Что представляет собой шишка хвойных растений

Что представляет собой шишка хвойных растений

Сосновые шишки

Сосна — одно из самых распространенных деревьев на территории нашей страны. Хвойный воздух очень полезен всем без исключения, особенно тем, у кого проблемы с дыхательными путями. Смола ( живица), хвоя и почки сосны широко применяются в медицине, а сосновые шишки, которые также являются кладовой очень многих полезных веществ, применяются не только в медицине, но и — наряду с хвойными иголками — в производстве парфюмерных масел. А ещё из них делают варенье

сосновые шишки

Обратите внимание: сосна — это однодомное растение, поэтому на одном дереве есть и мужские, и женские шишки. Мужские больше похожи на почку, они тонкие, маленького размера, растут гроздью-колоском у основания молодых веточек.

Женские — плотные, с намечающимися рёбрышками и липко-смолянистые. Именно из них потом сформируются твёрдые коричневые шишки (в то время как мужские после опыления просто опадут) и именно их собирают для приготовления варенья.

Собирать шишки желательно в лесу, подальше от города и автомагистралей, поскольку хвойные растения впитывают из воздуха много вредных веществ.

Сосновые «продукты» содержат разные полезности: почки — эфирное масло, дубильные вещества, смолу и горькое вещество панипикрин; живица — эфирное масло и смоляные кислоты, хвоя — эфирное масло, смола, аскорбиновая кислота, дубильные вещества и каротин.

У «соснового варенья» розово-коричневый цвет, а вкус — медово-смолистый.

Перед варкой молодые сосновые шишки перебирают, удаляют мусор, хвою, моют в чистой воде. Пропорции: 0,3 килограмма шишек на литр воды и килограмм сахара. Варенье можно сделать разными способами.

Во-первых, можно положить сырые шишки и сахар в воду и прокипятить на несильном огне примерно полтора часа, пока шишки не станут мягкими. Во-вторых, можно кипятить сырые шишки в уже готовом сиропе (примерно то же время, опять же на малом огне). В-третьих, можно прокипятить шишки на сильном огне до мягкости (примерно 20 минут), после вынуть шумовкой и ещё раз прокипятить в готовом сиропе (также на сильном огне, примерно 25 минут).

Можно сделать и более густое варенье (пропорции те же). Шишки отварить на малом огне примерно четыре часа. Затем поставить кастрюлю в прохладное место на 10-12 часов. Должен получиться кисель розоватого цвета. Выбросив шишки, добавить сахар и ещё раз проварить до полного его растворения.

Молодые сосновые шишки обычно собирают с конца мая и до середины июня.

Отличить сосну от других хвойных сможет даже ребенок: сосна — дерево вечнозеленое и у нее длинные мягкие иголки. А как употребить в пищу все, что «производит» сосна, мы вам расскажем. К примеру, из молодых шишек можно сварить вкусное и полезное варенье, а из сосновой хвои приготовить витаминный отвар или целебный настой.

Варенье из шишек средне

У варенья из шишек или как его иногда называют «соснового варенья» розово-коричневый цвет .

Хвойные

Хво́йные (лат.  Pinóphyta или Coníferae) — один из 13—14 отделов царства растений, к которому относятся сосудистые растения, семена которых развиваются в шишках. Все современные виды — древесные растения, преобладающее большинство — деревья, хотя есть и кустарники. Типичные представители — кедр, кипарис, пихта, можжевельник, лиственница, ель, сосна, секвойя, тис и каури. Хвойные растения произрастают в диком виде почти во всех частях света. Часто они преобладают над другими растениями, например, в таких биомах, как тайга. Хвойные растения имеют неоценимое экономическое значение, в основном в качестве лесоматериала и сырья для производства бумаги. Древесина хвойных относится к типу так называемых «мягких» пород.

