Ciclul de dezvoltare al gimnospermelor pe exemplul pinului silvic. Gimnosperme Solzi de semințe ale unui con de pin femelă câte ovule
Gimnospermele sunt plante cu semințe superioare care nu au flori și nu formează fructe. Semințele lor sunt situate deschis pe interiorul frunzelor solzoase care formează un con. Gimnospermele sunt primele plante cu adevărat terestre, deoarece apa nu este necesară pentru fertilizarea lor.
Perioada de glorie a gimnospermelor aparține erelor Paleozoic și Mezozoic. În procesul de evoluție, gimnospermele au evoluat din ferigi. O formă de tranziție dispărută este ferigi de semințe. În aparență, aceste plante erau apropiate de ferigi, dar aveau ovule care se aflau direct pe frunze, ceea ce a dat naștere denumirii acestui grup de ferigi de semințe.
Stadiul dominant este sporofitul.
Tulpina (în majoritatea) este bine dezvoltată, lignificată. Tulpina include scoarță, lemn și o midă slab exprimată. Țesutul conducător este reprezentat de traheide (o structură evolutiv mai veche decât traheea). În scoarța și lemnul coniferelor există pasaje de rășină - spații intercelulare umplute cu Uleiuri esentialeși rășină, care sunt secretate de celulele care căptușesc canalul. Rășina protejează planta de pătrunderea microorganismelor și a insectelor. Ramificarea tulpinii este monopodială, adică. lăstarul apical persistă de-a lungul vieţii. Când lăstarul apical este îndepărtat, creșterea plantei în înălțime se oprește.
Frunzele de conifere sunt mici, solzoase sau în formă de ac numite ace. De obicei, stau pe copac timp de 2-3 ani. Acele sunt acoperite cu o cuticulă. Stomatele sunt adânc încorporate în țesutul frunzelor, ceea ce reduce evaporarea apei.
Sistemul radicular este pivot, de obicei pivot. Rădăcina principală este bine exprimată, pătrunde adânc în sol. Rădăcinile laterale scurte conțin adesea micorize.
Gimnospermele sunt adaptate la viața pe uscat în multe feluri mai bine decât plantele cu spori. Reproducerea lor nu este asociată cu prezența umidității, deoarece polenul este transportat de vânt de la sporofit masculin la femelă. Fertilizarea are loc cu ajutorul unui tub de polen. Datorită dezvoltării cambiumului și a lemnului secundar, multe gimnosperme ating dimensiuni mari.
Conurile de sex masculin sunt situate printre acele de la baza lăstarilor tineri. Sunt formate din microsporofile (solzi) care poartă 2 microsporangii (saci de polen) în care se dezvoltă sporii. Conurile masculine sunt galben-verzui.
Conurile femele sunt situate pe vârfurile altor lăstari tineri. Sunt de culoare maro sau roșu-brun. Conurile feminine constau dintr-un solz de semințe (megasporofile) cu 2 ovule și un solz steril acoperitor. Ovule (ovule) - formațiuni din care se dezvoltă semințele. Sunt situate pe suprafața solzilor de semințe în mod deschis
2 - con femela
3 - solzi de semințe cu 2 ovule (vedere de sus)
4 - acoperire și solzi de semințe (vedere de jos)
Ciclu de viață conifere (de exemplu, pin).
Pinul este o plantă monoică. Primăvara, pe unii dintre lăstarii săi se formează conuri - mascul și femela. Microsporii conurilor masculine sunt umplute cu microsporocite (2n), care după meioză formează 4 microspori haploizi. Microsporii sunt acoperiți cu o membrană de spori și formează un grăunte de polen, în care se formează un gametofit masculin, care include 1 celule vegetative și 1 celule generative. Învelișul de spori formează doi saci de aer, care facilitează transportul polenului de către vânt pe distanțe lungi.
A - con masculin;
B - microsporofilă (1) cu microsporangii (2);
B - polen: 3 - celula vegetativa; 4 - celula generatoare; 5 - două airbag-uri
După ruperea peretelui microsporangiului, boabele de polen sunt împrăștiate de vânt și cad pe conurile femele.
Megasporangium este o parte a ovulului, acoperită cu un tegument (copertă) și atașată de solzii semințelor (megasporofile) cu ajutorul unui picior.
A - con feminin
a - solzi de acoperire
b - solzi de semințe
c - ovule pe solzii semințelor
1 - învelișul semințelor de jos
2 - solzi de semințe de sus,
3 - ovul în secțiune (în interiorul megasporangiului, în interiorul căruia sunt arhegonii, în exterior acoperit cu tegument)
Megasporangium include un singur megasporocit (2n), care după meioză formează 4 spori haploizi, dintre care trei sunt redusi. Megasporul rămas formează un gametofit feminin care nu părăsește megasporangiul. Pe gametofit se formează arhegonii care conțin ouă.
