Развитие сосны и формирование кроны

Что такое голосеменные растения

Растительное царство подразделяется на низших и высших представителей. Последние делятся на споровые и семенные

Первые можно часто встретить в лесу (папоротник), они обращают на себя внимание большой формой и не имеют ярких цветов. Вторые — являются господствующей, самой распространенной группой среди высших растений

Различаются они по способу образования органа размножения и бывают голосеменными и покрытосеменными.

Признаки

Эти растения не образуют плодов, являются наземными. Если классифицировать их по жизненным формам, то чаще это деревья.

Самые многочисленные представители — хвойные:

• сосна;
• ель;
• можжевельник;
• пихта;
• лиственница и другие.

У большинства растений листья имеют игольчатую форму, а сверху покрыты восковой кожицей, благодаря чему получили название — хвоя. Такая форма не позволяет влаге испаряться, поэтому растения могут произрастать в неблагоприятных условиях. Хвойные образуют леса в зонах с умеренным климатом.

В качестве самостоятельного органа лист впервые появился у голосеменных. Он обладает определенными характеристиками, специфическими для этого отдела.

Виды листьев:

• чешуйки (кипарис);
• иголки (пихта);
• перистый (саговник);
• двулопастный (гинкго);
• длинный до 8 м (вельвичия).

В целях снижения объемов испаряемой жидкости устьица глубоко погружены в ткань, сами листья покрыты кутикулой. Дерево не обновляет их ежегодно. Каждая хвоинка способна прожить от трех до пяти лет, а листья вельвичии существуют, пока живет само растение, высыхая на концах и вновь отрастая у основания.

Стебель или ствол покрыт корой, имеются четкие годичные кольца. Большинство выделяют смолу — фитонциды, губительные для бактерий. Шишки являются видоизмененными побегами.

Функции

Это группа высших семенных, следующая за папоротниками и хвощами, она предшествует покрытосеменным на пути эволюционного развития растений

Способность гамет сливаться без участия воды — важное приобретение голосеменных, которое способствовало их широкому расселению и продвижению вглубь материков

Развитие семени внутри стробилы за счет запаса питательных веществ обеспечило его сохранность и жизнестойкость. Таким образом голосеменные демонстрируют новые, по сравнению со споровыми, механизмы выживания и расселения по суше.

Отличие от других видов

Основным отличием, по которому представители этого отдела растительного царства получили свое название, является отсутствие околоплодника.

Завязь семян развивается в пазухах чешуек шишек или шишкоягод (можжевельник). Опыление происходит с помощью ветра. Семена лежат открыто на чешуйках, после созревания высыпаются.

Строение

Растения этой группы представляют собой кустарники и деревья, чаще вечнозеленые. Реже встречаются лианы и виды, сбрасывающие листву. Они имеют четко выраженную, более сложную, чем у папоротниковых, структуру.

Морфология голосеменных:

Корневая система. Стержневая. Хорошо развит основной корень, имеются многочисленные боковые побеги, которые часто вступают в симбиоз с грибком мицелием и образуют микоризу, утолщения

Такие корневые шишки накапливают фосфор и другие минеральные вещества, что важно для видов, произрастающих на бедных почвах.

Ствол. Имеет моноподиальное ветвление, то есть рост происходит за счет верхушечного побега.

Крона

Впервые происходит разделение на лист и стебель, которые выступают в качестве самостоятельных органов. У вечнозеленых листья жесткие, игловидные, у остальных — мягкие, плоские, расположены спиралью или пучками.

Голосеменные относятся к сосудистым растениям. Слои и ткани их ствола пронизаны сосудисто-волокнистой системой. По ней полезные вещества и вода циркулируют от коры к сердцевине и обратно.

Особенности древесины:

1. Кора. Состоит из пробковой части и лубяной. Пробка формируется из отмерших клеток, предохраняет ствол от повреждений. Для осуществления газообмена имеет чечевички (бугорки с отверстиями). Луб составляют живые клетки с ситовидными трубками, по которым происходит перемещение органических веществ, и лубяные волокна, выполняющие опорную функцию.
2. Камбий. Образовательная ткань в стеблях голосеменных и двудольных, которая формирует вторичные проводящие слои древесины и обеспечивает рост ствола. Об активности камбия можно судить по частоте и количеству колец на срезе дерева.
3. Сердцевина с ядром. Формируется из отмирающих клеток. В молодых побегах сердцевина накапливает органические вещества, нужные для роста. С его прекращением необходимость в клетках сердцевины отпадает, они отмирают, их место заполняет воздух. На поперечном срезе хорошо просматривается ядро, оно темнее остальных слоев.