Содержание

Таксономия и название [ править ]

Название отдела — Pinophyta — соответствует правилам МКБН, согласно статье 16.1 которого название таксона растений рангом выше семейства формируется из названия типового семейства (в данном случае Pinaceae) или носит описательный характер (в данном случае — Coniferae, от лат.  conus — шишка и ferro — носить, нести) [2] . Более старые и теперь не используемые названия — Coniferophyta и Coniferales.

В русском языке название отдела — Хвойные — происходит от слова «хвоя», хотя далеко не все представители имеют листья иглообразной формы. Также не совсем корректным являлось и более старое название, калька от Coniferae, «шишконосные» — поскольку не все хвойные растения имеют шишки.

В общем смысле хвойные эквивалентны голосеменным растениям, особенно в тех областях с умеренным климатом, где обычно только они и могут встречаться из голосеменных растений. Тем не менее, это две различающихся группы. Хвойные растения — самые распространенные и имеющие наибольшее экономическое значение представители голосеменных, однако, они представляют собой лишь одну из четырёх подгрупп растений.

Отдел хвойных растений состоит всего из одного класса — Pinopsida, который включает как все вымершие, так и все существующие таксоны. Раньше чаще всего происходило деление класса Pinopsida на два порядка — тисовые (Taxales) и собственно хвойные (Pinales), однако последние исследования последовательностей ДНК доказали, что такое деление делает порядок Pinales парафилетичным, поэтому порядок Тисовые был включён в состав Pinales. Более аккуратным делением было бы деление класса на три порядка: Pinales, включающего только семейство хвойных (Pinaceae); Araucariales, включающего Араукариевые (Araucariaceae) и Подокарповые (Podocarpaceae); Cupressales, включающего все остальные семейства, в том числе и Тисовые (Taxaceae). Однако, нет достаточных оснований для такого деления, поскольку большинство учёных предпочитает сохранять все семейства внутри единственного порядка Pinales.

В настоящее время в классе хвойных рассматриваются от 6 до 8 семейств с общим количеством родов 65—70 и 600—650 видов. Семь наиболее различающихся семейств связаны в таблице вверху справа. В других интерпретациях головчатотисовые (Cephalotaxaceae) могут быть включены в состав тисовых (Taxaceae), а в некоторых работах дополнительно выделяют Phyllocladaceae как отличающееся от подокарповых семейство. Семейство Таксодиевые (Taxodiaceae) здесь включено в семейство Кипарисовые (Cupressaceae), хотя продолжает часто встречаться во многих источниках как отдельное семейство.

Определённую роль в построении филогенетического дерева хвойных играют биохимические исследования. Так, состав эфирных масел хвойных в целом достаточно близок (терпены и небольшое количество окисленных терпеноидов), но существенно различно соотношение компонентов, возможно даже появление или исчезновение некоторых маркерных веществ у отдельных видов (карен).

Систематика [ править ]

Отдел Хвойные включает в себя один ныне существующий и три вымерших порядка:

  • † Cordaitales — Кордаитовые
  • Pinales — Сосновые
    • Araucariaceae — Араукариевые
    • Cephalotaxaceae — Головчатотисовые
    • Cupressaceae — Кипарисовые
    • Pinaceae — Сосновые
    • Podocarpaceae — Подокарповые
    • Sciadopityaceae — Сциадопитисовые
    • Taxaceae — Тисовые

    Происхождение [ править ]

    Хвойные являются древней группой, их ископаемые останки встречаются на протяжении порядка 300 млн лет, начиная с позднего каменноугольного периода палеозойской эры. Более современные роды появляются в ископаемых отложениях возрастом 60—120 млн лет. Другие представители теперь уже вымерших классов и отрядов встречаются в ископаемом виде с поздней палеозойской и мезозойской эры. Ископаемые хвойные растения были довольно разнообразны, наибольшее отличие от современных представителей этого отряда было у некоторых травянистых хвойных видов, не имеющих древесных волокон. Большинство ископаемых отрядов хвойных и хвойноподобных растений относится к кордаитовым (Cordaitales), войновскиевым (Vojnovskyales), вольциевым (Voltziales) и к отряду чекановскиевых (Czekanowskiales, впрочем, скорее более относящемуся к отделу Ginkgophyta).

