Життєвий цикл голонасінних рослин

Всі етапи розвитку організму, які починаються з зародження і закінчуються фазою зрілості, описують повний життєвий цикл голонасінних рослин.

Вони відносяться до найдавнішої групи сперматофітів, яка з’явилася понад 350 млн років тому. На відміну від покритонасінних, в цьому типі рослин насіння не володіють закритим вмістилищем, а їх зав’язь має вигляд луски. Цикли формування організмів зазвичай замкнуті і повторюються через певний час.

Класифікація голонасінних рослин

Раніше в загальній типології рослин голонасінні представники були виділені в окрему групу. Спочатку вони відносилися до відділу насіннєвих, пізніше входили до складу судинних рослин.

Безпосередньо клас голонасінних об’єднував хвойні та деякі види вимерлих рослин.

Хоча за описом представники цієї групи істотно відрізнялися від покритонасінних, але вчені припускали на підставі викопних залишків, що Папоротеподібні і квіткові походять від голонасінних предків.

Проти цих тверджень виступають дослідження ДНК, результати яких показують, що голонасінні є монофілетичною групою. Зараз ці рослини поділяються на 5 класів:

• Гінкгові.
• Гнетоподібні.
• Саговникоподібні.
• Хвойні.
• Квіткові.

Ця класифікація представлена в роботі від 2011 року, яка описує сучасну флору Землі. В цілому до неї увійшли характеристики 1080 видів рослин.

Характерні ознаки

Основні види голонасінних рослин зустрічаються в північних регіонах з вологим кліматом. Деякі представники ростуть в жарких пустелях на півдні Африки.

Загальні характерні риси виду:

• Голонасінними бувають тільки дерева і чагарники.
• Хвоя.
• Однаковий спосіб розмноження.
• Розвинена деревина.

У групі відсутні трави, тому опис і схему життєвого циклу рослин найкраще розглядати на прикладі сосни звичайної. Всі представники голонасінних мають видозміненими листям – хвоїнками.

У деяких сортів сосен вони можуть зберігатися до 45 років, а у модрин хвоя опадає щороку. На відміну від мохів і папоротей, рослини розмножуються насінням, яким не потрібна вода.

Процес запилення відбувається за допомогою вітру і не залежить від наявності вологи.

Деякі види змогли оселитися в посушливих районах світу. Розвиток насіння з насінневих зачатків відбувається відкрито, оскільки відсутня відповідне вмістилище. На відміну від вищих спорових, такий процес розвитку відповідає більш високому рівню організації.

Їх деревина має достатній запас міцності, що залежить від особливості її будови. Вона складається з дрібних мертвих клітин ксилеми, а всередині та корі знаходяться канали зі смолою. З давніх часів в країнах охоронялися гаї зі струнких хвойних дерев, які йшли на створення флоту. Безпосередньо з сосни виготовлялися корабельні щогли.

Особливості будови та розмноження

Цикл розвитку голонасінних складається з ротації спорофіта і гаметофіта, тобто чергування безстатевого і статевого покоління. При цьому основна роль належить спорофіту – дорослій рослині.

Представники голонасінних вважаються різноспоровими, як і інші насіннєві. У спорангіях, що знаходяться в шишках (стробілах), утворюються жіночі мегаспори, які відрізняються від чоловічих мікроспор більшим розміром.

Чоловічі шишки

Ближче до літа на початку молодих пагонів сосни з’являються чоловічі дрібні стробіли. Їх лусочки являють собою дрібні спороносні листочки, які володіють двома мікроспорангіями. Шляхом редукційного поділу материнських клітин в спорангії виходять 4 дрібні суперечки.

Кожна з них покрита зовнішньою і внутрішньою оболонкою, а між ними знаходиться 2 повітроносних порожнини.

Ядро мікроспори ділиться, утворюючи 2 клітини. З однієї виходять 2 заросткові клітини, які тут же відмирають.

До речі, процес повністю ще не вивчений. З другої також формуються 2 клітини:

• антеридиальна;
• вегетативна.

З першої розвиваються нерухомі спермії, а з другої утворюється пилкової трубчастий виріст. Таким чином, всередині дрібної суперечки створюється чоловічий гаметофіт, і вона стає пилковим зерном.

Коли дрібний спорангій розкривається, пилок висипається і потрапляє на жіночі шишки. Відбувається запилення, і чоловічий гаметофіт розвивається далі всередині насінного зачатка.

Формування жіночого гаметофіта

Навесні на кінцях пагонів сосни утворюються невеликі жіночі шишки. Вони мають червонуватим відтінком, складаються з центрального стрижня, на якому розташовані криюча і насіннєва лусочки, яка є перетвореним бічним пагоном, в ній же знаходяться 2 насінневих зачатків (сім’ябруньки).

Через те, що вони не закриті, ці рослини й називаються голонасінними. Кожна лусочка жіночої стробіли гомологічна чоловічій шишці.

До складу насінного зачатка входять:

• Нуцеллус – центр насінного зачатка.
• Інтегумент – покрив насінного зачатка.
• Фунікулус – насіннева ніжка, що з’єднує насінневий зачаток з лусками.

У верхній частині інтегумента знаходиться вхід, через який пилковий трубчастий виріст потрапляє в середину насінневого зачатка.

Пилок, що осів на рідину між інтегументом і нуцелусом, проникає всередину насінневого зачатка.

У його центрі відбувається поділ спорогенної клітини та утворення спороцитів. З них формуються 4 гаплоїдні великі спори, 3 з яких відмирають, а одна утворює ендосперм. Саме він відповідає жіночому гаметофіту.

Цикл розвитку

На початку життєвого циклу сосни з материнських клітин в результаті редукційного поділу виникають дрібні суперечки. З них виходить пилок, яка вітром переноситься на жіночі шишки і потрапляє всередину насінного зачатка. Після запилення лусочки стробіли зліплюються смолою.

З початку запилення до запліднення проходить більше як рік. У цей період в насінневому зачатку утворюється ендосперм, шишка виростає до 3-4 см і стає зеленою. Перед самим заплідненням спермагенна клітина перетворюється у 2 спермія, один з яких зв’язується з яйцеклітиною.

В результаті формується зигота, з якої розвивається зародок, що харчується ендоспермом. На наступний рік після запилення жіночі стробіли виростають до 6 см, а насіння повністю дозріває.

В цей час відбувається роз’єднання лусочок, і насіння випадають. З них проростають нові рослини, а цикл розвитку замикається.