Древесина голосеменных на 90 % состоит из трахеид. Их длина составляет несколько миллиметров, а ширина исчисляется десятыми и сотыми долями миллиметра. Одревесневшая, утолщенная оболочка этих клеток содержит множество окаймленных пор, по которым циркулируют питательные вещества и вода. Формирование трахеид происходит в тканях верхушечной меристемы (ткани, отвечающей за рост) и камбия.

Трахеиды доставляют полезные вещества продольно и горизонтально. Они имеют водопроницаемые боковые стенки, через которые снабжают ближние элементы необходимыми веществами. Кроме того, клетки выполняют опорную функцию за счет утолщений стенок. Это наделяет их, при наличии большого числа пор, эластичностью и прочностью.

Для сосудистых характерно наличие паренхимы — ткани, которая также выполняет опорные функции. Из ее клеток состоят лучи сердцевины, окаймленные слоем поперечных трахеид. По ним также осуществляется транспортировка воды и полезных соединений. Зимой эти проходы выполняют функцию хранения питательных веществ, необходимых для жизнедеятельности дерева.

Большинство голосеменных обладает хорошо развитой системой смоляных ходов. У многих хвойных они появляются как реакция на повреждение ствола. У араукариевых смола образуется в окаймляющих сердцевидные лучи трахеидах. Это клейкое вещество играет роль антисептика, препятствующего развитию инфекции. Различные виды семейства Сосновых дают примеры стебля голосеменных с постоянными смоляными ходами во вторичной древесине.

Хвойное растение

Сосна, по мнению ученых, это целый ареал. Существует несколько экотипов, которые активно изучаются ведущими специалистами.

Выделить можно 2 распространённых вида:

• с плакучей корой. Дерево самостоятельно меняет кору, чтобы обезопасить себя от перенагрева;
• пирамидальной кроной – самые высокие деревья. Высота сосны составляет более 40 метров.

Сегодня ученым известно всего 30 экотипов, которые требуют активного изучения. Для многих сосна обыкновенная это все деревья, которые попадают под краткое описание.

Однако, сегодня в западной части страны можно найти огромное количество подтипов, которые будут отличаться друг от друга даже шишками. Кстати, обыкновенной сосне свойственны два типа:

• Шишки с небольшим количеством серебряной пыльцы на макушке.
• Шишки с беловатыми чешуйками.

Каждый из типов обыкновенной сосны, которую можно встретить в любом районе страны отличается от своего «родственника» не только внешним видом, но и устойчивостью к определённым насекомым и болезням. Эти факторы, также делят корневую систему сосны на отдельные подтипы.

У сосны очень плотное строение, ядро содержит огромное количество смолы, которую часто используют в производстве.

Многие граждане выбирают именно материал из сосны по нескольким причинам:

• Древесина практически долговечна.
• Плотная и прочная.
• Не боится перепадов температуры.
• Благоприятно переносит высокую влажность.
• Не подвергается механическому повреждению.

Кстати, говоря о том, сколько лет растет сосна, можно выделить следующую информацию:

• после того, как дерево достигает 10 лет, прирост происходит намного быстрее. Средний составляет около 1 м;
• после 50 лет, сосна перестает расти в длину и начинает увеличиваться в диаметре.

Поэтому, чем шире ствол сосны, тем больше ей лет. Самый широкий достигал около 2,5 м в диаметре.

Особенности

Сосна – светолюбивое растение, подстраивается под температурные условия среды произрастания. Корневая система в зависимости от места обитания приспосабливается к условиям. На засушливых участках более развит стержневой корень, в зонах с умеренно- влажным климатом – развиваются боковые корни.

Дерево сосна размножается семенным способом и прививкой. Пересадку саженцев начинают с 3-7 лет. Цветение начинается с середины мая – температура в это время уже высокая. В этот период над лесом поднимается облако «желтой пыли». С помощью ветра происходит опыление, оплодотворение ожидается на следующий год. Плодоносить начинает лет с 15-и при одиночной посадке, в лесу – после 40 лет. Средняя продолжительность жизни дерева 200-300 лет, в отдельных случаях доживает до 500 лет. Она умеренно растет, максимальный прирост ожидается к 15-20 годам

Итак, особенности сосны обыкновенной: отличается хорошей выживаемостью, приспосабливается к разным температурным условиям, засухоустойчива и светолюбива. Корневая система предотвращает эрозию земли, осыпание старых оврагов и образование новых обрывов.

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. 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.

Примеры

Этапы жизненного цикла

Каждая сосна проходит полный жизненный цикл, который начинается с семян и заканчивается взрослым деревом. В процессе такого развития из семян сначала образуется проросток, который через 2-3 года становится молодым деревом, растущим в высоту на протяжении многих лет.

Чтобы обеспечить дальнейшее размножение, ежегодно на сосне образуются шишки с пыльцой и семенными зачатками. В результате опыления происходит оплодотворение, которое завершается образованием новой порции семенного материала и весь цикл сосны повторяется сначала. Каждый этап этого процесса подробно описан далее в статье.

