Характеристика и распространение растений класса хвойные
Скачать:
Предварительный просмотр:
Цель : обобщить, систематизировать и углубить знания о голосемянных на примере хвойных растений города Ижевска.
Задачи:
Познавательные УУД:
Выполнять универсальные логические действия:
Выполнять анализ (выделение особенностей строения голосемянных растений),
Выбирать основания для сравнения, классификации объектов,
Устанавливать аналогии и причинно-следственные связи на основе работы с натуральными объектами;
Выстраивать логическую цепь рассуждений,
Относить объекты к известным понятиям на примере сравнения голосемянных и папоротникообразных.
Коммуникативные УУД:
Оформлять свои мысли в устной и письменной речи с учетом своих учебных и жизненных речевых ситуаций;
При необходимости отстаивать свою точку зрения, аргументируя ее;
Учиться подтверждать аргументы фактами;
Учиться критично относиться к собственному мнению, правильно выражать свои мысли в речи, уважать в общении и сотрудничества партнера и самого себя.
Личностные УУД:
Оценивать важность бережного отношения к природе родного края.
Оборудование : фотографии с изображением представителей хвойных растений города Ижевска, карточки, гербарий хвойных растений, коллекция шишек, мультимедийный проектор, видеофильм.
План урока.
1. Организационный момент.
2. Изучение новой темы.
3.Особенности сторения хвойных растений.
4 .Многообразие хвойных растений Удмуртской Республики на примере города Ижевска.
3. Актуализация полученных заний.
4. Домашнее задание.
Ход урока.
Этап урока | Действие учителя | Действие ученика | Материально-техническое обеспечение |
||||||
Организационный момент. | Настрой класса на урок. Сегодня мы будем изучать новую систематическую категорию растений – Голосеменные. Как вы думаете, почему данный отдел растений получил такое название? | Отвечают на поставленный вопрос, выдвигая свои версии правильного ответа. | Слайд 1. |
||||||
Изучение новой темы. | Сейчас мы посмотрим фрагмент видеофильма, после которого Вы сформулируете цель и задачи на урок.? | Просмотр видеофрагмента, определение темы «Общая характеристика отдела Голосеменные растения» Определение цели: каковы особенности строения и значение Отдела голосеменные? Работа в таблице:
| Слайд 2. |
||||||
Постановка задач на уроке | Помогает, советует | Примерные вопросы учащихся: Каковы особенности строения представителей данного отдела? Значение в природе и в жизни человека? | |||||||
Изучение новой темы | Попробуем найти ответы на поставленные вопросы, просматривая отрывок из видеофильма. | Просматривают следующую часть видеофильма, дают ответы на поставленные вопросы. | Видеофрагмент «Общая характеристика отдела Голосеменные растения» (или интернет -ресурс или слайды 3-8 |
||||||
Определяют возникшие вопросы Какие представители Отдела произрастают на территории Удмуртии? | |||||||||
При помощи ЦОР http://school-collection.edu.ru/catalog составляют схему размножения голосеменных. | Интерактивное задание «Составление схемы оплодотворения у голосеменных растений (N 137346)» Слайд 9-10 |
||||||||
Одними из самых важных растений нашей республики являются древесные растения. Основными лесообразующими породами являются хвойные. Ими занято 55% всей площади лесов. Первое место среди хвойных занимает ель обыкновенная и ель сибирская, затем сосна обыкновенная. На долю пихты приходится около 1% площади лесов, а лиственницы Сукачева – 0,1%. Все перечисленные представители хвойных обитают на территории столицы нашей республики – Ижевске. | Какие представители Хвойных встречаются в г.Ижевске? | Слайд 11-12 |
|||||||
Практическая деятельность учащихся | Сможете ли вы узнать некоторых представителей голосеменных на натуральных объектах? Учитель консультирует. | Учащиеся осуществляют учебные действия по намеченному плану. Выполняют лабораторную работу «Многообразие голосеменных». Учащиеся определяют растения, кто быстрее, аргументируют свой ответ. | Наборы растений с определительными карточками. Приложение 1. |
||||||
Выясним особенности строения хвойных растений, позволившие занять господствующее положение на территории Удмуртии. | Выполняют лабораторную работу «Строение листа хвойных растений» | Микроскоп, микропрепараты, слайд 13 -14 |
|||||||
Посмотрите на знакомые места любимых уголков родного города. Назовите хвойные растения, которые вы смогли определить и назовите номера фотографий, на которых демонстрируется данное растение. | Работают с текстом и слайд-презентацией, определяют представителей Хвойных, обитающих в г. Ижевске. | Слайды 15- 21 презентации «Многообразие хвойных, произрастающих в г. Ижевске», Приложение №2 «Многообразие отдела Хвойные, произрастающих на территории г. Ижевска» |
|||||||
Решим кроссворд | Решение кроссворда. | Слайд 22-23 «Кроссворд по теме «Хвойные Ижевска» |
|||||||
Какую роль играют данные растения в жизни города? И какое значение они играют в жизни человека? | 1 вариант: Составляют кластер «Значение Голосеменных в природе» 2 вариант: Составляют кластер «Значение Голосеменных в жизни человека» Афиширование кластеров на доске. | ||||||||
Ознакомьтесь с содержанием карточки и дополните таблицу | Работа с текстом. | Приложение №3 «Класс Хвойные» |
|||||||
Актуализация полученных знаний | Проведите сравнение представленных групп. Какой вывод можно сделать на основе полученных знаний. | Выполняют задание на сравнение отделов растений и формулируют вывод о ходе эволюции растений, оценивают работу. | |||||||
Рефлексия | Получили ли Вы ответы на все вопросы? | Озвучивание содержания таблицы, выявление непонятых моментов изученной темы. | |||||||
Домашнее задание | Выполните задание из предложенных:
| Учащиеся могут выбирать задание из предложенных учителем с учётом индивидуальных возможностей |
Предварительный просмотр:
Приложение 1
Цель работы: ознакомление со строением голосеменных, определение растений.
Оборудование: живые экземпляры или гербарий веток ели, пихты сибирской, лиственницы европейской, сосны обыкновенной, сосны кедровой сибирской, определительная карточка.
Ход работы:
Используя карточку для определения голосеменных растений по листьям, назовите выданное вам растение.
Карточка-определитель
1. Хвоя расположена на ветвях одиночно …………………………………….. . 2
0. Хвоя расположена пучками. . ……………………………………. . . 3
2.Хвоя короткая, четырехгранная, жесткая, острая, колючая, на зиму не опадает....
…………………………….…………………………………………………. ель обыкновенная
0. Хвоя плоская, до 3 см длины, тупая, имеет с нижней стороны две продольные светлые полоски, на зиму не опадает………………………………………..…. пихта сибирская
3.Хвоя мягкая, расположена пучками в виде светло-зеленых кисточек, на зиму опадает…………………………………………………………… лиственница европейская
0.Хвоя жесткая, сидящая пучками, на зиму не опадает..................................................4
4.Хвоя по 2 в пучке, длинная (5-7 см), острая, выпуклая с одной стороны, сизовато-зеленая……..…………………………………………………………. сосна обыкновенная
0.Хвоя по 5 в пучке, длинная, плотная темно зеленая……..…… сосна кедровая сибирская
Предварительный просмотр:
Приложение 2.
