на более высокий уровень организации.

Голосеменным растениям для размножения не требуется вода, опыление у них происходит с помощью ветра. Этот процесс перестал быть зависимым от капельно-жидкой среды, как было у мхов и у папоротников. Благодаря этому голосеменные получили большое преимущество и смогли расселиться по всей Земле, в том числе в засушливых районах. Они господствовали в юрском периоде, когда климат стал более сухим и жарким.

Обитают голосеменные в местах с холодным климатом и достаточным количеством влаги. Имеются виды, обитающие в жарких странах: растение вельвичия удивительная обитает в пустынях южной Африки.

Строение и жизненный цикл

Жизненный цикл голосеменных состоит из чередования бесполого поколения – спорофита (диплоиден, 2n), и полового поколения – гаметофита (гаплоиден, n). Господствует (доминирует) в цикле спорофит (2n) – это взрослое растение сосны.

Голосеменные относятся к разноспоровым, как и все семенные растения. Они образуют разные споры: крупные женские (мегаспоры) и мелкие мужские (микроспоры). Образуются они в спорангиях, расположенных на спорофиллах, которые собраны в стробилы (шишки) – от лат. strobilus – сосновая шишка.

Мужские шишки (стробилы)

К концу весны у основания молодых побегов образуются мужские шишки (стробилы) – мелкие, собранные в тесные группы, желтого цвета. Чешуи мужских шишек представляют собой микроспорофиллы. Микроспорофиллы – гомологи тычинок, которые крепятся к оси каждой шишки спирально, с нижней стороны, и имеют два пыльцевых мешка – мироспорангия.

Образование мужского гаметофита

Из материнских клеток (2n) в микроспорангии путем мейоза образуются 4 микроспоры (n). Строение микроспоры следующее: она покрыта экзиной (от гр.exo снаружи, вне) – наружная оболочка, изнутри интиной (от лат. intus внутри) – внутренней оболочкой. В составе микроспоры имеются также два воздухоносных мешка, образованных в результате отслоения экзины от интины и возникновения полости между ними.

Микроспора делится, не покидая спорангия, преобразуется в заросток. При делении из ядра микроспоры образуются две клетки. Одна из них превращается в две заростковые клетки (протоллиальные – от греч. проталлиум – заросток) – быстро отмирают и исчезают. Их функция до конца не изучена.

Из другой клетки в ходе митоза также образуются две: антеридиальная, из которой развиваются мужские половые клетки – спермии (неподвижные, без жгутиков в отличие от сперматозоидов), и более крупная вегетативная клетка, из которой в дальнейшем формируется пыльцевая трубка.

Мужской гаметофит сильно упрощен, антеридии отсутствуют. Формируется он прямо внутри микроспоры, которая в итоге превращается в пыльцевое зерно. Совокупность пыльцевых зерен называется пыльца.

При вскрытии (нарушении целостности) микроспорангия, или пыльцевого мешка, пыльца высыпается во внешнюю среду и достигает женской шишки, где, в результате опыления, внутри семязачатка происходит дальнейшее развитие мужского гаметофита.

Образование женского гаметофита

На тех же самых соснах, где расположены мужские шишки, лежат и женские. Весной на верхушке молодого побега появляются мелкие (около 5 мм) красноватые шишки – это женские шишки (стробилы). Состоят они из оси (стержня) , на котором располагаются две чешуи: кроющая и семенная. На верхней стороне у основания семенной чешуи лежат два семязачатка.

Кроющая чешуя представляет собой видоизмененный лист, в его пазухе находится семенная чешуя. Семенная чешуя – видоизмененный боковой побег.

Женские шишки (стробилы)

Именно открыто расположенные семязачатки (семяпочки) служат причиной, по которой этот отдел растений называется – голосеменные.

В женских шишках, в отличие от мужских, каждая чешуя гомологична целой мужской шишке (стробилу). То есть одна чешуя – целой мужской шишке, а не отдельным ее микроспорофиллам (чешуям)!

Молодой семязачаток состоит из нуцеллуса, интегумента и фуникулуса. Нуцеллус (от лат. nucella – орешек) – центральная часть семяпочки, соответствующая мегаспорангию. Интегумент (от лат. integumentum покрывало) – покров семяпочки, вырастающий из ее центральной части – нуцеллуса. В зрелом семени интегумент преобразуется в семенную кожуру. Фуникулус (от лат. funiculus канатик, верёвка) или семяножка – часть семязачатка, соединяющая его с мегаспорофиллом (семенным чешуями).