    Морфология [ править ]

    Все современные хвойные — древесные растения, большинство — деревья, в основном с одним прямым стволом с боковыми ветвями и выделенным доминированием верхушки. Размеры взрослого дерева меняются от меньше чем метр до более 100 метров в высоту. Самое высокое дерево, самое толстое, самое большое и самое старое — все представители хвойных растений. Самое высокое дерево — Секвойя вечнозелёная ( Sequoia sempervirens ) с высотой 115,2 метра. Самое большое — Секвойядендрон гигантский ( Sequoiadendron giganteum ), объём — 1486,9 м³. Самое толстое, имеющее наибольший диаметр ствола дерево — Таксодиум мексиканский ( Taxodium mucronatum ), 11,42 метра в диаметре. Самое старое дерево — Сосна долговечная ( Pinus longaeva ), 4700 лет.

    Корень [ править ]

    Для многих хвойных характерно сохранение на всю жизнь первичного корня, который развивается в виде мощного стрежневого корня, от которого отходят боковые. Иногда (например, у некоторых сосен), первичный корень недоразвит.

    Помимо длинных корней (главных или боковых), у хвойных имеются короткие, мелкие и часто сильно ветвистые корни, именно они являются главными абсорбирующими органами растения. Эти короткие корни часто содержат микоризу.

    У растений семейства Подокарповые ( Podocarpaceae ) имеются корневые клубеньки с бактериями, похожие на клубеньки бобовых, при этом такие корни, за редким исключением, снабжены корневыми волосками.

    Корневые волоски у хвойных приурочены к столь узкой зоне верхушки и так легко отпадают при промывании корня, что очень часто их не замечают. Протоксилемные группы закладываются в корнях всегда экзархно. В корнях развиваются многослойный перицикл и ясно выраженная однослойная эндодерма [3] .

    Шишки разные нужны, шишки разные важны: кому они помогают перезимовать

    Хвойные деревья — главные зимние красавицы наших лесов и парков. Эти растения легко отличаются от цветковых наличием на их веточках иголочек и шишек. На природных территориях Москвы преобладают деревья из семейства Сосновые. Их имена вам хорошо знакомы: ель, сосна, лиственница и пихта.

    Созревание семян хвойных деревьев в нашей полосе происходит в сентябре-ноябре. Они остаются в шишках до следующей весны, пока солнышко не прогреет воздух до +10 градусов. Тогда шишки раскроются, и семена выпадут из них. А пока созревшие семена в шишках являются ценным питательным блюдом для животных на все холодное время года. Семенами хвойных питаются многие обитатели леса: белки, дятлы, сойки, клесты, бурундуки, мыши и многие другие. Одновременно с поеданием семян многие животные, как известно, способствуют их распространению.

    Также шишки обладают теплоизоляционными свойствами, зимой корням под ними тепло, а летом прохладно. Кроме того, шишки хороши тем, что, постепенно разлагаясь, обогащают почву полезными веществами, тем самым служат естественной подкормкой растениям.

    Шишки у елей растут на самой верхушке. Ведь чем выше они висят, тем дальше разлетаются их семена. Молодые шишки — зеленого цвета, а постарше — красного. Затем к осени они одревесневают и становятся для нас более привычного вида.

    Под елями часто можно найти шишки, обработанные белками. Сорвав шишку, белка поворачивает ее вокруг оси, обгрызая чешуйки и выбирая из-под них семена. Зверек начинает отделять чешуйки всегда с черешка, т.е. с толстого конца шишки. Съеденная белкой шишка представляет собой шероховатый стержень с некоторым количеством неотделенных чешуек на вершине.

    Главными помощниками белки являются клесты-еловики. В шишках, сброшенных клестами на землю, семена сохраняются больше года, потому что эти шишки лежат на влажном ковре мхов, плотно смыкая чешуи. На “клестовой” шишечке часто сохраняется часть веточки и хвоя.