Семена

Важно!Семенной материал сосны сохраняет всхожесть на протяжении 7 лет. Лучше всего он прорастает на умеренно влажной и плодородной почве

Основные характеристики семян сосны:

• имеют округло-удлинённую форму;
• достигают диаметра 4-5 мм;
• снаружи покрыты плотной чёрной оболочкой;
• имеют «крыло» — перепончатый вырост длиной до 2 см.

Проросток

Попадая в почву, созревшие семена прорастают с наступлением весеннего тепла, давая жизнь новому дереву. Сначала из семени образуется проросток.

Знаете ли вы?Самым высокорослым представителем сосновых деревьев является сосна Ламберта. Эти деревья могут достигать высоты 70 м и растут на территории США и Канады.

Этапы его развития перечислены ниже:

1. Попавшее в землю семя сосны активно впитывает воду и набухает.
2. Внешняя кожура разрывается, а находящийся на нижней части семени зачаток корня направляется в сторону грунта.
3. Зачаточный побег начинает удлиняться. В результате этого, находящиеся на его верхушке, семядоли приподнимаются над поверхностью почвы.
4. Оставшийся в семени запас питательных веществ полностью расходуется на рост и развитие молодого проростка.
5. Формируется вертикальный молодой побег с молодыми игловидными листами, расположенными по спирали.
6. После достижения двухлетнего возраста на побегах сеянца можно заметить мелкие бесцветные чешуйки. В их пазухах формируются укороченные побеги, на которых растёт по две хвоинки. Такое строение характерно и для взрослых экземпляров сосны.

Весной на взрослом дереве образуются шишки: женские и мужские. Они отличаются друг от друга внешним видом и содержат особые органы, производящие споры, — спорангии. Здесь протекает формирование женских и мужских спор, принимающих в дальнейшем участие в процессе оплодотворения. Описание каждого вида сосновых шишек представлено ниже.

1 – ветвь с шишкой и собранием микростробилов; 2 – молодая шишка; 3 – зрелая шишка; 4 – семена; 5 – ветвь с молодыми побегами.

Вегетативный способ размножения

При вегетативном варианте размножения происходит разделение на акинеты — толстостенные клетки. Он заключается в отделении от маточника какой-то его части — выводковой почки или тельца. Таким способом размножаются некоторые низшие растения, в том числе саргассовые, бурые и красные водоросли. Вегетативно размножаются даже цветковые растения, например ряска. У некоторых из них образуются выводковые почки, которые опадают на землю и там укореняются. Также почки могут ответвляться и отделяться от материнского растения. У покрытосеменной группы растений очень часто встречается развитие побегов под землёй от корневища.

Размножение хвойных на примере сосны

Это обоеполое ветроопыляемое растение.

На молодых стеблях образуются два вида шишек – укороченных побегов: мужские и женские. Мужские шишки расположены у основания молодых побегов, имеют ось, к которой прикреплены чешуйки.

На нижней стороне чешуек находятся по два пыльцевых мешка, в них формируются микроспоры (мужские споры) с одинарным гаплоидным набором хромосом. Из микроспор формируются мужские гаметофиты – пыльцевые зерна, несущие половые клетки – спермии.

Маленькие красноватые женские шишки сидят на верхушках молодых побегов. Чешуи женских шишек попарно срастаются, и между ними развивается семязачаток. Там образуется мегаспора (женская спора).

В результате ее многократного деления образуется женский гаметофит яйцеклетка и эндосперм, впоследствии питающий зародыш.

Пыльца, приносимая ветром, попадает на чешуи женских шишек. Пыльцевое зерно прорастает, спермий по пыльцевой трубке достигает яйцеклетки и сливается с ней – происходит оплодотворение. Соединяясь, спермий и яйцеклетка образуют клетку с двойным (диплоидным) набором хромосом – зиготу. Это первая клетка спорофита. Из семизачатка развивается семя с запасом питательных веществ, которое одето защитными оболочками.

На второй год после образования женской шишки и переноса на нее микроспор семена высыпаются и разносятся ветром.

Голосеменные – основа растительного покрова ряда природных зон. 90 % лесов представлены разными видами голосеменных. Семенами питаются птицы, древесина используется в хозяйстве.

Так называемые корабельные сосны, имеющие длинный прямой ствол, в прежние времена использовались в кораблестроении.

Весь парусный флот строился в основном из сосны. Многие хвойные и сейчас прекрасный строительный материал. Кроме того, из сосны получают бумагу, картон, скипидар и много других ценных для человека продуктов.

Сердцевину саговниковых употребляют в пищу.