На интегументе около вершины располагается микропиле (пыльцевход) – через него после опыления пыльцевая трубка проникает в нуцеллус. Между интегументом и нуцеллусом имеется густая жидкость, выступающая из микропиле. Подсыхая, она втягивается внутрь семязачатка и затягивает вместе с собой пыльцу, осевшую на ней.

Образование женского гаметофита

В средней части обособляется спорогенная клетка (2n) (археспориальная – от греч. arche начало и sporá семя). В результате ее митотического деления образуются материнские клетки спор – спороциты (2n), однако и сама археспориальная клетка может выступать в роле спороцита, минуя стадию митоза. Спороциты (2n) делятся мейозом на четыре гаплоидные (n) мегаспоры.

Три мегаспоры отмирают, остается одна, которая многократно делится митозом и формирует эндосперм – запасное питательное вещество. Обратите на этот факт особое внимание: у голосеменных эндосперм гаплоидный (n) и образуется до оплодотворения. Такой эндосперм называется – первичный, он соответствует женскому гаметофиту.

Как и мужской, женский гаметофит весьма упрощен и заключен внутри мегаспоры. На верхушке женского гаметофита (мегагаметофита) образуется архегоний с яйцеклеткой (n). У гнетовых архегонии отсутствуют.

Жизненный цикл

На спорофите (2n) в микроспорангиях из материнских клеток (2n) путем мейоза образуются микроспоры (n). Из микроспоры формируется пыльцевое зерно. Пыльца (пыльцевые зерна (n)) с помощью ветра попадает в женские шишки, где улавливается густой жидкостью между интегументом и нуцеллусом, выступающей из микропиле. Жидкость засасывает пыльцу внутрь семязачатка на нуцеллус (в пыльцевую камеру). После того, как опыление произошло, микропиле зарастает. Чешуи шишки смыкаются и склеиваются смолой.

Семязачатки в этот момент еще не готовы к оплодотворению, так что от момента опыления до оплодотворения проходит около 13 месяцев. За это время в семязачатке формируется эндосперм, женская шишка увеличивается до 3-4 см и приобретает зеленую окраску.

Оказавшись на мегаспорангии, наружная оболочка пыльцевого зерна (экзина) разрывается, из вегетативной клетки в направлении архегония начинает расти пыльцевая трубка. Антеридиальная клетка делится на генеративную (спермагенную) и клетку-ножку антеридия (функция последней до сих пор не изучена). Спермагенная клетка попадает в пыльцевую трубку, а из нее – в архегоний.

Непосредственно перед оплодотворением спермагенная клетка делится на два спермия (n), один из которых отмирает, а другой сливается с яйцеклеткой (n). Образуется зигота (2n), из которой формируется и растет зародыш благодаря эндосперму – запасу питательных веществ.

Окончательно созревают семена к осени на второй год после опыления, к этому моменту женские шишки увеличиваются в размерах до 6 см. Зеленая окраска меняется на серую, чешуйки расходятся и семена, образовавшиеся из семязачатков, высыпаются. Из семени прорастает взрослое растение – спорофит (2n). Цикл замыкается.

Строение семени

Семя голосеменных состоит из:

Семенной кожуры

Семенная кожура, защищающая семя от пересыхания и неблагоприятных факторов внешней среды, образована разросшимся интегументом.

Зародыш (2n) формируется в результате митотического деления образовавшейся зиготы. Состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки.

Число семядолей у голосеменных различается – от 2 до 15. Семядоли имеют доступ к запасным питательным вещества (эндосперму).

Запас питательных веществ

Запасные питательные вещества накапливаются в эндосперме (n). Особенностью в строении семени голосеменных, по сравнению с семенем покрытосеменных (цветковых) является наличие гаплоидного эндосперма (n). Не забывайте, что эндосперм у голосеменных это производное мегагаметофита (n), исходя из этого становится понятно, почему ткань гаплоидна. У цветковых, в отличие от голосеменных, эндосперм триплоиден (3n).

Фитонциды

Фитонциды (от греч. phyton – растение и лат. caedo – убиваю) – образуемые растениями, биологически активные вещества, убивающие или приостанавливающие размножение других организмов, главным образом – микробов. Обычно выделяются растениями в газообразном виде, к примеру, аллицин у лука и чеснока. Наличие фитонцидов играет крайне важную роль в формировании устойчивости растения к грибным заболеваниям.