Polenizarea pinului are loc la sfârșitul lunii mai - începutul lunii iunie. Odată ajuns pe ovul, boabele de polen se lipesc de un lichid lipicios, care, evaporându-se, îl trage în ovul. Un bobul de polen germinează: dintr-o celulă vegetativă se formează un tub de polen, dintr-o celulă generativă se formează 2 spermatozoizi (prin mitoză). Spermatozoizii sunt transportați pasiv către arhegonium de către tubul polen. Un spermatozoid fecundează ovulul, celălalt moare.
Zigotul format după fuziunea celulelor germinale dă naștere embrionului, iar ovulul dă naștere seminței. Sămânța este formată din:
germen (2n)
învelișul semințelor (2n) - format din tegument
Aportul de nutrienți - endospermul (n) - se formează din corpul gametofitului.
Embrionul în curs de dezvoltare conține o rădăcină, o tulpină, mai multe cotiledoane (frunze embrionare) și muguri. Semințele de pin se coc până în toamnă anul urmator. De obicei, iarna, solzii lignificat de semințe diverg, iar semințele, care au apendice asemănătoare aripilor, sunt împrăștiate de vânt. Odata in conditii favorabile, semințele germinează, dând naștere unui sporofit - o plantă mare cu frunze.
Pin - plantă fotofilă, nepretențios față de sol. Crește pe nisipuri, pe stânci, în mlaștini. În funcție de locul de creștere, se dezvoltă în principal fie rădăcina principală, fie sistemul de rădăcini laterale. Bine înrădăcinat, ceea ce ajută la fixarea solului. Pinul care crește în pădure poate atinge până la 40 m înălțime. Are trunchiul drept acoperit cu scoarta rosu-brun. Un trunchi mic și subțire se găsește într-un pin care crește într-o mlaștină. Durata de viață a unui pin este de 350-400 de ani.
molid spre deosebire de pin, este o plantă tolerantă la umbră. Molidul dezvoltă o coroană piramidală densă. Ramurile sale inferioare de obicei nu mor, dar sunt conservate, astfel încât pădurile de molid sunt întunecate. Molidul este mai pretențios la condițiile de mediu și crește pe soluri mai fertile și suficient de umede. A ei sistemul rădăcină mai puțin dezvoltat decât cel al pinului, și situat mai superficial, astfel încât vânturile puternice pot „smulge” copacul cu rădăcinile sale. Frunze de molid - ace - în formă de ac, situate individual pe lăstari și rămân pe copac timp de 7-9 ani. Dacă conurile de pin au 4-5 cm lungime, atunci conurile de molid au 10-15 cm lungime și se dezvoltă în decurs de un an. Reproducerea la molid are loc la fel ca la pin. Durata sa de viață este de 300-500 de ani.
Se aplică și la conifere. zada. Rezistă înghețurilor severe din Siberia și Yakutia. Acele îi cad pentru iarnă, care este motivul pentru numele său.
Durabilitate exceptionala sequoia, sau copac mamut. Durata vieții ei este de 3-4 mii de ani.
În pădurile de pin și mixte, pe dealurile uscate, se găsește ienupărul comun - un arbust veșnic verde cu frunze asemănătoare acului. Conurile sale deosebite au solzi indehiscenți și seamănă cu fructe de pădure cărnoase albăstrui.
Valoarea coniferelor .
Ca toate plantele verzi, ele formează materie organică, absorb dioxid de carbon și eliberează oxigen. Pădurile de conifere întârzie topirea zăpezii și îmbogățesc solul cu umiditate. Pinul emite fitoncide - substanțe volatile care au efect antibacterian. Păstrați structura solului și protejați-l de distrugere (pin).
O persoană folosește coniferele ca material de construcție și ornamental valoros („pini de nave”, „mahon” - lemn de sequoia, lemn de zada rezistent la descompunere). Lemnul de molid este folosit la fabricarea hârtiei. Din conifere se obțin terebentină, colofoniu, ceară de etanșare, lacuri, alcool și materiale plastice. Uleiul comestibil este produs din semințele pinului de cedru siberian. Semințele de pin cedru sunt comestibile. Unii locuitori ai pădurii se hrănesc cu semințele de conifere. Conurile de ienupăr sunt folosite ca medicament. Multe conifere sunt cultivate ca plante ornamentale
### Teme pentru acasă
1. Semințele de pin siberian sunt numite nuci de pin. Explicați dacă un astfel de nume este corect din punct de vedere științific.