Многообразие растений отдела Хвойные, произрастающих
на территории г. Ижевска
1. Основная лесообразующая порода России. Растет на разнообразных почвах, но предпочитает пески. Нередко ее высаживают, чтобы задержать наступление песков. На укороченных побегах по две хвоинки. Шишки небольшого размера. Светолюбивое растение. Дает хорошую строевую и поделочную древесину; из смолы получают скипидар, канифоль.
2. Самое высокое дерево из распространенных в России хвойных растений - достигает 70 м. Укороченных побегов нет. Хвоя одиночная, плоская. Шишки прямостоячие, при созревании рассыпающиеся. Образует темнохвойные леса на обширной территории Сибири. Древесина используется в производстве бумаги, из коры добывают ценный бальзам.
3 Крупное дерево высотой до 50 м с характерной пирамидальной формой кроны. Укороченных побегов нет. Одиночные хвоинки обычно четырехгранные. Шишки кожистые, висячие, крупных размеров. Дерево теневыносливо. Дает ценную строевую древесину.
4. Светолюбивое дерево, образующее светлые леса. Древесина твердая, смолистая, долговечная. На укороченных побегах - пучки мягкой хвои, ежегодно на зиму сбрасываемой. Шишки мелкие, созревают в течение года, но держатся на ветвях несколько лет. Широко распространена на Урале, в Западной и Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.
5. Высокое дерево, образующее леса на обширной территории Восточной Сибири и Дальнего Востока. На укороченных побегах - пучки из 5 хвоинок. Дает ценную древесину и крупные съедобные семена, называемые орешками, из которых добывают ценное масло.
6. Наиболее богатый видами род хвойных деревьев и кустарников. Листья игловидные или чешуевидные, расположенные скученно на побегах. Женские шишки имеют сочные чешуйки, образующие своеобразные «ягоды» с семенами. Их используют для приготовления крепкого напитка.
Предварительный просмотр:
Приложение 3.
Класс Хвойные.
Все хвойные - вечнозеленые, реже листопадные (например, лиственница) деревья или кустарники с игольчатыми или чешуевидными {например, у кипариса) листьями. Игловидные листья (хвоя) плотные, кожистые и жесткие, покрыты толстым слоем кутикулы. Устьица погружены в углубления, заполненные воском. Все эти особенности строения листьев обеспечивают хорошее приспособление хвойных к произрастанию как в засушливых, так и в холодных местообитаниях.
У хвойных прямостоячие стволы, покрытые чешуйчатой корой. На поперечном разрезе стебля хорошо видны развитая древесина и менее развитые кора и сердцевина. Ксилема хвойных на 90-95% образована трахеидами. Шишки хвойных раздельнополые; растения - чаще однодомные, реже - двудомные.
У хвойных каждая игла почти полностью воспроизводит строение стебля. Наружный слой клеток хвоинки, своеобразную "кору", называют эпидермисом. Сверху хвоинки покрыты восковой кутикулой. За эпидермисом следует гиподерма, или подкожица, - толстостенные клетки, которые защищают листья от повреждений (у дерева гиподерме соответствовала бы древесина). У многих хвойных гиподерма одревесневает. "Деревянную" оболочку имеют хвоинки ели, кедра и сосны.
За гиподермой расположена самая важная ткань иглы - паренхима, ее глубокие складки буквально нашпигованы зелеными шариками хлорофилла - хлоропластами. Именно в паренхиме происходит фотосинтез. В паренхиме же расположены смоляные ходы (смоляные ходы есть не у всех хвойных), их мелкие клеточки выделяют смолу. Каждый смоляной ход, как водопроводная труба, окружен толстостенными клетками механической ткани. Еще ближе к центру иглы располагаются сосудистые волокнистые пучки, окруженные "внутренней кожей" - механической тканью эндодермы. По одревесневшей ткани - ксилеме - проводящая вода идет от ветки к концу хвоинки. По неодревесневшей ткани - флоэме - органические вещества двигаются в обратном направлении. В проводящем пучке есть и своя паренхима. Иногда она зеленая - работающая на синтез, но чаще - одревесневшая, особенно в длинной хвое. В этом случае сосудисто-волокнистый пучок служит жесткой осью, не позволяющей хвоинке сгибаться.
Устьица, через которые дышат хвойные, обычно спрятаны глубоко под эндодермой, что позволяет сильно снизить расход воды зимой на испарение, а летом - во время засухи.
В восковой оболочке растворяются выбрасываемые в атмосферу продукты сгорания автомобильного топлива, именно поэтому хвойные плохо растут в городе. Хвойные способны наращивать толщину кутикулы, и чем хуже экологическая ситуация, тем толще восковая оболочка и тем ярче хвоинки. Но при достижении определенного предела наступает распад кутикулы, хвоя становится грязно-серой, теряет блеск и опадает.
Хвойные - группа семенных сосудистых растений. Современные представители Хвойных это вечнозеленые, реже листопадные деревья и кустарники.
По одной из классификационных систем эта группа объединяется в класс Хвойные или Пинопсиды (Pinopsida) отдела Голосеменных растений (Gymnospermae). Этот класс разделяется на два подкласса: вымерший подкласс Кордаиты (Cordaitidae) и современный подкласс Хвойные (Pinidae или Coniferae).
По другой системе классификаций все современные Хвойные объединены в порядок Хвойные (Coniferales), входящий в класс Шишконосные (Coniferopsida) отдела голосеменных растений. Еще одна система относит современные Хвойные к самостоятельному отделу Coniferophyta.
Русское название "хвойные" происходит от слова "хвоя", которым обозначают игловидные листья некоторых их представителей (например, ели, пихты, сосны). Однако далеко не у всех Хвойных листья представляют собой "хвою". Столь же не точно название "шишконосные", представляющее собой перевод второго латинского названия Coniferae (от лат. conus - шишка и ferro - носить), поскольку и шишки есть далеко не у всех представителей этой группы.
Распространение
Хвойные - растения преимущественно умеренно теплого климата, для существования которых, прежде всего, необходимо достаточное увлажнение. Поэтому в основном они произрастают в умеренном климатическом поясе. Северная граница распространения древесных Хвойных (как и вообще всех древесных видов) совпадает с изотермой июля +10° С. Дальнейшему продвижению леса (в том числе и хвойного леса) на север препятствует недостаток тепла и связанное с этим наличие многолетней мерзлоты с тонким почвенным слоем сезонного оттаивания, который не дает возможности корням деревьев получать из почвы достаточное количество влаги и питательных веществ. Однако по долинам рек и ручьев, где из-за отепляющего воздействия воды слой сезонного оттаивания увеличивается, хвойные леса продвигаются на север несколько дальше. В субтропическом и тропическом климате росту Хвойных мешает недостаточное атмосферное увлажнение, поэтому в этих климатических поясах они растут преимущественно в горах на таких высотах, на которых климат соответствует климату умеренного климатического пояса.