Фитонциды имеют медицинское значение, из них изготавливаются некоторые препараты. За лето гектар лиственного леса выделят 2 кг фитонцидов, хвойного – 5 кг, можжевельника – 30 кг! Санатории часто располагаются в сосновых борах, где наблюдается повышенная концентрация фитонцидов. Вдыхание такого воздуха очень полезно при заболеваниях дыхательной системы инфекционной природы (когда возбудителями являются бактерии, грибы).

Значение голосеменных

Трудно переоценить значение голосеменных для человека, они очень важны. Голосеменные – источники высококачественной древесины, продуктов ее переработки. Являются звеном в цепи питания (продуцентами), основой многих биоценозов. Хвойные растения в больших количествах выделяют фитонциды, имеющие медицинское значение. Из смолы хвойных получают канифоль, скипидар, лаки. Кедровых орехи – это семена нескольких видов растений из рода сосна, которые употребляют в пищу.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Что представляет собой шишка хвойных растений

Главная
• Список секций
• Биология
• Движения чешуй шишек некоторых хвойных растений

Движения чешуй шишек некоторых хвойных растений

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Мы все не раз встречались с хвойными деревьями. И с детства нас всегда привлекали шишки, которые собирали и для поделок, и просто для красоты. Заинтересовали они и меня. Началось это, когда я сделала поделку из шишки туи, которая стала мордочкой собачки. Утром рот собачки оказался открытым. Меня это удивило и заинтересовало одновременно. Я стала читать о хвойных растениях. И меня очень заинтересовал опыт с шишками, при котором чешуи шишек «двигаются». Я решила всё проверить лично.

Основной целью данной работы является изучение строения шишек хвойных растений; изучение гигроскопического движения чешуек шишек хвойных растений, а также расширение знаний о видовом разнообразии хвойных растений.

Для того чтобы добиться поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

1) сбор материала – шишек нескольких видов хвойных;

2) изучение строения сосновой шишки;

3) изучение гигроскопических движений чешуек шишек, а также зависимости скорости движения чешуек от температуры воды;

4) сравнение скорости движения чешуй шишек различных видов хвойных растений (сосны, ели, кипариса, туи).

Объектом данного исследования являются гигроскопические движения чешуек хвойных растений, а предметом исследования – шишки некоторых хвойных.

Материалы: шишки хвойных растений, термометр, банки с водой (холодной и горячей).

Глава 1. Знакомство с хвойными растениями

Хвойные виды растений, которыми мы любуемся во время путешествия по Крыму и прогулок по паркам – входят в порядок класса голосеменных. Голосеменные относятся к семенным растениям. В отличие от покрытосеменных они не образуют цветков и плодов, а их семена лежат «голо» на внутренних сторонах чешуек шишек. Шишка является видоизмененным побегом с чешуевидными листьями. [ 3 ]

Большинство голосеменных – хвойные растения, представителями которых являются хорошо нам известные сосна и ель.

Среди жизненных форм голосеменных почти нет трав. В основном это деревья, редко кустарники (например, можжевельник).[3]

Часто, давая характеристику голосеменным, описывают именно хвойные растения. Хотя в настоящее время голосеменные рассматривают как группу растений, включающую четыре отдела: хвойные, гинкговые, гнетовые и саговниковые.

Для хвойных характерны особенные листья, которые называют хвоей. Они похожи на иголки, покрыты кутикулой, а устьица глубоко погружены в ткань листа. Всё это служит приспособлением для уменьшения испарения. В среднем каждая хвоинка живет несколько лет.[3]

Нас больше интересуют шишки.

Примеры шишек некоторых хвойных растений (рис. 1).

Глава 2. Строение сосновой шишки

Прежде чем приступить к изучению нашей темы – Движения чешуй шишек некоторых хвойных растений – я должна была ознакомиться со строением шишки (рис 2).

рис. 2

Шишка состоит из стержня, на котором расположены чешуйки. Под чешуйками и скрывается семя с прозрачным крылышком. До поры до времени чешуйки «охраняют» семя от неблагоприятных факторов.

Для чего она это делает? Да, конечно же, чтобы с наступлением хорошей погоды выпустить «на волю» крохотное крылатое семечко сосны, которое она хранила всю зиму!

Так вот эти шишки мы и будем использовать в нашем опыте. Это наши «главные героини». Но кроме них в нашем опыте примут участие – шишки ели, туи, кипариса. Да и сосновых шишек у нас было два вида: сосна обыкновенная и сосна Станкевича (эндемик Крыма!).