2. Oamenii de știință au descoperit că conifere(molid, pin) sunt mai puțin rezistenți la poluarea aerului de la gazele industriale decât copacii de foioase. Explicați motivul acestui fenomen.
· Pe frunze se depun diverse Substanțe dăunătoare.
· La plantele de foioase, frunzele cad anual și substanțele nocive sunt îndepărtate odată cu ele, plante conifere frunzele trăiesc 3-5 sau mai mulți ani, astfel încât substanțele nocive nu sunt îndepărtate și duc la otrăvirea organismului.
3. Dați un răspuns detaliat la întrebare. Care sunt caracteristicile plantelor de conifere?
4. De ce în august într-o pădure de conifere sub copaci se văd o mulțime de ace căzute, iar în pădure de foioase aproape că nu există frunze căzute de anul trecut? Cum afectează acest lucru fertilitatea solului?
· Acele conțin o mulțime de substanțe rășinoase care împiedică descompunerea lor de către microorganisme.
· În plus, într-o pădure de conifere în condiții de umbră, temperatura este mai scăzută, iar rata de descompunere este scăzută.
· Datorită descompunerii lente și levigarii materiei organice, solul din pădurea de conifere conține puțin humus.
5. Ce set de cromozomi este tipic pentru boabele de polen de pin și pentru celulele spermatozoizilor? Explicați ce sunt celulele inițiale și în urma ce diviziune se formează aceste celule?
6. De ce dăunătorii trăiesc mai mult pe pinii bătrâni și bolnavi?
Răspuns:
· Se eliberează multă rășină pe copacii tineri,
· rășina conține terebentină, care respinge dăunătorii.
· Copacii bătrâni sunt ascunzători mai confortabile.
7. Care sunt avantajele înmulțirii plantelor prin semințe față de spori?
8. Care este diferența dintre o sămânță de pin și un spor de ferigă și care sunt asemănările lor?
| sămânță de pin (germeni de semințe) ↓ | |
| pin (plantă adultă, sporofit) | |
| umflături masculine ↓ | umflături feminine ↓ |
| sporangii ↓ | ovule (conuri pe solzi, sporangii de urs) ↓ |
| meioza (mulți spori mici - microspori, toți se dezvoltă) ↓ | meioză (4 spori mari - megaspori, se dezvoltă doar unul) ↓ |
| crestere masculina - gametofit (granul de polen) ↓ | gametofit de excrescere feminină (endosperm cu 2 arhegonii) ↓ |
| polenul este transportat de vânt către ovul, germinează, formând un tub polenic ↓ | ouă (câte unul în fiecare arhegonium) |
| 2 spermatozoizi (livrati la ovul prin tubul polen) |   |
| zigot (un spermatozoid (n) fecundează un ovul (n)) ↓ | |
| samanta (germeni) |
Primăvara, la baza lăstarilor tineri se formează frunze galben-verzui. umflături masculine. La masculi se formează conuri granule de polen format din două celule vegetativă şi generativă. Celula generatoare este împărțită în doi gameți masculini - spermatozoizi. conuri feminine colectate 1-3 la capetele lăstarilor tineri. Fiecare con este o axă din care se extind două tipuri de solzi: stearpă și sămânță. Pe fiecare solză de semințe se formează în interior două ovule. Endospermul, care este gametofitul feminin, se dezvoltă în centrul ovulului. Endospermul se dezvoltă dintr-un megaspor, în țesutul său se formează două arhegonii. Polenul este împrăștiat de vânt, ajunge pe conurile feminine și pătrunde până la intrarea polenului în ovul. Din orificiul de admisie a polenului se eliberează un lichid lipicios, când se usucă, polenul este atras în ovul. Când particulele de praf cad pe conurile femele, solzii se închid și se lipesc împreună cu rășină: în acest moment, ovulele nu sunt încă pregătite pentru fertilizare. Între polenizare și fertilizare la pin trece aproximativ un an. Celula vegetativă a boabelor de polen crește într-un tub de polen care ajunge la arhegonium. La capătul tubului polenic sunt doi spermatozoizi: unul dintre ei moare, iar celălalt se contopește cu ovulul unuia dintre arhegoniums. Din zigotul rezultat se dezvoltă un embrion.
Primele plante cu sămânță au fost acum ferigi de semințe dispărute, au dat naștere gimnospermelor. Gimnospermele sunt plante cu semințe străvechi pe calea progresului biologic. Au apărut pe Pământ cu peste 350 de milioane de ani în urmă, cu mult înainte de apariția angiospermelor. Oamenii de știință cred că gimnospermele provin din vechile ferigi heterospore cu semințe care nu au supraviețuit până în prezent. Amprente de ferigi de semințe se găsesc în straturile adânci ale scoarței terestre.
Structura unei ramuri de pin
ramură de pin
Structura unui con de pin feminin
Primăvara, pe vârfurile lăstarilor tineri pot fi văzute conuri mici roșiatice. Acestea sunt conuri feminine. Conul feminin este format dintr-o axă, sau tijă, pe care se află solzii. Pe solzile conurilor feminine, ele nu sunt protejate de nimic, precum cele goale (de unde și numele - gimnosperme), zac ovule, în fiecare dintre ele se formează un ou.
Structura conuri feminine pini
Structura unui con de pin masculin
Pe aceleași ramuri pe care sunt situate femelele se află și conuri masculi. Nu sunt situate în vârful lăstarului tânăr, ci la baza lor. Conurile masculine sunt mici, ovale, galbene și în grupuri strânse.
Structura unui con de pin masculin
Fiecare con de sex masculin este format dintr-o axă, pe care se află și solzi. Pe partea inferioară a fiecărei solzi se află doi saci de polen în care polenul se coace - o colecție de particule de praf în care se formează ulterior celulele sexuale masculine - spermatozoizi.
Structura unui con de pin matur
Fertilizarea la pin are loc la un an după ce polenul lovește conurile feminine. Și semințele se revarsă după alte șase luni, la sfârșitul iernii. Până în acest moment, un con femel matur devine maro și atinge 4-6 cm.
Structura unui con de pin matur
Când solzii unui con femel matur se depărtează, devine clar că semințele se află în perechi pe partea superioară a solzilor, la baza lor. Semințele zac, deschise, goale. Fiecare sămânță de pin este echipată cu o aripă membranoasă transparentă, care asigură transferul acesteia de către vânt.
Procesul de polenizare și fertilizare la pin. (ciclul de dezvoltare)
Reproducere: sexuală - prin semințe.
Reproducerea se realizează în două etape: procesul de polenizare și procesul de fertilizare.
procesul de polenizare
- Polenul se depune pe ovulele conului feminin.
- Polenul intră în ovul prin orificiul de intrare pentru polen.
- Solzii se închid și se lipesc împreună cu rășină.
- Pregătirea pentru fertilizare.
- Polenul, germinând, formează spermatozoizi și un tub de polen.
procesul de fertilizare
Fertilizarea are loc în ovul la 12 luni după polenizare.
- Spermatozoizii fuzionează cu ovulul pentru a se forma zigot.
- Se dezvoltă dintr-un zigot germen.
- Din tot ovulul - sămânță.
Conul crește și devine treptat lemnos, culoarea lui devine maro. Iarna următoare, conurile se deschid și semințele se revarsă. Ele pot rămâne latente mult timp și germinează numai în condiții favorabile.
Răsadurile de pin arată foarte ciudat când tocmai au ieșit din sămânță. Acestea sunt plante mici a căror tulpină este mai scurtă decât un chibrit și nu mai groasă decât un ac de cusut obișnuit. În vârful tulpinii se află un mănunchi de ace de cotiledon foarte subțiri care iradiază în toate direcțiile. Pinul nu are una sau două dintre ele, ca plantele cu flori, ci mult mai multe - de la 4 la 7.
muguri de semințe de pin
În acest fel, plantele aparținând departamentului de gimnosperme diferă de toate celelalte plante prin faptul că produc semințe. Fertilizarea internă, dezvoltarea embrionului în interiorul ovulului și apariția seminței sunt principalele avantaje biologice ale plantelor cu semințe, care le-au făcut posibilă adaptarea la condițiile terestre și să obțină o dezvoltare mai mare decât plantele superioare fără semințe.
Strămoșii gimnospermelor au fost ferigi de semințe, care au apărut din ferigi arbore. Toți reprezentanții lor sunt plante lemnoase cu un ciclu complex de dezvoltare, în care generația asexuată domină sub forma arborelui însuși, în timp ce generația sexuală este mult simplificată și se dezvoltă pe generația asexuată. După fertilizare, se formează un embrion, scufundat într-o sămânță, culcat deschis pe suprafața solzii semințelor, de unde și denumirea - gimnosperme (vom lua în considerare ciclul de dezvoltare în detaliu mai jos folosind exemplul coniferelor).
Cea mai veche clasă - ferigi de semințe - s-a stins complet. Conform datelor paleontologice, aveau trunchiuri drepte, neramificate, cu o rozetă de frunze mari în vârf. Pe frunzele speciale s-au dezvoltat sporangii, care apoi s-au transformat în semințe, cu un mic embrion de viitoare plante.
Clasa Ginkgo este, de asemenea, foarte veche, din care a supraviețuit o specie de Ginkgo biloba - Ginkgo b i 1 o b a, un copac cu frunze bilobate în formă de evantai. Rareori găsit sălbatic, cultivat în China, Japonia și în grădinile botanice.
Cea mai mare valoareîn natură și practica umană, reprezentanții clasei de conifere - Coniferae, sunt răspândiți pe tot globul. Ei domină în zona taiga. În Uniunea Sovietică, 75% din păduri sunt formate din conifere. Toate coniferele se caracterizează prin ramificare monopodială (nedefinită) și îngroșarea secundară a trunchiului, prezența doar a traheidelor în lemn din elemente conductoare, frunze în formă de ac sau solzoase. Toți sunt veșnic verzi, cu excepția câtorva genuri, inclusiv genul zada, ale căror specii își aruncă acele pentru iarnă.
Vom lua în considerare ciclul de dezvoltare al coniferelor folosind exemplul pinului silvestris - Pinus sylvestris. Pinul înflorește liber de la vârsta de 15 ani, în pădure înflorirea începe după 25-30 de ani. Inflorescențe masculine și feminine - conurile se formează la mijlocul sau sfârșitul lunii mai pe un copac (pinul este o plantă monoică). Conurile masculine mici, de aproximativ 5 mm lungime, galbene sunt grupate - 15-30 buc. la baza unui lăstar tânăr (Fig. 66). Fiecare con este alcătuit dintr-o axă scurtă cu solzi alungiți dens localizați pe el: pe partea inferioară a acestora sunt două antere ovale în care se formează polen. Fiecare solz cu două antere este o stamină de pin.
În interiorul anterelor există țesut archesporium, ale cărui celule, ca în sporangiile de ferigă, se divid reducțional, apoi cariocinetic, rezultând formarea a patru celule haploide - polenul de pin. Fiecare fir de praf constă dintr-o celulă cu două cochilii, învelișul superior retrăgându-se de jos în două locuri, formând saci de aer, ceea ce reduce gravitație specifică polenul si faciliteaza transportul acestuia de catre vant pe distante mari. Când polenul se maturizează, anterele explodează, polenul se revarsă și este purtat de vânt. Dezvoltarea ulterioară a polenului are loc în antere. Miezul de polen este împărțit în două (Fig. 67). Unul rămâne nucleul celulei polenului și se numește acum nucleul celulei vegetative. Al doilea nucleu, divizându-se, formează nucleele a patru celule mici. Una dintre ele, de obicei mai mare, devine o celulă anteridială, celelalte trei se dizolvă. Celula anteridială se împarte și formează două celule generatoare - spermatozoizi (gameți masculini). În acest timp, polenul este transportat de la antere de vânt la suprafața ovulului și germinează. Învelișul său exterior explodează, iar cel interior se extinde într-un tub polen, în care se toarnă citoplasma cu nucleul unei celule vegetative și doi spermatozoizi (nu se pot mișca independent).
Foarte mici, lungi de 3-4 mm, conurile de pin femele sunt formate în 2-3 bucăți. în vârful lăstarilor tineri (vezi Fig. 66,6).
Ele constau dintr-o axă scurtă pe care solzi sunt aranjați dens, care diferă ca mărime și formă. Unele - foarte mici - se numesc solzi de acoperire, în sinusurile lor există solzi de semințe cărnoase mai mari. Pe partea interioară a solzilor semințelor de la baza lor, se dezvoltă două corpuri ovale - două ovule (ovule).
Ovulele au structura complexa. De sus, sunt acoperite cu un țesut special - un capac, ale cărui margini nu se închid în partea de sus a ovulului, formând o deschidere îngustă - intrarea polenului (Fig. 67, d). Sub capac se află corpul pluricelular al ovulului - nucelul. Una dintre celulele nucelului crește rapid și se divide de două ori, mai întâi reducțional, apoi cariocinetic, formând patru celule haploide situate una deasupra celeilalte. Primele trei celule se dizolvă, a patra, în expansiune, se umple partea interioară ovule, doar un strat subțire sub înveliș rămâne al nucelului. Această celulă haploidă mare se numește sac embrionar. Nucleul său se împarte de multe ori, apar celule și cavitatea sacului embrionar este umplută cu țesut endosperm. Apoi, în partea superioară a endospermului, se formează două celule mai mari - ouă (gameți feminini) și deasupra fiecăruia dintre ele, patru celule mici formează, parcă, un canal care duce la ou. Aceasta completează dezvoltarea ovulului de pin înainte de fertilizare.