Голосеменные растения размножаются семенами. Однако семена у них не образуются в таком органе как цветок и, созрев, не находятся в плоде. Такое происходит только у покрытосеменных. У голосеменных семена созревают на чешуях шишек и потом просто выпадают оттуда. Именно поэтому голосеменные так называются, их семена «голые».

Большинство голосеменных составляет такая группа растений, как хвойные (сосна, ель, лиственница и др.). Их размножение с помощью семян похоже. Поэтому, говоря о размножении голосеменных, обычно описывают размножение сосны обыкновенной, т.к. это наиболее распространенное растение.

У голосеменных существуют мужские и женские шишки. В мужских шишках созревают пыльцевые зерна, которые представляют собой часть мужского гаметофита, в котором, в свою очередь, в дальнейшем созревают спермии. В женских шишках образуется женский гаметофит, в котором образуются яйцеклетки.

Слово «гаметофит» означает, что в клетках такого образования содержится одинарный набор хромосом.

Само растение из группы голосеменных представляет собой спорофит, т. е. в его клетках содержится двойной набор хромосом.

У большинства хвойных на одном растении есть как мужские, так и женские шишки. При этом они располагаются в разных местах веток. У сосны мужские шишки собраны в группы и находятся в основаниях веток, а женские располагаются по одиночке на концах веток. Мужские и женские шишки отличаются также по цвету и размеру.

Женские крупнее.

У сосны пыльцевые зерна созревают в конце весны и высыпают из мужских шишек, разносятся ветром.

Каждое пыльцевое зерно имеет два так называемых воздушных мешка. Это облегчает его вес и дает возможность дольше лететь на ветру. Далеко не всем пыльцевым зернам везет достигнуть женских шишек.

Тот факт, что на одном растении есть мужские и женские шишки еще не означает, что происходит самоопыление (то есть пыльца одного растения опыляет женские шишки своего же растения). Обычно происходит опыление шишек другого растения, то есть происходит перекрестное опыление.

В женской шишке сосны на каждой чешуйки располагается по два семязачатка.

Всего в шишке много семязачатков, так у нее много чешуек. Когда пыльца попадает в шишку, ее внешние чешуйки смыкаются. Таким образом происходит опыление.

Посадка и уход

Успешное приживание молодых сосен невозможно без правильного выбора саженцев.

Растения должны продаваться только с закрытой корневой системой.

Такие деревья просто пересаживать, не опасаясь за то, что дерево не укоренится

В таких случаях обеспечивается лучший симбиоз с микоризой, которая обеспечивает дальнейшее питание растений, что очень важно при адаптации видов к типу почвы и внешним условиям

Деревья с открытыми корнями быстро умирают из-за невозможности сохранить микроорганизмы в грунте, в пакетах или мешках грибок сразу же погибает. Контейнерные саженцы достаются из емкостей только в момент непосредственной посадки. Дерево старше 5-ти лет пересадить не получится.

Посадка производится в несколько этапов:

Выкапывая посадочную яму, нужно обратить внимание на размер корней – он приблизительно равен габаритам контейнера. Прибавляется несколько сантиметров в ширину и глубину, после чего выкапывается яма.
На дно ямы выкладывается 3-сантиметровый слой битого кирпича, шифера или гальки, сверху насыпают плодородную почву

В состав почвы обязательно должны входить: торф, перегной, немного речного песка и дерна. Дополнительно можно добавить примерно 1 чайную ложку нитроаммофоски, тщательно размешав все составляющие.
Получившийся слой должен быть не более 2 см.
Контейнер разрезается, из него аккуратно вынимается саженец. Перемещать растение в яму нужно очень аккуратно, не задевая ком земли с микроорганизмами.
Корневая шейка не должна быть глубоко – после закапывания она должны быть на одном уровне с краем углубления.
Все засыпается подготовленной смесью и утрамбовывается.
Сразу после пересадки необходимо полить дерево десятью литрами воды.
Далее место мульчируется, во избежание пересыхания почвы.
В жару можно дополнительно поливать растение.

Семена сосны обыкновенной нужно предварительно подготавливать к высадке. Их помещают в раствор с высоким содержанием марганцовокислого калия, после чего проращивают в смоченной ткани в течение 2-3 недель. Особенности высадки семян:

• Пересаживать нужно в отдельные емкости с хорошим дренажом и сосновой почвенной смесью.
• Семена аккуратно заглубляют, стараясь не повредить корень.
• Земля увлажняется из пульверизатора.
• Контейнеры размещают на хорошо освещенном месте, периодически поливая по мере высыхания почвы.

Сосне требуется проведение мероприятий по уходу и формообразованию кроны

Это важно для молодых деревьев. Весной подрезают поломанные от снега и засохшие ветви, это нужно сделать до того, как в ветви лиственных деревьев начнет поступать сок

Для конусовидных сортов необходима обрезка центрального проводника, так они не будут расти вверх. Так ухаживать за деревом нужно каждую весну.