Глава 3. Движение чешуй

Многие материалы изменяют свои размеры под действием влаги. Этот эффект называют гигроскопичность, он характеризует способность некоторых материалов, таких как бумага, волос, дерево, поглощать водяные пары из воздуха. Древесина, из которой состоит сосновая шишка, изменяет свои размеры при изменении влажности воздуха: на воздухе шишка становится сухой и чешуйки шишки раскрываются, а в воде чешуйки шишки закрываются, плотнее прижимаясь одна к другой.

В основе гигроскопических движений лежит способность оболочек растительных клеток к поглощению воды и набуханию. При набухании вода поступает в пространство между молекулами клетчатки (целлюлозы) в оболочке и белка в цитоплазме клетки, что приводит к значительному увеличению объема клетки.

Параллельно изучим влияние температуры воды на скорость движения семенных чешуй шишек.

Для опыта нужны сухие шишки сосны.

Рассмотрим сухую шишку сосны. Семенные чешуи подняты, хорошо видны места, к которым были прикреплены семена.

Опустили 3 шишки сосны в холодную воду (комнатной температуры), а ещё 3 – в горячую (40–50 °С). Температуру горячей воды поддерживаем с помощью специально заготовленного кипятка. Постоянно измеряем её с помощью термометра.

Наблюдаем за движением чешуй. Они начинают смыкаться. Происходит это от того, что каждая чешуечка шишки – это маленький гигрометр. Волокна древесины в ней расположены так, что чешуйка становится очень чувствительна к влажности. Постоянно фотографируем (см. Приложение 1).

Отмечаем время, которое потребовалось для полного их смыкания. При чём быстрее идёт процесс там, где вода горячее (то есть в горячей воде шишки смыкаются быстрее).

Достаём шишки из воды, стряхиваем и следим за движением чешуй в процессе высыхания. Как только она начинает подсыхать – волокна изменяют натяжение и чешуйка раскрывается. Отмечаем время, за которое чешуи вернутся в исходное состояние.

Мы решили сравнить скорость движения чешуй шишек различных видов хвойных.

Следующим нашим опытом было наблюдение за движением чешуек шишек ели (Приложение 2). Смыкание происходит гораздо быстрее. Связано это с тем, что чешуя шишек ели гораздо тоньше и мягче, быстрее происходит процесс набухания.

Следующим этапом нашей работы была проверка движения чешуй шишек кипариса и туи. Ни через час, ни через сутки эти шишки не сомкнулись (Приложение 3), только вода поменяла цвет. Получается, что они не обладают свойствами, присущими шишкам сосны и ели.
Все данные заносим в таблицу.

Хвойные в саду: растим из шишек

Ни один озеленитель, пожалуй, не додумается подбирать хвойные растения для композиций по форме и величине шишек. Но если вы делаете сад для своей семьи, то невольно смотрите на это иначе. Попробуйте вырастить сосну, ель, лиственницу и даже тсугу из семян! Для этого нужно правильно собрать шишки и знать некоторые секреты выращивания деревьев из семян.

Как владелец вы хотите, чтобы сад был интересен вашим детям и внукам, а может быть, и правнукам. Природные объекты – шишки, семена, соцветия – привлекают детей: отыскивать их в саду, изучать их происхождение и свойства, находить им применение в играх и творчестве – огромное удовольствие. А для развития интеллекта это занятие даже полезнее обучающих компьютерных программ.

Как вырастить сосну из шишек

Гуляя с детьми по сосновому лесу, предложите им поискать различные по форме и размеру шишки, и они смогут сделать первое в своей жизни ботаническое открытие: шишки разных форм сосны обыкновенной различаются.

Если хотите чего-то более оригинального, попробуйте вырастить и другие виды сосен. Например, веймутову – в ее шишках не каждый сразу узнает сосновые. Она хорошо растет в Нечерноземье, но лучше сажать ее подальше от смородины – может распространиться ржавчинный гриб. В остальном сосна веймутова довольно неприхотлива и очень хороша внешне благодаря густой и длинной пушистой хвое.