Până în acest moment, solzii conului feminin se depărtează, se pliază înapoi, iar polenul este transportat de vânt pe suprafața ovulului în intrarea polenului. Polenul de pin stă acolo un an întreg și germinează abia în primăvara următoare. La alte conifere, germinează imediat.
Încolțit într-un an, polenul de pin formează un tub de polen care crește spre ou. În acest moment, nucleul celulei vegetative se dizolvă, conținutul tubului polen se revarsă în ou, iar primul spermatozoid fuzionează cu nucleul ovulului, iar al doilea spermatozoid se dizolvă. Ovulul fertilizat devine o celulă zigotă diploidă, acoperită cu o membrană. Al doilea ou se dizolvă.
Zigotul se divide, iar din el se formează un embrion cu rudimentele rădăcinii (vezi Fig. 66, 14) ale tulpinii și cu patru până la opt cotiledoane, după care se oprește din creștere și trece în. stare de repaus. Până în acest moment, un aport de nutrienți este depus în endosperm. Învelișul ovulului devine învelișul seminței, iar întregul ovul devine sămânța. La majoritatea coniferelor, semințele se coc într-un an. La pin, de la începutul înfloririi unui con femel până la coacerea semințelor în acesta, trec 18 luni. În acest timp, conurile femele cresc în dimensiune, solzii semințelor devin rigide, iar pe semințe se formează o aripă membranoasă. În conurile mature, solzii sunt pliați înapoi, semințele cad și sunt purtate de vânt. Din embrion, sămânța germinativă, crește un lăstar, apoi se dezvoltă într-un copac, iar ciclul de dezvoltare al pinului începe din nou.
Reproducerea plantelor cu semințe a fost studiată mult mai devreme decât cea a plantelor cu spori superiori, iar organelor lor de reproducere li s-au dat nume: stamină, anteră, polen, ovul, sac embrionar. Mai târziu, a fost studiat ciclul de dezvoltare al sporilor superiori și au fost găsite excrescențe, anteridii și arhegonii.
Există multe asemănări în structura conului de pin masculin și a spikeletului mușchiului: există o axă principală, solzi și sporangii, cărora le corespund anterele în pin. În antere, precum și în sporangi, se dezvoltă un arhesporium, ale cărui celule atât în mușchi de pin, cât și în maciucă se divid de două ori - mai întâi reducțional, apoi cariocinetic, formând patru celule haploide, care sunt numite microspori în mușchii de club heterospori și polen în pin. . Formarea celulelor haploide, a microsporilor sau a polenului atât în mușchi, cât și în pini pune capăt dezvoltării generației asexuate și începe dezvoltarea generației sexuale - gametofitul. În mușchii club heterospori, în interiorul microsporului se dezvoltă o mică creștere masculină și în ea - anteridiul cu spermatozoizi.
În polenul de pin (respectiv, în microspori), se dezvoltă o celulă vegetativă și un fir - o excrescență masculină primitivă, iar în ea se formează o celulă anteridială (corespunzătoare anteridiului). Ca urmare a diviziunii celulei anteridiale, se formează doi spermatozoizi (gameți), care diferă de spermatozoizi doar prin imobilitate. Aici se termină dezvoltarea gametofitului - generația sexuală masculină de muschi și pin.
Conul de pin femela este, de asemenea, foarte asemănător ca structură cu spiculetul muschiului: pe ele există un ax, solzi și sporangi, cărora le corespund ovulele în pin. In ovule, dupa reducere si apoi fisiune nucleara cariocinetica, se formeaza celule haploide, in muschi de club, macrospori, doar in muschi de club sunt mai multe, la pin, din patru celule haploide, ramane o celula - sacul embrionar. În pin, ca și în mușchii de club heterospori, în macrospore (sac embrionar) se formează țesutul creșterii femelelor - endospermul și există două ouă în el cu resturi de arhegonium sub formă de opt celule mici. Acest lucru completează dezvoltarea generației sexuale feminine - gametofitul atât în mușchi de club, cât și în pin.
Odată cu fuziunea gameților și formarea unui zigot (celulă diploidă), atât mușchiul, cât și pinul încep dezvoltarea unei generații asexuate, a unui embrion, apoi a unei plante adulte cu rădăcini, tulpini și frunze. Toate aceste organe din pin au celule diploide și numai odată cu reducerea diviziunii celulare în antere și ovule în timpul formării polenului (microspori) și a sacului embrionar (macrospori) începe dezvoltarea generației sexuale a pinului, care are o structură foarte primitivă. Generația sexuală masculină a unui pin este formată din polen (microspori), o celulă vegetativă și un filament în ea (creștere masculină), o celulă anteridială (antheridium) și doi spermatozoizi (corespunzând spermatozoizilor). Generația sexuală feminină a pinului se dezvoltă pe planta mamă în ovule (macrosporangii) și constă dintr-un sac embrionar (macrospore), endosperm (excrescere feminină) și două ouă cu opt celule mici (rămășițe de arhegonium). Fuziunea gameților duce la formarea unui zigot diploid și la dezvoltarea unei noi generații asexuate.
Astfel, la conifere se alternează două generații - sexuală și asexuată. Generația asexuată domină printre ei, iar generația sexuală feminină se dezvoltă complet pe generația asexuată.
Diferențele în ciclurile de dezvoltare ale gimnospermelor și ferigilor sunt următoarele: la gimnosperme, generația sexuală feminină se dezvoltă pe asexuat, la ferigi, separat pe sol; la gimnosperme, generația sexuală masculină este mult simplificată și formează spermatozoizi imobili, la ferigă - spermatozoizi mobili; la gimnosperme este separată de planta-mamă și servește la înmulțirea semințelor (un sporangiu supraîncărcat cu o excrescentă și un embrion), la ferigi - un spor; la gimnosperme, stadiul de repaus cade pe seminte, la ferigi, pe spori; la gimnosperme aspect Se disting macro și microspori, sporangi și chiar conuri de sex masculin și feminin; la majoritatea ferigilor, sporangiile și sporii nu diferă ca aspect.
În CSI se găsesc reprezentanți a trei familii de conifere: pin - Pinaceae, tisa - Takhaseaeikiparis - Cupressaceae.
Cea mai comună familie de pin include genuri:
Pin - Pinus. Ace lungi și dure cresc numai pe lăstari scurti - câte două ace: la pinul silvestru - Pinus sylvestris, pinul Crimeea - Pinus pallasiana, sau cinci ace fiecare: la pinul cedru siberian - Pinus sibirica, pinul Weimuth - P i nus strobus.
Ciclul de viață al pinului silvic este dominat de sporofit – copac matur, inclusiv: rădăcină, trompă, ramuri(lăstarii alungiți), lăstari scurte, frunze, mascul și femelă conuri.
Sistemul radicular al pinului atinge o adâncime de 20–30 m și poate intra în simbioză cu miceliul (corpul) ciupercilor, de exemplu uleiul, creând micorize(rădăcină de ciupercă). Hifele (excrescente miceliale) împletesc rădăcinile de pin de la vârfuri până în zona de aspirație și pătrund în interior, conectându-se la fasciculele conductoare. Prin absorbția materiei organice din plantă, ciuperca furnizează plantei apă cu minerale.
Trunchi - o tulpină lignificată verticală atinge o înălțime de 30-40 m. Ramurile (lăstarii alungiți) de pe trunchi sunt spiralate, acoperite cu frunze solzoase brune, sesile, dispuse spiralat și se termină cu muguri ovoizi, în formă de con, maro. În axilele se dezvoltă foliole asemănătoare solzilor lăstari scurte, din care cresc două frunze - ace. O pereche de frunze de pin silvestru, lungi de 3–8 cm, grosime de 1,5–2 mm, acoperite cu o teacă la bază, funcționează (trăiește) timp de 3–5 ani și cade împreună cu lăstarul scurtat.
a bărbaților conuri- spiculii purtători de spori (strobili), se formează primăvara la baza lăstarilor tineri alungiți. Sunt asamblate pe o axă comună. Fiecare con individual are 8–12 mm lungime, galben sau roz și constă dintr-o tulpină scurtă ( topoare), pe care frunzele purtătoare de spori sunt situate spiralat - microsporofilele. Pe partea inferioară a microsporofilelor, există două microsporangii. În microsporangiile - camerele de polen, ca urmare a diviziunii meiozei celulelor diploide ale țesutului sporogen, se formează celule haploide. microspori. La rândul lor, microsporii se divid prin mitoză și formează un patru celule gametofit masculin – polen. Granulele de polen includ vegetativ, generativ(antiridial) și doi protalial celule. Celulele protaliale sunt celule de rezervă, prin urmare, rămânând în urmă după un timp în creștere, își dau resursa dezvoltării celulelor generative și vegetative, degenerează rapid și dispar. Celulele de polen sunt înconjurate de două învelișuri - exterioare, groase - exineși interior, subțire - intina.În două locuri, exina nu fuzionează cu intina, formând umflături - airbag-uri.