Рис.1. Кедр сибирский (лат. Pinus sibirica)
Ныне существующие Хвойные - самая многочисленная и наиболее распространенная группа среди современных голосеменных. Наибольшее число видов и родов Хвойных встречается в северном полушарии. Некоторые из них, например, сосны, ели, лиственницы, пихты формируют здесь обширные хвойные леса, состоящие иногда из одного или немногих видов. В южном полушарии Хвойные наиболее обильны в умеренных областях Новой Зеландии, Австралии и Южной Америки.
Большинство эндемичных родов Хвойных (родов, чье распространение ограничивается очень небольшой территорией) и все древние реликтовые роды (роды, которые на данной территории являются пережитком флоры прошлых эпох, их присутствие может находится в некотором несоответствии с современными условиями существования на этой территории) сосредоточены вдоль бассейна Тихого океана, особенно в Юго-Восточном и Центральном Китае, на Тайване, в Японии, Новой Каледонии, Тасмании, на тихоокеанском побережье Северной Америке, в Южном Чили, Новой Зеландии, Восточной Австралии и Новой Гвинее. Это объясняется тем, что климатически условия в области Тихого океана подверглись наименьшим изменениям после мезозоя, - эры, в которой эта группа достигли своего максимального развития. Не только число родов, но и число видов Хвойных возрастает по направлению к Тихому океану.
По своему значению как в природе, так и в жизни человека Хвойные занимают второе место после цветковых растений, далеко превосходя все остальные группы высших растений.
История развития
Хвойные появились в каменноугольном периоде (около 370 млн. лет назад), причем в то время они росли, главным образом, в северном полушарии. Они пережили своих родичей кордаитовых и уже с триасового периода (ок.235-185 млн. лет назад) стали играть значительную роль в растительном покрове северного полушария. В юрском и особенно меловом периодах мезозойской эры (ок.185-66 млн. лет назад) Хвойные достигли наибольшего разнообразия и максимального распространения. В это время появилось большинство современных родов, причем в северном полушарии были сосредоточены семейства Сосновых (Pinaceae), Тиссовых (Taxaceae), Таксодиевых (Taxodiaceae) и Кипарисовых (Cupressaceae), а в южном - семейства Араукариевых (Araucariaceae) и Подокарповых (Podocaгрaceae).
В третичный период кайнозойской эры (около 66-2,5 млн. лет назад) Хвойные были широко распространены по всей Земле, они не были столь заметно сконцентрированы вокруг Тихого Океана, как сейчас время. Они росли тогда даже в полярных областях, на территориях, лежащих сейчас за пределами границы распространения древесной растительности (Шпицберген, Западная Гренландия, Антарктида). Интересно, что в Антарктиде Хвойные произрастали еще в четвертичное время (2,5 млн. лет назад и позже).
Хвойные древнее всех ныне существующих групп семенных растений, в том числе даже Гинкговых, вполне достоверные остатки которых известны начиная с пермского периода (этот период начался 280 млн. лет назад и продолжался 45 млн. лет). Но в то время как от класса Гинкговых сохранился лишь один вид - гинкго (в сущности, подлинное "живое ископаемое"), Хвойные представляют собой процветающую группу. Среди современных Хвойных самыми древними семействами являются семейства Араукариевые, Подокарповые и Сосновые. Более или менее достоверные остатки представителей этих трех семейств известны уже из отложений конца пермского периода (около 250 млн. лет назад), причем Сосновые, по-видимому, появляются несколько раньше двух других. Древний возраст не только у семейств, но и некоторых родов. Так, растительные остатки, более или менее уверенно относимые к роду Сосна (Pinus), известны из отложений юрского периода (их возраст от 185 до 132 млн. лет), а пыльцевые зерна рода Кедр (Cedrus) - из отложений конца пермского периода (их возраст около 250 млн. лет). Это говорит о том, что некоторые современные роды Хвойных существовали еще до мелового периода, т.е. до появления цветковых растений.
Размеры и время жизни
Современные представители Хвойных - вечнозеленые, реже листопадные деревья и кустарники. Размеры Хвойных самые разные - встречаются все переходы от карликовых форм до настоящих гигантов. По гигантским размерам первое место принадлежит секвойе вечнозеленой (Sequoia sempervirens), относимой к семейству Таксодиевых. Это самое высокое дерево в мире. Его средняя высота более 90 м, а рекордная - 117 м; диаметр ствола может достигать 11 м. По толщине ствола секвойя уступает только мексиканскому болотному кипарису (Taxodium mucronatum), толщина ствола которого может достигать 16 м, и мамонтову дереву (Sequoiadendron giganteum) самые могучие экземпляры которого имеют толщину до 12 м. Среди карликовых Хвойных первенство принадлежит новозеландскому дакридиуму рыхлолистному (Dacrydium laxifolium) из семейства Подокарповых, высота которого менее 1 метра. Это крошечное хвойное с тонкими стелющимися стеблями образует заросли, главным образом, на горных и субальпийским торфяниках в районах с влажным климатом.
Некоторые виды Хвойных - одни из самых долгоживущих растений в мире. Таким, например, долгожителем является мамонтово дерево, возраст некоторых его экземпляров - более 3000 лет, однако рекорд долгожительства побивает другой вид, а именно - североамериканская сосна долговечная (Pinus longaeva). В Восточной Неваде был найден экземпляр этого вида, возраст которого определяется приблизительно в 4900 лет, т. е почти пять тысячелетий. Значит, уже во время строительства пирамиды Хеопса это растение уже было довольно старым (ему было более 200 лет).
Строение
Побеги. У большинства Хвойных имеются два типа побегов: неограниченные в росте длинные побеги (ауксибласты) и ограниченные в росте укороченные побеги (брахибласты). Ветвление побегов у Хвойных - моноподиальное. При таком типе ветвления развивающийся из семени главный стебель (моноподий) имеет неограниченный верхушечный рост, за счет чего растение растет в высоту. От моноподия отходят боковые побеги первого, второго и т.д. порядков. Побеги, отходящие от главного ствола, располагаются по спирали, однако они часто так сближаются, что превращаются в мутовки (кольца из побегов вокруг главного ствола), причем ежегодно образуется не больше одного такого кольца ветвей. Посчитав мутовки, можно определить возраст дерева, добавив к полученной цифре 2 года, поскольку первые 2 года жизни у хвойных деревьев мутовки не образуются. Однако этот метод применим для относительно молодых (до 50 лет) насаждений, в которых нижние мутовки на стволах еще не успели полностью затянуться за счет вторичного прироста ствола.
Ветви таких ложных мутовок постепенно укорачиваются по направлению кверху, что придает дереву характерную пирамидальную форму. Вместе с тем боковые ветви второго и следующих порядков располагаются двусторонне симметрично, делаясь иногда совершенно плоскими, что придает дереву ярусный характер. Если верхушечный побег повреждается, то одна из ветвей самой молодой мутовки боковых ветвей может начать расти вверх и принять роль главной. У старых деревьев обычно образуется широкая раскидистая крона, состоящая уже не из одной, а из нескольких главных ветвей, что хорошо заметно, например, у старых сосен.