На фото: Шишки сосны

Крупные – до 10 см – шишки сосны желтой, или орегонской, чем-то напоминают шишки сосны крымской, которыми многие из нас в детстве набивали чемоданы, возвращаясь с юга. При этом сосна желтая может расти в Подмосковье, хотя сведения о ее зимостойкости довольно противоречивы. “Дендрология” Булыгина утверждает, что в Санкт-Петербурге (где климат мягче) она в суровые зимы вымерзает, но в Главном ботаническом саду и на ВВЦ есть старые (более 20 лет) экземпляры сосны желтой и ее более морозоустойчивого горного подвида. Сейчас это деревья высотой 7–15 м. Ни одна, ни другая форма, по сведениям ГБС, не завязывает семян, но некоторым любителям удается получить сеянцы от этих деревьев. Последнюю суровую зиму московские сосны перенесли успешно – взрослым деревьям, возможно, помог микроклимат города, а сеянцы спаслись под сугробами. Если вы любите эксперименты, попробуйте раздобыть и посеять эту сосну, чтобы самостоятельно выяснить, подходят ли ей условия вашего сада. Она предпочитает солнечные участки и плодородные дренированные почвы.

Как вырастить лжетсугу Мензиса из шишек и семян

Не каждый отличит лжетсугу от ели, если не посмотрит на ее шишки – их ни с чем невозможно спутать: кроющие чешуи длиннее семенных и смотрятся очень оригинально. В Нечерноземье лжетсуга к 30 годам вырастает до 8–10 м. Растение более требовательно к свету и плодородию почвы, чем ель: если верхушка оказывается в тени, дерево может погибнуть. Но на открытых местах лжетсуга смотрится прекрасно: если нет боковой тени, нижние ветви опускаются до самой земли даже у взрослых деревьев, а мощная корневая система обеспечивает дереву ветроустойчивость, которой не хватает елям.

Как вырастить ели из шишек самому

Шишки разных видов ели похожи по форме, но разные по размеру. Конечно, вы хорошо представляете себе шишки ели европейской до 16 см длиной. Есть ели с такими же, но более мелкими шишками. У ели аянской они не длиннее 6 см, с волнистыми по краю чешуйками, что в раскрытом состоянии придает им “пышность”. А у ели канадской – еще меньше, около 4 см длиной. Шишки-малышки вызывают любопытство у детей и взрослых, ведь они словно уменьшенные копии “нормальных”. Очень интересно обыгрывать это сходство, придумывая новогодние украшения. Обе ели годятся для выращивания в подмосковных садах и в регионах с похожим климатом. За 30–40 лет они едва вырастают в наших условиях до 10–15 м, поэтому для небольшого сада подойдут лучше елей европейской или колючей.

На фото: Шишки ели

Как вырастить лиственницу из шишек

Нет более удобного для поделок материала, чем шишки лиственницы: у них есть прочный “черешок”, куда удобно крепить флористическую проволоку. У лиственницы европейской шишка цилиндрическая, у лиственницы сибирской – яйцевидная, а самые красивые шишки у лиственницы японской (Кемпфера) – со слегка отогнутыми, наподобие лепестков розы, чешуями.

На фото: Шишки лиственницы

Как вырастить тсугу канадскую из шишек

Леса, образованные исполинскими тсугами, потрясли наших туристов на Олимпиаде в Ванкувере. Некоторые пытались найти под гигантскими “елками” не менее грандиозные шишки, но отыскали лишь крошечные шишечки 2 см длиной. У нас тсуга канадская вряд ли станет огромным деревом (в Главном ботаническом саду в 40 лет их высота около 13 м), но их шишки будут такими же: мелкими, похожими на цветки. В защищенных местах тсуга успешно растет долгие годы, лишь иногда подмерзает.

На фото: Шишки тсуги канадской и псевдотсуги Мензиса

Выращиваем хвойные из семян: секреты и хитрости

Посевы хвойных растений делайте осенью, в малоснежные зимы утепляйте их снегом. Если сеете экзотические для вашей местности растения, семян берите больше: у хвойных растений их образование не зависит от опыления. Семена без зародыша внешне не отличаются от всхожих, определить разницу можно только опытным путем. В год, неблагоприятный для опыления, может завязаться масса бесплодных семян. Это часто бывает с лиственницей: ее тяжелая пыльца в сырую погоду оседает на землю, или с теплолюбивыми видами. Не удалось получить всходы с первого раза – не отчаивайтесь, повторите попытку в следующем году, возможно, все дело в качестве семян.

Многие сорта хвойных растений не образуют шишек. Если вы хотите вырастить экземпляры с шишками, лучше покупать или сеять исходные виды.