Conuri pentru femei conuri, de 3–7 cm lungime, apar pe vârfurile lăstarilor alungiți singuri sau în grup de 2–3 bucăți. Consta din topoare, pe care sunt situate spiralat lamele de acoperireȘi sămânță cântare - megasporofilele(frunze femele purtătoare de spori). Pe partea superioară a solzilor de semințe, la baza lor, sunt două germen de semințe acoperite cu solzi tegumentari. Germenul semințelor este un țesut megasporogen - nucelul, înconjurat de țesut tegumentar - tegument. În partea superioară a germenului de semințe, cu fața spre axa conului, rămâne o gaură în tegument - intrarea pentru polen ( micropilul).
Primavara (mai), dupa ce polenul s-a maturizat, microsporangiile conurilor masculi se deschid si polenul este dispersat de vant. Polenizare- acesta este procesul de obținere a polenului pe micropilul primordiilor semințelor. În timpul polenizării, solzii conurilor feminine sunt larg deschise. Polenul este transportat de curenții de aer (vânt) între solzi, se lipește de un lichid lipicios care este eliberat din micropil. Datorită uscării lichidului lipicios, polenul este atras prin orificiul de intrare a polenului către nucel. După polenizare, micropilul crește, solzii conului feminin se închid, iar întregul con este sigilat (turnat) cu rășină din exterior. După lovirea nucelului celula vegetativa polenul răsare în el tub de polen. generativ celula pătrunde în celula vegetativă și se deplasează în partea sa apicală. În următoarele 13 luni, tubul polenic crește încet în nucel, spre viitorul gametofit feminin.
Orez. 40. Diagrama ciclului de viață al pinului silvic
Orez. 41. Ciclul de viață al pinului silvic
La o lună după polenizare, o celulă nucelulară - arhesporial celula se divide meioză, formând patru haploide megaspori. Trei dintre ei mor, iar al patrulea megaspor, cel mai îndepărtat de micropil, începe să crească. Dezvoltarea sa în megagametofit(gametofit feminin) începe la șase luni după polenizare și necesită încă șase luni pentru a-și finaliza formarea. În acest timp, celula megasporului prin diviziune mitotică crește numărul nucleelor sale la aproximativ 2000 buc. La 13 luni de la polenizare în megaspori, citokineza- diviziunea unei celule multinucleate de peretii celulari, care localizeaza nucleii in celule individuale. Țesutul haploid rezultat se numește endosperm. La 13-15 luni de la polenizare, mai aproape de micropil, din celulele endospermului se formează două sau trei celule reduse. arhegonie din ouă in mijloc. Endosperm cu două arhegonii gametofit feminin(germina).
În timpul formării gametofitului feminin tub de polen(celula vegetativa) creste prin nucelul si endosperm, intra intr-una din arhegonii. Până în acest moment generativ o celulă de polen din interiorul unei celule vegetative (tub de polen) se împarte în două celule fiice - steril(celula piciorului) și spermatogen(celula corpului). Celula spermatogenă se împarte apoi în două sperma. Tubul de polen cu doi spermatozoizi în mijloc este complet gametofit masculin dezvoltat. După ce a pătruns în arhegonium și a ajuns la ovul, partea apicală a peretelui celular al tubului polen este distrusă, citoplasma curge în cavitatea arhegonium, iar unul dintre spermatozoizi se combină cu ovulul, formând zigot, celălalt spermatozoid moare. Procesul de fertilizare are loc la aproximativ 13-15 luni de la polenizare. De obicei, ouăle fertilizate (zigoții) din toate arhegoniile sunt fertilizate și încep să se dezvolte în embrioni (poliembriologie), cu toate acestea, de regulă, se formează complet un singur embrion.
Următoarele șase luni (6 luni) după fertilizare, formarea de sămânță din germenul seminţei: zigotul se dezvoltă în germen, endosperm rămâne ca țesut de depozitare al seminței, se formează tegumentul strat de semințe cu creșterea pterigoidiană, nucelul este cheltuit pentru dezvoltare endospermȘi germen. Semințe de pin silvestru negru, cu diametrul de 4-5 mm, cu o excrescere pterigoidă membranoasă a învelișului semințelor de 12-20 mm lungime, se maturizează complet în noiembrie-decembrie, la 18-21 luni după polenizare. Conurile femelelor devin de culoare gri-maro deschis până la gri-verde când sunt coapte; se deschid (își deschid solzii larg) din februarie până în aprilie și cad în curând.
Angiosperme sau plante cu flori - departamentul de plante cu semințe superioare, o caracteristică a căruia este prezența floare- organul reproducerii sexuale, în care frunzele fructului (pistilul), încadrează rudimentele semințelor. O altă caracteristică a angiospermelor este formarea unui gametofit feminin cu șapte celule în germenul semințelor - sac embrionarși fertilizarea a două celule din el (un ou și o celulă diploidă centrală) - dubla fertilizare. Departamentul de angiosperme are peste 250 de mii de specii de plante.