По мере старения дерева, на открытом месте его нижние ветви могут сохраняться, доходя почти до земли (сбежистая крона), но в густом лесу они обычно достаточно быстро отмирают из-за недостатка света. В результате длинная нижняя часть ствола оголяется и остается практически без сучьев, что очень ценится при заготовке древесины.
У большинства Хвойных, растущих в холодных областях, верхушка побега защищена плотно сидящими тонкими чешуями, образующими в конце вегетационного сезона ясно выраженную почку. Почечные чешуи бывают покрыты защитным слоем смолы или плотно прикрыты толстым волосяным покровом. В других случаях, например, у араукарии и большинства кипарисовых, почечные чешуи не развиваются.
Стебель. Анатомическое строение стеблей Хвойных относительно однообразно. У них достаточно тонкая кора и массивный древесинный цилиндр, внутри которого - сердцевина, едва различимая в более старых стволах. Как в коре, так и в самой древесине много смоляных ходов (каналов), состоящих из удлиненных межклетных пространств. Смоляные каналы наполнены смолой, которая выделяется выстилающими клетками.
У большинства Хвойных в стволе есть ясно выраженные кольца прироста древесины, образование которых связано с замедлением роста дерева в ежегодные периоды зимнего холода или летней засухи. Каждое кольцо соответствует приросту древесины за один вегетационный сезон. Эти кольца различимы на поперечных срезах ствола, ветвей и корней. Лучше всего они выражены у Хвойных умеренных и холодных широт. По числу годичных колец на распиле ствола, проведенном на высоте шейки корня, можно довольно точно определить возраст дерева. Более того, на основании ряда признаков строения кольца прироста, можно делать определенные выводы о климатических условиях прошлого. Изучение колец прироста Хвойных (так же как и древесных Цветковых) используют для датировки археологических остатков и природных явлений (такой метод называется дендрохронологией), а также для изучения древнего климата (дендроклиматология).
Корень. Первичный корень у многих Хвойных сохраняется всю жизнь и развивается в виде мощного стержневого корня, от которого отходят боковые корни. Реже, например, у некоторых сосен, первичный корень недоразвит и заменяется боковыми. Кроме длинных корней (главных и боковых), у Хвойных есть и короткие, часто сильно ветвистые корни, которые являются главными абсорбирующими органами растения. Такие корни могут содержать микоризу - симбиоз мицелия гриба и корней растения. Грибы-микоризообразователи разлагают некоторые недоступные растению органические соединения почвы, способствуют усвоению фосфатов, соединений азота и вырабатывают вещества типа витаминов, а сами используют вещества, извлекаемые ими из корней растения.
На корнях Хвойных есть корневые волоски у узкой зоны верхушки корня, легко отпадающие при промывании корня. Листья у большинства Хвойных узкие и игольчатые, такие листья называются хвоей, однако у более древних родов (например, у некоторых видов Араукариевых и Подокарповых) листья ланцетные и даже широколанцетные. Так, у подокарпа наибольшего (Podocaгрus maximus) наиболее крупные листья достигают 35 см длины и 9 см ширины.
Зеленые листья Хвойных чаще всего сидячие, но иногда - с коротким черешком. Почти всегда они цельные, и лишь у некоторых видов пихты листья на верхушке более или менее выемчатые. Их длина от 1-2 до 30-40 см. Самые длинные листья среди современных Хвойных - у североамериканской сосны болотной (Pinus palustris), хвоя которой достигает 45 см длины. За исключением нескольких листопадных или веткопадных родов (араукария, агатис, таксодиум, метасеквойя и куннингамия), листья Хвойных вечнозеленые, плотные, болеe или менее жесткие и кожистые. Листорасположение, как правило, спиральное или очередное, реже - мутовчатое или супротивное. Узкие листья (хвоя) имеют одну жилку, широкие - много параллельных жилок. В сечение листья плоские, четырехгранные или округлые. Кроме зеленых фотосинтезирующих листьев, у некоторых Хвойных имеются коричневые чешуевидные листья.
Размножение
Органами размножения у Хвойных являются стробилы - видоизмененные укороченные побеги, несущие специальные листья - спорофиллы, на которых формируются спорообразующие органы - спорангии. Есть мужские стробилы (их называют микростробилами) и женские стробилы (мегастробилы). Мегастробилы, как правило, растут компактными собраниями, очень редко они растут по одиночке. Собрания мегастробилов и одиночные мегастробилы называются женскими шишками.
Микростробилы у большинства хвойных растут поодиночке, и, очень редко, в некоторых примитивных формах Хвойных, - компактными собраниями. Собрания микростробилов и одиночные микростробилы называются мужскими шишками.
Рис.2. Мужские шишки (стробилы) на сосне виргинской (лат.
Pinus virginiana)
Обычно Хвойные - однодомные растения (мужские и женские шишки развиваются на одном дереве), реже они двудомные (женские и мужские шишки развиваются на разных деревьях).
Мужские шишки чаще всего собраны группами и обычно располагаются в пазухах листьев, реже на верхушках боковых побегов. У основания шишек нередко есть чешуйки, выполняющие защитную роль. Микроспорофиллы очень редуцированы, чешуевидные или щитковидные. На каждом микроспорофилле образуется от 2 до 15 микроспорангиев. В микроспорангии образуется спорогенная ткань, окруженная со всех сторон тапетумом - слоем клеток, которые доставляют питательный материал для развивающихся микроспор. Число образующихся в микроспорангии микроспор обычно очень велико, они очень легкие, что помогает их распространению ветром.
Из каждой микроспоры развивается мужской гаметофит - половое поколение растений, жизненный цикл которых проходит с чередованием полового и бесполого поколений. Почти у всех высших растений (за исключением мхов) гаметофит слабо развит и недолговечен.
У большинства Хвойных развитие мужского гаметофита начинается еще до рассеивания микроспор, т.е. еще тогда, когда они находятся внутри микроспорангия. У остальных Хвойных (большинство Тиссовых и Кипарисовых) развитие мужского гаметофита начинается лишь после того, как микроспоры будут перенесены ветром на находящиеся в женских шишках семязачатки.
Каждая женская шишка, как правило, состоит из центральной оси, на которой сидят кроющие чешуи, в пазухе каждой из которых находится семенная чешуя, представляющая собой видоизмененный в процессе эволюции мегастробил. В различных линиях эволюции Хвойных происходит процесс постепенного срастания кроющей и семенной чешуи (т.е. чешуевидного мегастробила), что, в конце-концов, приводит к образованию простой, слитной чешуи, часто называемой фертильным комплексом.
Рис.2. Женские шишки на ели чёрной (лат. Picea mariana)
На верхней стороне этих чешуевидных мегастробилов находятся семязачатки. Семязачаток представляет собой мегаспорангий (называемый здесь нуцеллусом), окруженный особым защитным веществом - интегументом. В каждом нуцеллусе развивается 3-4 потенциальных мегаспоры из которых только одна способна к развитию. Внутри мегаспорангия в результате многократного деления из функционирующей мегаспоры развивается женский гаметофит, называемый эндоспермом.
С помощью воздушных мешков пыльца из мужских шишек переносится на семязачатки. Происходит опыление и чешуйки женской шишки смыкаются. Мужской гаметофит продолжает свое развитие на мегаспорангии. Через определенный промежуток времени после опыления начинается процесс оплодотворения, который обычно происходит в течение того же сезона. Необычно велик этот промежуток времени у видов сосны, у которой между опылением и оплодотворением проходит от 12 до 14 месяцев. После оплодотворения образуется зигота (клетка, образующаяся в результате слияния мужской и женской половых клеток), из которой сразу же начинает развиваться сначала зачаточный зародыш (предзародыш), а затем и настоящий зародыш. Развитие зародыша происходит за счет запасных веществ эндосперма.
Сформировавшийся зародыш состоит из корешка, стебелька, нескольких семядолей (зародышевых листьев) и почечки. Зародыш окружен эндоспермом, который используется при прорастании. Интегумент образует твердую кожуру семени. Семязачаток плотно прирастает к семенной чешуе, из ткани которой образуется крыловидная пленка, способствующая распространению семян ветром. Таким образом, созревшее семя содержит зародыш спорофита, снабженный запасными веществами и защищенный кожурою. Спорофит - бесполое поколение растений, жизненный цикл которых проходит с чередованием полового и бесполого поколений. Все высшие растения (за исключением моховидных) представлены спорофитами.
Семена Хвойных очень сильно варьируют по величине, форме и окрасу. Кожура семени может быть деревянистой, кожистой или перепончатой. Семена, приспособленные для распространения ветром, снабжены одним большим крыловидным придатком или 2-3 небольшими крыльями. Семена, распространяемые животными, часто имеют сочный и ярко окрашенный покров.
Между опылением и созреванием семян проходит довольно много времени. Например, у сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) созревание семян наступает осенью, на второй год после опыления. Шишки к этому времени достигают длины 4-6 см, их чешуи одревесневают и из зеленых становятся серыми. Следующей зимой шишки поникают, чешуйки расходятся и семена высыпаются. Отделившись от материнского растения, семя может длительное время находится в состоянии покоя и лишь с наступлением благоприятных условий трогается в рост.
Хвойные возникли в позднем карбоне (около 290 млн. лет назад), когда климат на планете стал иссушаться. Листья современных хвойных имеют много черт, свидетельствующих об их засухоустойчивости, т.е. обладаютксероморфными признаками . Это может быть связано с тем, что большинство представителей этого класса окончательно сформировались на протяжении сухого и относительно прохладного пермского периода (286 – 248 млн. лет назад). В то время постепенное возрастание аридности, вероятно, благоприятствовало такого рода структурным адаптациям.
Листья хвойных игольчатые (сосна, ель, пихта, лиственница) или чешуевидные (туя, кипарис), как правило, вечнозелёные (искл. Лиственница – вторичное приспособление к очень холодному климату ), приспособлены к экономной транспирации воды и к перенесению засухи, в том числе и зимней, когда при низких температурах корни не могут поглощать воду.
1) Наружная поверхность хвоинок очень мала (мала площадь испарения).
2) Эпидерма состоит из толстостенных клеток к мощной кутикулой (защита от испарения).
3) Погружённые устьица. Замыкающие клетки частично одревесневают, а канал заполняется смолами или воском (резкое снижение транспирации).
4) Под эпидермой кольцом расположена особая ткань гиподерма, состоящая из одревесневших волокон, что снижает испарение и повышает механическую прочность.
5) Главное отличие от покрытосеменных: нет дифференциации на столбчатый и губчатый мезофилл, все клетки однородные, образуют складчатый мезофилл. Это адаптивная компенсация малой наружной поверхности. У клеток мезофилла оболочка образует внутренние складки, что обеспечивает резкое возрастание постенного слоя цитоплазмы и внутренней поверхности.
В клетках за счёт увеличения их внутренней поверхности возрастает число хлоропластов, и при малой внешней поверхности хвоинки процессы фотосинтеза идут также интенсивно, как и в обычных листьях цветковых растений.
6) Двойной сосудисто-волокнистый пучок окружён эндодермой, регулирующей транспорт веществ. При вхождении в стебель двойной пучок сливается в один, образуя один листовой след.
7) Проводящие пучки окружены трансфуззионной тканью, которая состоит: а) из лучевых трахеид (транспорт воды), б) клеток живой паренхимы (транспорт органических веществ-ассимилятов).
8) Имеются смоляные ходы, расположенные между клетками мезофилла.
21. Классификация листьев по форме листовой пластины, основанию, верхушке и форме края листа, по степени рассечения. Классификация сложных листьев.
22. Виды жилкования листьев. Листорасположение. Видоизменения листа.
23. Цветок. Морфология цветка.
24. Значение цветка. Формы и виды цветка. Однодомные, двудомные и полигамные растения. Понятие формулы и диаграммы цветка.
25. Соцветия. Виды соцветий.
26. Семя. Строение семени.
27. Физиология семени и его прорастание.
28. Половое размножение растений. Виды опыления. Приспособление растений к опылению. Оплодотворение цветковых растений.
29. Распространение плодов и семян.
30. Плод. Классификация плодов.
31. Бесполое размножение растений.
У растений выделяют две формы бесполого размножения - вегетативное, основанное на способности растений к регенерации отдельных частей растения, и размножение с помощью специально образованных клеток - спор.
Вегетативное размножение встречается как у одноклеточных, так и у многоклеточных растений. Например, многие одноклеточные водоросли размножаются с помощью митотического деления клетки на две.
С 1950 года систематики по предложению голландского ботаника А. Пулле вместо прежнего порядка шишконосных (Conifefales) объединяют современные хвойные в пять порядков: араукариевые (Araucariales), сосновые (Pinales), кипарисовые (Cupressales), подокарповые (Podocarpales) и тисовые (Taxales).
Представители порядка сосновых, объединенные в одно семейство Сосновые, которое включает 11 родов и 250 видов, являются основными лесообразователями в Европе, Азии и Северной Америке. Они образуют чистые и смешанные насаждения светлохвойной и темнохвойной тайги Северного полушария. Сосновые являются основными породами-лесообразователями лесов нашей страны. Они занимают большие площади таежной зоны Евразии, составляя основу лесосырьевой базы нашей страны (см.: ). В лесах Севера Сосновые занимают господствующее положение и составляют около 90 % всей лесопокрытой площади. Они имеют огромное водоохранное и защитное значение.
Хвойные леса СССР оказывают существенное влияние на климат Северного полушария планеты и занимают высокий удельный вес в экономике нашей страны. В хвойных лесах накоплена огромная масса органического вещества, представляющего собой ценнейший источник древесины, живицы, жиров и многих других важнейших растительных продуктов.
Рис. 3. /- гинкго двулопастный; II - тис ягодный: 1 - побег с листьями и мужскими стробилами; 2 - побег с листьями и семяпочками; 3 - семя; 4 - семя в разрезе; 5 - листья; б - лист с одним сосудистым пучком
Порядок кипарисовых включает два семейства: Кипарисовые {Cupressaceae) и Таксодиевые (Taxodiaceae). Семейство Кипарисовые объединяют 19 родов и 130 видов, растущих в Южном и Северном полушариях. Семейство Таксодиевые объединяет 10 родов и 14 видов, из которых 5 являются монотипными. Среди них секвойя вечнозеленая (Sequoia sempervirens End!.), секвойядендрон гигантский (Sequoiadendron giganteum Lindl.), метасеквойя (Metasequoia) и др. Немногочисленные представители этого семейства сохранились в Северной Америке и Восточной Азии, являясь "живыми ископаемыми" лесообразователями горных лесов побережья Тихого океана.
К группе "живых ископаемых" относятся 5 родов и 20 видов семейства Тисовые (Taxaceae Lindl.), которые сохранились в Южной Европе, Крыму, на Кавказе, ДВК, образующие чистые и смешанные лесные формации. Второе семейство порядка тисовых, посадочный материал - головчатотисовые включает два рода и 6 видов, растущих только в Азии (Индия, Китай, Южная Корея и Япония), в смешанных лесах, в местах, богатых осадками.
Представители порядков араукариевых и подокарповых произрастают в Южном полушарии. Семейство Араукариевые представлено эмертентными (самыми высокими) деревьями тропических лесов Южной Америки и Австралии, являясь лесообразователями на размытых горных почвах. Семейство Араукариевые включает 2 рода и 32 вида. Семейство Подокарповые включает 9 родов и 140 видов лесообразователей Австралии, Южной Америки, Африки и Азии. Палеонтологические исследования, показали, что некоторые современные представители хвойных существовали еще до мелового периода, т. е. до появления цветковых растений.
Среди современных хвойных самыми древними семействами являются Араукариевые, Подокарповые и Сосновые. За длительную эволюцию они подверглись существенным изменениям. Однако современные хвойные отличаются заметной эволюционной стабильностью морфологических структур по сравнению с цветковыми растениями, характеризующимися разнообразием. Сохранению конкурентоспособности и устойчивости хвойных в борьбе за существование способствуют характерные признаки и свойства, возникшие у них в процессе длительной адаптивной эволюции.
2.2. Особенности строения вегетативных органов хвойных пород
Хвойные представляют собой стройные высокие и долговечные деревья-лесообразователи, входящие в первый ярус лесной растительности. Долговечность хвойных (от 300 до 2000 - 3000 лет) определяется особенностями строения стволов, отличающихся от других голосеменных более развитой древесиной и менее развитыми корой и сердцевиной. Долговечность и эмергентность определяют основную ценотическую, лесообразуюшую, функцию хвойных.Древесина хвойных на 90 - 95 % по объему состоит из трахеид, длина которых у разных видов сильно варьирует (от 0,5 до 11 мм), а число окаймленных пор от 30 до 50 шт., которые сосредоточены на концах трахеид, где интенсивность тока пасоки наибольшая. Трахеиды с округлыми окаймленными порами оказались достаточно совершенными водопроводящими элементами, выполняющими одновременно опорную функцию. Возникновение в процессе эволюции особого утолщения замыкающей пленки окаймленной поры, известного под названием торуса, явилось весьма полезным функциональным усовершенствованием трахеиды. Электронно-микроскопические исследования показали, что торус представляет собой гладкую тонкую пластинку, подвешенную на тонких нитях, между которыми нет перепонки. Это дает возможность жидкости передвигаться из трахеиды в трахеиду даже при закрытых порах.
В древесине хвойных очень мало паренхимы, а у тисовых и араукариевых она полностью отсутствует. Сердцевинные лучи узкие, однорядные или двухрядные (реже - более широкие), от 1 до 60 клеток по высоте. Лучи хвойных состоят только из паренхимных клеток с одним или двумя краевыми рядами лучевых трахеид, расположенных поперечно. У большинства хвойных в стволе имеются ясно выраженные кольца прироста древесины, вызванные сезонной периодичностью активности камбия, связанной со сменой времен года. Годичные кольца лучше выряжены у хвойных умеренных и холодных широт. Изучение строения колец прироста является основным методом раздела дендрологии - дендроклиматологии.
В древесине и коре современных хвойных много смоляных ходов. Они имеют форму длинных узких каналов, наполненных эфирными маслами, смолой и бальзамами, выделяемыми выстилающими клетками. У большинства хвойных смоляные ходы отсутствуют и образуются только в ответ на поранение ствола. Однако у араукариевых смоляные ходы не образуются даже в ответ на повреждение стволов. Смола у них концентрируется в трахеидах, окаймляющих сердцевинные лучи. Только для представителей семейства Сосновые характерны постоянные, нормальные (не травматические) смоляные ходы во вторичной древесине.
Способность хвойных выделять живицу является их важнейшей в хозяйственном отношении биологической особенностью. Объем потребления и сфера применения продуктов переработки ее (канифоль и терпентинные масла) неуклонно расширяются, несмотря на интенсивное развитие производства синтетических средств и материалов. Процесс добывания живицы для терпентинного производства, получившего название подсочки, основан на использовании раневой реакции хвойных. Оказывается, что наличие нормальных смоляных ходов не понижает, а напротив, увеличивает ответную реакцию камбия таких хвойных на поранение.
Листья хвойных имеют в большинстве случаев ясно выраженное ксероморфное строение. Они покрыты обычно толстым слоем кутикулы с мелкими эпидермальными клетками с сильно утолщенными стенками. Устьица погружены в углубления.
Ветвление у хвойных моноподиальное. Наряду с удлиненными побегами (ауксибластами), не ограниченными в росте, у ряда хвойных имеются ограниченные в росте укороченные побеги (брахибласты). У большинства хвойных, растущих в умеренных и холодных регионах, верхушка побегов защищена плотно сидящими тонкими чешуями, образующими в конце вегетативного сезона почки.
2.3. Характеристика генеративных органов хвойных (рис. 4)
Хвойные- разнополые, однодомные, реже двудомные растения (см.: ). Микростробил, который часто называют "мужским колоском", состоит из укороченной оси, на которой расположены сильно редуцированные микроспорофиллы с микроспорангиями. Расположение микроспорофиллов у большинства хвойных спиральное (очередное), но у кипарисовых микроспорофиллы расположены всегда супротивно или мутовчато. Форма микроспорофиллов хвойных очень различна.В систематике хвойных исключительный интерес представляет строение женских стробилов, которые получили название макро- или мегастробилов.