    Сброшенные в морозный период шишки погружаются в рыхлый снег, где их находят мыши и полевки. Эти зверьки обгрызают чешую не столь близко к стержню шишки, как это делает белка, поэтому оставляют его более толстым.

    Семенами сосны лакомятся дятлы и клесты-сосновики

    Шишек на молоденьких сосенках мы не увидим, так как образуются они только на взрослых деревьях. Они гораздо меньше и тверже еловых. Сами шишки опадают с дерева лишь после того, как из них выпадут все семена, поэтому на земле под сосновыми деревьями лежат лишь пустые шишки.

    Любителями семян сосны и ели являются дятлы. Сорвав с дерева шишку, большой пестрый дятел летит с ней в свою “кузницу” (щель в дереве или в суку). Втискивает туда принесенную шишку вершиной вверх, а затем ударами клюва отгибает чешуйки и вынимает семена. Под деревьями шишки с оттопыренными чешуйками можно увидеть в большом количестве зимой.

    Семенами сосны лакомятся и клесты-сосновики. Наличие такой пищи позволяет выводить птенцов даже зимой. Доставать семена из шишки помогает своеобразно устроенный клюв. Обработанная клестом шишка отличается большим количеством не тронутых чешуй и не вынутых семян.

    Какие еще шишки можно встретить в природных парках

    Лиственница — это единственное хвойное дерево, роняющее каждую осень все свои листочки (хвою). Лиственничные шишки имеют яйцевидную форму, отличаются от еловых и сосновых своей небольшой величиной. Семена лиственницы являются любимым лакомством белокрылого клеста, а также других зимующих у нас птиц.

    Пихта внешне очень похожа на наши елочки, только хвоя на ней гораздо нежнее и мягче. Шишечки же всегда прямо стоят на ветках, словно новогодние свечки. Из-под каждой чешуйки торчат довольно длинные остренькие язычки.

    Черная и серая ольха, хотя и могут похвалиться “шишечками”, как у хвойных растений, но таковыми не являются. Их питательные семена зимой являются основным кормом для чечеток и чижей.

    Голосеменные

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

    Строение ветки сосны

    Строение женской шишки сосны

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

    Строение женской шишки сосны

    Строение мужской шишки сосны

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

    Строение мужской шишки сосны

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

    Строение зрелой шишки сосны

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

    Строение зрелой шишки сосны

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

    Процесс опыления и оплодотворения у сосны. (Цикл развития)

    Размножение: половое — семенами.

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

    Цикл развития голосеменных

    Процесс опыления

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

    Процесс оплодотворения

    Оплодотворение происходит в семязачатке через 12 месяцев после опыления.

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

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

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

    Проросток семени сосны

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

    Разрушительная форма кислорода необходима для размножения ели

    Российские ботаники впервые доказали, что опасные активные формы кислорода, которые часто считают побочным продуктом производства энергии в клетке, необходимы пыльце хвойных растений для успешного оплодотворения яйцеклетки. Эксперименты с пыльцой голубой ели (Picea pungens) позволили найти белок, без которого эта система не работает. Ученые считают, что полученные данные помогут оптимизировать процесс восстановления хвойных лесов. Результаты исследования опубликованы в журнале Plant Reproduction.

    У покрытосеменных растений есть цветки с тычинками, откуда разлетается пыльца, и пестики, куда она должна попасть для оплодотворения. Обычно растению выгодно, чтобы оплодотворение было перекрестным (между разными организмами) — так достигается большее генетическое разнообразие и у потомков организма больше шансов выжить. Однако у не имеющих цветков и плодов голосеменных растений, самые известные современные представители которых — хвойные, тоже есть свои приспособления для перекрестного оплодотворения. У хвойных это шишки, которые на самом деле представляют собой видоизмененный побег. Шишки хвойных раздельнополы, причем мужские шишки относительно мелкие и образуют пыльцу, которая разносится ветром, а женские — крупные, в них образуются семена. Достигая женских шишек, пыльцевые зерна прилипают на специальную жидкость (как у сосны и ели) или клейкие волоски (как у другого хвойного — псевдотсуги, Pseudotsúga).