Уменьшение числа макростробилов является общим направлением эволюции хвойных. У тисовых в результате далеко зашедшей редукции числа макростробилов имеет место формирование одиночных, односеменных макростробилов. Эволюция большинства хвойных шла в сторону возрастания компактности собрания макростробилов, уменьшение же числа частей играло второстепенную роль. В итоге возникли компактные стробилы - типа шишек сосны, ели, араукарии и других хвойных. Шишки в период цветения условились называть мегастробилами. Мегастробил (макростробил) состоит из центральной оси, на которой сидят кроющие чешуи, в пазухе каждой из которых находится так называемая "семенная чешуя". Их называют "семенными" потому, что на своей верхней стороне они несут семязачатки, или семяпочки. Вопрос о происхождении семенной чешуи долгое время служил предметом больших разногласий и многочисленных исследований, которые подтвердили гипотезу Р. Флорина, известную под названием, теории "пазушного брахибласта". Установлено, что в различных линиях эволюции хвойных происходит параллельный процесс постепенного срастания кроющей и семенной чешуи (точнее, чешуевидного мегастробила), что, в конце концов, приводит к образованию "простой" слитной "чешуи", которую часто называют "фертильным комплексом".
У большинства представителей семейства сосновых пыльца, или микроспора, имеет бобовидную форму с двумя выступами, или воздушными мешками (посадочный материал : сосна, ель, пихта). Для большинства видов тсуги типична шарообразная пыльца с одним опоясывающим воздушным мешком. У лиственницы и псевдотсуги пыльцевых мешков нет, и пыльца имеет шарообразную форму.
У большинства хвойных развитие мужского гаметофита начинается еще до рассеивания микроспор, т. е. еще тогда, когда они находятся внутри микроспорангия. Но у тисовых и большинства кипарисовых (можжевельники, кипарисы и др.) микроспоры распространяются в одноядерном состоянии и, таким образам, не являются еще "пыльцевыми зернами" в строгом смысле этого слова. В последнем случае развитие мужского гаметофита начинается лишь после того, как микроспоры будут перенесены ветром на семяпочку.
2.4. Опыление и оплодотворение у хвойных
Рис. 4. Строение мужских и женских стробилов сосны (I), ели (II), лиственницы (III) и пихты (ГУ): 1 - мужские стробилы; 2 - ось стробилы; 3 - тычинки; 4 - семяпочки; 5 - кроющая чешуйка; б - пыльца
Ветроопыление, т. е. перенос пыльцы на семяпочку движением воздуха, происходит различно. Наиболее известным типом опыления является тот, который, характерен для сосны, имеющей пыльцу с двумя воздушными мешками. Семенные чешуйки сосны в период цветения несколько раздвигаются, что свидетельствует о том, что ее обращенные семяпочки готовы к принятию пыльцы. Обильное количество пыльцы, доставляемое ветром, попадает в промежутки между семенными чешуями и задерживается так называемыми рылыцевыми расширениями края микропиле (пыльцевхода). У сосны эти расширения относительно тонкие, а у ели они шире и более суккулентные. К этому времени (а иногда и раньше) микропиле начинает выделять так называемую опылительную жидкость, выступающую на ее верхушке в виде капли ("опылительной капли"). Пыльцевые зерна легко смачиваются опылительной жидкостью и быстро погружаются в нее. Вскоре после такого погружения происходит быстрая реадсорбция жидкости, заканчивающаяся в 10 минут или даже раньше. В результате пыльцевое зерно как бы засасывается внутрь и достигает верхушки мегаспорангия (нуцеллуса), где и прорастает. Благодаря воздушным мешкам, играющим роль своеобразных плавательных приспособлений, пыльцевое зерно по мере продвижения вверх по микропилярному каналу все время остается ориентированным дистальным полюсом вниз по направлению в пыльцевую камеру, образованную краями нуцеллуса. В таком положении пыльцевое зерно легко прорастает и образует пыльцевую трубку. После опыления семенные чешуи сближаются и остаются плотно прижатыми друг к другу до созревания семян.
Исчезновение воздушных мешков у пыльцы лиственницы и псевдотсуги объясняется отсутствием опылительной жидкости, для плавания в которой они служат. Следует, однако, отметить, что у пихты и кедра опылительная жидкость не выделяется, но пыльцевые зерна все еще снабжены воздушными мешками, хотя у кедра наблюдается тенденция к их редукции. У пихты микропилярная область превращается в косую рыльцевую воронку, улавливающую пыльцу. Но пыльцевые зерна не достигают нуцеллуса и не посылают к нему пыльцевую трубку. Вместо этого нуцеллус растет кверху, и этим достигается контакт с пыльцевыми зернами. У кедра, как у пихты, в результате согласованных изменений микропиле и нуцеллуса пыльцевые зерна оказываются на нуцеллусе, где и прорастают.
У араукариевых (агатис и араукария), лишенных воздушных мешков, пыльцевые зерна прорастают не на семяпочке, а на семенной чешуе или в ее пазухе. Пыльцевая трубка ветвится, а некоторые ее ветви врастают в ткань семенной чешуи. Они растут в сторону семяпочки, достигают верхушки нуцеллуса и проникают в него. Таким образом, механизм опыления араукариевых характеризуется высокой специализацией и сильно отклоняется от известных форм опыления хвойных.
Оплодотворение у хвойных, за исключением сосны, происходит вскоре после опыления. У видов сосны между опылением и оплодотворением проходит от 12 до 14 месяцев. Оплодотворение начинается с образования и роста пыльцевой трубки, которая активно прокладывает себе путь через ткани нуцеллуса (макроспорангия) по направлению к архегонию. Приблизительно за неделю до самого акта оплодотворения ядро сперматогенной клетки делится, образуя две одинаковые или неравные по размерам (сосновые) мужские гаметы. Кончик пыльцевой трубки прокладывает себе путь между шейковыми клетками архегония и достигает яйцеклетки. Здесь он разрывается, выпуская мужские гаметы в цитоплазму яйцеклетки. Вслед за этим одна из двух мужских гамет входит в яйцеклетку. Слияние двух ядер происходит очень медленно, но в конце концов они соединяются, образуя первое ядро спорофита.
2.5. Образование зародыша семян хвойных
Развитие зародыша семени у хвойных начинается с образования предзародыша, или зачаточного зародыша (проэмбрио). Проэмбрио состоит из группы клеток с определенным расположением до момента удлинения подвесочных или суспензорных клеток. После этого начинается развитие собственного зародыша. Подвески не только проталкивают зародышевые клетки вглубь ткани гаметофита и служат для них гаусториальным органом, но являются, вероятно, секреторными органами, разрушающими посредством ферментов клетки гаметофита эндосперма.Семена хвойных очень разнообразны по величине и форме. Крупные семена с деревянистой кожурой бескрылые, а кожистые и перепончатые семена большинства хвойных снабжены одним крыловидным придатком или двумя небольшими крыльями, что способствует их распространению ветром. Сочный яркоокрашенный покров на семенах ряда хвойных способствует их распространению посредством животных.
Зрелый зародыш хвойных состоит из подвеска, первичного корешка, стебелька и семядолей. Подвесок у хвойных различной длины и формы. У кедрового ореха он сильно закручен и достигает длины 1 см. Семядоли длинные, узкие и обнаруживают большую изменчивость в числе даже у одного и того же рода и вида. У сосновых самое большое число семядолей и наибольшая изменчивость (от 3 до 18).
Приведенная краткая дендрологическая характеристика хвойных с описанием их филогении свидетельствует о том, что в процессе длительной эволюции целый ряд видов хвойных успешно приспособился к изменяющимся условиям среды за счет совершенствования и закрепления в потомстве древних генетических структур, определяющих соответственно проявление конкурентоспособных признаков и свойств.
В подтверждение этого положения можно привести таежные леса с преобладанием хвойных пород, занимающие огромные территории холодной зоны в Северном полушарии, образующие устойчивые чистые и смешанные хвойно-лиственные древостой.
Ксероморфность ассимиляционного аппарата, относительная долговечность, выработка защитных средств (живица, эфирные масла), строение водопроводящей системы, ветроопыляемость и целый ряд других особенностей строения обеспечили хвойным одно из ведущих положений в образовании современных лесных формаций на земном шаре.
Задание 2. Строение вегетативных органов хвойных пород
Цель задания - изучение сходных признаков в строении вегетативных органов хвойных растений.Материал к занятию:
1) фотографии и слайды габитуса кроны, формы стволов и характер корки некоторых представителей семейства сосновых, таксодиевых и кипарисовых; 2) гербарные образцы побегов сосны обыкновенной, ели обыкновенной, лиственницы сибирской, кедра ливанского, секвойи вечнозеленой и секвойядендрона гигантского, кипариса и туи западной; 3) образцы древесины и коры перечисленных видов хвойных пород; 4) препараты микроскопического строения древесины и коры.
Оборудование к занятию: диапроектор "Свитязь", кодоскоп "Полилюкс", микроскоп, препаровальная лупа, рисовальный аппарат, препаровальные иглы (2- 4), салфетка, карандаш, рабочая тетрадь и альбомы для рисования.
Порядок выполнения задания:
1. Выпишите сходные признаки строения вегетативных органов хвойных пород. Обратите внимание на наиболее характерные из них:
Хвойные- деревья первой величины, более 25- 30 м, выходят в 1-й господствующий ярус и являются породами лесообразователями. В горных условиях они приобретают кустарниковые и стланиковые жизненные формы.
2. Обратите внимание на моноподиальность ветвления и активность камбия, образующего вторичную древесину и луб и обеспечивающего формирование полнодревесных колонновидных стволов хвойных. Выпишите размеры некоторых представителей семейства сосновых, таксодиевых и кипарисовых и максимальную продолжительность их жизни. Деревья - многолетние растения, образующие ствол, на котором формируется крона, состоящая из скелетных ветвей 1 порядка, от которых отходят ветви II, Ш и т. д. порядков, заканчивающиеся побегами с листьями и почками. Ствол, ветки, побеги, почки, листья и корни составляют вегетативную часть древесных растений. Зарисуйте схему строения дерева с пирамидальной и плакучей кроной; обозначьте ветки I, II, III и т. д. порядков и побеги.
3. Обратите внимание на высоту поднятия и плотность кроны, являющиеся показателями светолюбия и теневыносливости видов. Сравните хвою сосны обыкновенной с хвоей тиса, секвойи вечнозеленой, кипариса и туи западной.
Опишите общие признаки строения листьев видов различных порядков и семейств хвойных. Зарисуйте анатомические элементы хвои сосны обыкновенной, обратите внимание на смоляные ходы и сосудисто-волокнистые пучки в центральном цилиндре хвои. Трахеиды хвойных выполняют как водопроводящую, так и механическую функции.
4. Смолоносная система и перидерма защищают древесину от повреждений. Сравните строение коры и древесины некоторых представителей подкласса хвойных (сосна обыкновенная, пихта сибирская, секвойядендрон гигантский и туя западная). Обратите внимание на строение нормальной и травматической смолоносной системы некоторых хвойных (сосна, пихта).
5. Подведите итоги по материалу 2-го задания. Обратите внимание на конкурентоспособные признаки хвойных по строению вегетативных органов: образование крупных и долговечных стволов, защищенных от вредителей смоловыделениями и терпенными маслами, однородность строения древесины, состоящей из трахеид, выполняющих водопроводящую и механическую функции.
Задание 3. Строение генеративных органов хвойных пород
Цель задания - рассмотреть общие признаки строения мужских и женских стробил, семяпочек и микроспорангиев, а также шишек и семян, которые относятся к категории генеративных (репродуктивных) органов хвойных растений.Материал к заданию: 1) гербарные образцы побегов с мужскими и женскими стробилами и шишками сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, туи западной и можжевельника обыкновенного; 2) препараты пыльцы сосны, лиственницы, ели, можжевельника, туи, кипариса; 3) фиксированный материал в период цветения сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, туи западной и можжевельника обыкновенного; 4) слайды и фотографии по цветению хвойных.
Оборудование к занятию: препаровальная лупа, диапроектор "Свитязь", кодоскоп "Полилюкс", препаровальные иглы (2 - 4), салфетка, карандаш и тетрадь (альбом) для рисования.
Порядок выполнения задания
1. Выпишите сходные признаки строения генеративных органов хвойных растений, которые закладываются в конце вегетационного периода, предшествующего цветению (т. е. за год до цветения). Процесс оплодотворения и созревания семян происходит в год цветения, а у некоторых (сосна, можжевельник) на 2-й год после цветения. Поэтому различают древесные растения с двух- и трехлетним репродукционным циклом, который исчисляется от начала генеративных (половых) органов до созревания семян.
У хвойных из женских стробил (мегастробил) развиваются шишки, на внутренней стороне семенных чешуек которых образуются "голые" семена из оплодотворенных семяпочек.
2. Проведите сравнение генеративных органов некоторых хвойных (посадочный материал : тис ягодный, туя западная, сосна обыкновенная, ель европейская, лиственница сибирская и др.).
3. Обратите внимание, что микростробилы хвойных состоят из микроспорофиллов, на которых, как правило, образуется по 2 микроспорангия (пыльцевые мешки). Однако у некоторых видов араукарии и агатиса число их достигает 13-15 штук на каждом микроспорофилле. Пыльца, или микроспоры, у хвойных сухая, легко переносимая ветром.
4. Посмотрите препараты и зарисуйте пыльцу хвойных с воздушными мешками (сосна, ель) и без них (лиственница).
5. Познакомьтесь с мегастробилами (макростробилами) двух типов строения: первый тип - мегастробилы состоят из хорошо развитых семенных чешуй с семяпочками, а кроющие чешуйки слабо развиты (сосна, ель); второй тип - мегастробилы состоят из отогнутых наружу кроющих чешуй, окрашенных часто в красновато-малиновый цвет, на внутренней стороне которых можно видеть небольшие семенные чешуйки с семяпочками (пихта, лиственница, псевдотсуга).
6. Сделайте сравнительные рисунки, сопоставив строение мегастробил сосны и лиственницы с шишками, образовавшимися из них.