    Приземлившись в нужном месте, пыльцевое зерно начинает прорастать, образуя пыльцевую трубку. По этой трубке мужские половые клетки достигают яйцеклетки, чтобы оплодотворить ее. У цветковых растений в дело вступает и второй спермий, который сливается со специальной клеткой, чтобы образовать эндосперм (питательная часть семян, например, у зерна пшеницы), поэтому их тип оплодотворения называют двойным.

    Все эти процессы описаны довольно давно, но современная наука рассматривает их глубже, на молекулярном и биохимическом уровне. Например, недавно ученые установили, что у покрытосеменных ключевую роль в прорастании пальцевого зерна играют активные формы кислорода (АФК). Так называют нейтральные или отрицательно заряженные частицы, где у кислорода есть электрон без пары. К ним относятся пероксиды (в основном, перекись водорода) и радикалы, такие, как супероксид-радикал O2 — .

    Слева — картирование АФК в пыльцевых трубках ели (конфокальная флуоресцентная микроскопия). Справа — мужские шишки ели и процесс сбора пыльцы в лаборатории. Красный краситель показывает супероксид-радикал, производимый в митохондриях, зеленый – перекись водорода, которую производит НАДФН-оксидаза на мембране, благодаря чему она образует градиент (скопление) в растущем кончике. Перекись также есть в пластидах (стрелки), где она образуется в результате энергетических реакций

    Мария Брейгина/ МГУ

    «Лишний» электрон делает АФК чрезвычайно активным в химическом смысле. Если в клетке образуется слишком много АФК, последствия могут быть угрожающими: эти соединения могут нарушать сложный ансамбль биохимических реакций, повреждать мембраны, ДНК и другие компоненты клетки. Поэтому очень часто активные формы кислорода, независимо от места производства, воспринимают как опасные побочные продукты, которые нужно как можно скорее нейтрализовать. Тем не менее, ряд клеток синтезирует их специально в небольших количествах и использует как сигнал. В связи с двойственной природой этих соединений очень важно изучать полезные функции АФК, например, участие в оплодотворении растений.

    Физиологи растений из МГУ имени Ломоносова и Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н.И. Пирогова впервые изучили роль АФК в прорастании пыльцы у хвойных на примере голубой ели и обнаружили, что пыльцевое зерно выделяет пероксид водорода и O2 — перед прорастанием в окружающую среду. Позднее в пыльцевой трубке образуется градиент пероксида водорода, то есть его концентрация возрастает по направлению к кончику. Оказалось, что этот градиент необходим трубке для роста к яйцеклетке, а также для поддержания мембранного потенциала (отрицательного заряда мембраны), на первый взгляд, никак с ним не связанного и впервые обнаруженного у ели.

    Ученые также обнаружили белок, который управляет этим процессом. Им оказалась НАДФH-оксидаза, расположенная в мембране клеток. Это вещество отвечает за перенос электронов изнутри клетки и образование супероксида на наружной стороне, что необходимо, так как АФК быстро взаимопревращаются, O2 — переходит в перекись, которая входит обратно в клетку. Из-за этого пероксид водорода распределяется в пыльцевой трубке по градиенту. Эксперименты показали, что при подавлении НАДФH-оксидазы пыльцевое зерно не может прорастать, а пыльцевая трубка теряет способность к росту, и оплодотворение становится невозможным.

    «Результаты этого и последующих исследований могут быть использованы для оптимизации воспроизводства лесов (ели, кедра, сосны, пихты), их селекции и создании коллекции лесных пород в России», — пояснила соавтор Мария Брейгина из МГУ.

    Читайте также  Опрыскивание винограда весной от болезней
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector