Особенности морфологического строения побегов, почек, шишек, шишкоягод и семян голосеменных растений

 

Из 12 видов сосен, которые произрастают у нас, сосна обыкновенная встречается чаще всех. Обусловлено это широким ареалом сосны, ее нетребовательностью к почве и высокими характеристиками древесины.

Строение сосны обыкновенной не отличается остальных представителей хвойных и имеет корень, ствол, ветви и хвою, представленную тонкими хвоинками.

Дерево высотой от 20 До 45 м и диаметром до 1 м. Крона не густая, в молодом возрасте ширококоническая; у взрослых деревьев из-за неравномерного развития ветвей первого порядка неправильная, яйцевидная, с закругленной или плоской вершиной, поднята высоко.

Корневая система. Сосна имеет пластичную корневую систему: на песчаных почвах она бывает и глубокой, и поверхностной, на почвах с плотным грунтом и на торфянистых - поверхностной. Главный корень развивается значительно сильнее боковых. Вегетативно сосна не размножается

На сегодняшний день выделено 4 типа корневых систем, которые различаются по строению и форме:

1. Мощная корневая система, состоящая из развитого стержневого корня и нескольких боковых, что типично для свежей, хорошо дренированной почвы;

2. Мощная корневая система, представленная слабо выраженным стержневым корнем, но сильно развитыми боковыми, которые располагаются параллельно поверхности грунта. Такая корневая система типична для сухой почвы с глубоким залеганием грунтовых вод;

3. Слабо выраженная корневая система, которая состоит исключительно из разветвленных коротких корней, проявляется на переувлажненных почвах (болотных и полуболотных);

4. Неглубокая, но густая корневая система, представляющая своеобразную «щетку» характерна для плотной почвы с глубоким расположением грунтовой воды.

Таким образом, какие корни у сосны, зависит исключительно от характера и структуры почвы, на которой произрастает дерево. А пластичность корневой системы делает сосну необычайно ценной, предоставляя возможность производить искусственное облесение на заболоченных, бедных, сухих и других непригодных почвах. При этом стоит заметить, что расти корневая система сосны обыкновенной начинает при температуре не ниже +3 °С. У представителей других хвойных пород этот показатель существенно ниже.:

Ствол. Дерево высотой от 20 до 45 м и диаметром до 1 м. Крона не густая, в молодом возрасте ширококоническая; у взрослых деревьев из-за неравномерного развития ветвей первого порядка неправильная, яйцевидная, с закругленной или плоской вершиной, поднята высоко. Ствол почти цилиндрический до кроны, в кроне старых деревьев разветвляется на толстые ветви, становится неправильным по форме или теряется среди боковых ветвей.

Самый большой прирост по высоте происходит при благоприятных условиях в 30-летнем возрасте. К 80 годам дерево достигает 30 м в высоту.

Ветвление строго мутовчатое. На стволах и толстых ветвях старых деревьев такая мутовчатость затушевывается неравномерным развитием отдельных ветвей и зарастанием части отмерших ветвей. Возраст дерева до 30-40 лет легко определить по хорошо заметным мутовкам.

Дерево, растущее в густых посадках, имеет стройный, ровный, прямой, высокоочищенный от сучьев ствол. В изреженных насаждениях и в просторных условиях произрастания дерево получается менее высоким, а ствол – более суковатым. Кора в разных частях ствола имеет разную толщину и разный цвет. В нижней части она более толстая, от красно-бурого до почти серого цвета, бороздчатая. А в средних и верхних частях, а также на крупных ветках желтовато-красного цвета, с отслаивающимися тонкими пластинками, тонкая, почти гладкая. У молодых деревьев кора серая, затем становится буровато-красной, с длинными продольными трещинами в нижней части, образует толстый (до 10 еж) слой корки; в верхней части ствола и на сучьях в кроне – корка гладкая, отслаивается крупными тонкими пленками с неровными разорванными краями.

Ветки и крона. Форма кроны зависит от возраста. В молодости дерево имеет конусовидную крону, которая к старости приобретает широкую, округлую, иногда зонтиковидную форму. Расположение веток у сосны мутовчатое.

Как правило, 4-5 веток расходятся веером во все стороны, расположившись вокруг ствола на одном уровне. Этаж за этажом к самой вершине поднимаются такие мутовки. При чем каждый год образуется новая. Мутовки помогают определить возраст дерева: сколько мутовок – столько лет сосне. Но определять возраст таким способом можно только у молодых деревьев. У старых экземпляров нижние мутовки отмирают и зарастают, образуя голый ствол.

Почки красновато-бурые, удлиненно-яйцевидные, остроконечные, длиной 6-12 мм, в большинстве смолистые, расположены на конце побега мутовчато вокруг конечной почки, иногда почки появляются на побегах сбоку, но ветвей не образуют. Наибольший прирост по высоте дает в благоприятных условиях в возрасте 15-30 лет, достигая к восьмидесяти годам 30 м.

Хвоя. Сосновая хвоя имеет темно-зеленый цвет. Длина хвоинок 4-7 см. Сверху они выпуклые, снизу плоские, жесткие, остроконечные. На дереве хвоинка живет 2-3 года, после чего отпадает вместе с укороченными побегами. Расположение укороченных побегов – спиральное. Они равномерно покрывают главный и боковые побеги. При этом им придается радиальная симметрия. Укороченные побеги, выходящие из пазух чешуек, представляют собой редуцированные листья. Такие чешуйки заметны только на молодых побегах. Хвоя сосны обыкновенной располагается по две на укороченных побегах. Она крупная, длиной 5-10 см, толстая, жесткая, острая, серовато-зеленая. В поперечном разрезе плоско-выпуклая. Устьица располагаются рядами в виде тонких полосок на всей поверхности. Живет хвоя 2-3 года, у молодых деревьев иногда 4 года; опадает вместе с укороченным побегом.

Спящие почки сосны обыкновенной отпадают вместе с хвоей. Если хвоя сильно повреждена, например, поломана верхняя часть удлиненного побега или при нанесении вреда насекомыми, при повреждениях верхушечных почек спящие почки на укороченных побегах могут прорасти. В этом случае между иголками может появиться удлиненный побег. Отпадает хвоя ежегодно, но не вся сразу.

Побеги. Укороченные побеги располагаются спиралью на сближенных узлах удлиненного, отходя от него под прямым углом (рис. 1). Поэтому хвоя как бы топорщится, равномерно покрывая как главный, так и боковые побеги и придавая им радиальную симметрию.

Укороченные побеги выходят из пазухи чешуек, представляющих собой редуцированные листья. Эти чешуйки хорошо видны только на молодом побеге. Укороченный побег сосны имеет довольно сложное строение, хорошо различимое сразу после распускания почек.

Он состоит из очень короткого (1-2 мм) стебля, двух хвоинок, между которыми на стебле имеется маленькая спящая почка. Кроме того, укороченный побег имеет еще пленчатые чешуйки двух видов, плотно охватывающие его в виде трубки, – так называемое влагалище укороченного побега. Эти пленчатые чешуйки являются редуцированными листьями: нижние – светло-бурые, верхние – белые. Они хорошо видны только весной на молодых побегах, затем засыхают, сильно уменьшаются, а в дальнейшем опадают.

Рис. 1. Развивающийся укороченный побег сосны обыкновенной:  1 - первичный чешуйчатый лист на удлиненном побеге, в пазухе его развивается укороченный побег; 2 - чешуйчатые листья укороченного побега; 3 - пленчатые листья (влагалище); 4 - две хвоинки

 

Спящая почка укороченного побега отмирает вместе с хвоей, иногда она не развивается совсем. При сильном повреждении хвои, например, насекомыми или поломке верхней части удлиненного побега, или повреждении верхушечных почек удлиненного побега, или удалении только боковых почек мутовки у многих укороченных побегов спящие почки прорастают, и между двумя хвоинками появляется удлиненный побег, несущий иногда одиночную или, чаще, парную хвою. При прорастании почек укороченных побегов нарушается мутовчатый характер ветвления, восстанавливается утраченная часть побега и он продолжает расти. Иногда дерево поэтому становится двух- или трехвершинным.

Покоящиеся почки удлиненных побегов у сосны крупные (1-2 см), яйцевидно-цилиндрические, заостренные, покрыты смолой. Закладываются они только в верхней части побега, более крупная - верхушечная, под ней мутовкой, несколько помельче 4-7 боковых почек.

Распускаются почки сосны поздно. Характер распускания их и рост молодых побегов существенно отличаются от других хвойных деревьев. Когда почки сосны начинают удлиняться, то почечные чешуйки не опадают, как это бывает у других деревьев, а только расходятся. Удлинение почек при благоприятных условиях происходит быстро, на 0,5-1,0 см в сутки, затем раздвинувшиеся чешуи почек опадают, а стебель удлиненного побега продолжает вытягиваться (по 1 см и даже более в сутки). Укороченные побеги со сложенными хвоинками в это время растут очень медленно, оставаясь покрытыми беловатыми пленчатыми чешуйками. Когда стебель молодого побега достигает значительной длины и на вершине его начинают формироваться новые покоящиеся почки, начинается рост укороченных побегов, и их хвоинки достигают нормальной величины.

Древесина сосны ядровая, с узкой заболонью желтовато-белого цвета; ядровая часть более темная, розоватая или буроватая. Она смолистая, прочная, имеет небольшую плотность, легко обрабатывается, поэтому является лучшим материалом для строительства как жилищ, так и других построек, а также для изготовления шпал, телеграфных столбов и крепежного материала. При подсочке стволы сосен дают ценную смолу, из которой путем перегонки получают скипидар и канифоль.

Цвести сосна начинает сравнительно рано – в 15-25 лет. Цветение происходит после распускания почек. Мужские и женские "соцветия" распределяются равномерно по всей кроне, даже в нижней ее части. Цветет сосна каждый год, но наиболее обильное цветение ее повторяется через 3-5 лет. Мужские "соцветия" находятся у основания молодых побегов и состоят из большого числа "цветков", расположенных спирально вокруг побега. Отдельный "цветок" представляет собой небольшую шишечку розовато-желтого цвета длиной 1-1,5 см, состоящую из стержня с прикрепленными к нему тычинками. Пыльцы образуется огромное количество, она даже при слабом ветре поднимается желтыми облачками над кронами деревьев.

Женские "соцветия" находятся у вершины молодых побегов, около боковых почек, по 2-3, реже по одному. Они представляют собой маленькие шишечки длиной 0,5 см и состоят из небольших семенных чешуек с двумя семяпочками и очень мелких кроющих чешуек, прирастающих с нижней стороны к семенным. После опыления в течение лета шишечки женских "соцветий" немного увеличиваются (в 2 раза) и зимуют в таком состоянии. Только на следующий год весной в них происходит оплодотворение. В течение второго лета они растут и образуют к осени семена. Шишки раскрываются постепенно, и семена выпадают из них в конце зимы и весной. После выпадения семян шишки долгое время висят на дереве.

                   Рис. 2. Ветка сосны.

 

У сосны, как и у всех хвойных, образуется 2 типа шишек: мужские и женские..

Строение женской шишки сосны. Весной на верхушках молодых побегов сосны можно увидеть маленькие (около 5 мм) красноватые шишки. Это женские шишки. Шишка состоит из оси, или стержня, на котором располагаются две чешуи: кроющая и семенная. На верхней стороне семенной чешуи находится по два семязачатка. Образование женской шишки сосны происходит в течение 3 лет или 1,5 сезона.

Строение мужской шишки сосны. На тех же соснах, на которых расположены женские, находятся и мужские шишки. Они располагаются у основания побегов. Мужские шишки мелкие, овальные, желтые и собраны в тесные группы.

Каждая мужская шишка состоит из оси, на которой расположены микроспорофиллы. На нижней стороне каждого микроспорофилла по 2 микроспорангия, в которых созревает пыльца.

Рис. 3.  Схематическое строение шишки

       А – мужская шишка; Б – женская шишка;

       1 – ось;  2 – чешуйки;  3 – пыльцевые мешки;

       4 – семязачатки.

Семена сосны продолговато-яйцевидные, слегка сплюснутые, длиной 3-4 мм, с притупленным концом. Окраска их у разных деревьев различная: светло- и темно-бурая, черная, беловатая и даже пестрая. Одна сторона семени матовая, другая блестящая от плотно приросшей к семени части крыла. Крыло длинное, парусовидное, на вершине более темноокрашенное, от семени отделяется легко, обламываясь у места прирастания, после чего нижняя часть крыла имеет вид вилочки или кольца. Партеноспермия бывает редко, семена обладают высокой всхожестью и сохраняют ее хорошо до трех лет.

Всходят семена быстро и дружно. Всходы имеют 5-8 трехгранных изогнутых семядолей, которые буреют и отмирают в конце второго года. Уже в первый год из почки образуется побег длиной 4-10 см, который несет одиночную плоскую хвою. На побеге второго года вначале появляется одиночная хвоя, затем в пазухе ее возникают укороченные побеги, несущие по две хвоинки. Ветвление обычно начинается на третий год. Молодые деревца сосны растут быстро, в 10 лет они по высоте превосходят ель в 2 раза, но после 20-25 лет рост их ослабевает. Общая продолжительность жизни сосны составляет 350 лет.

  Рис. 4. Строение семени сосны

 

Шишкоягода – женская шишка можжевельника (Juniperus), чешуи которой срастаются и, становясь сочными, приобретают сине черную или красную окраску.

Ценятся лишь плоды можжевельника обыкновенного. Того самого, что растет в наших лесах, часто высаживается в садах, как декоративный вечнозеленый кустарник высотой 1-3 м. Это великолепное фитонцидное растение настоящий долгожитель – в саду может расти до 300 лет. Растение двудомное, после цветения в мае на ветках появляются зеленые мясистые шишкоягоды со сладковато-пряным вкусом и запахом. Но созревают они только на второй год к концу осени, приобретая черный цвет.

Издавна можжевеловая ягода использовалась в кулинарии. Шишкоягодами можжевельника приправляют блюда из дичи. Из них произведут различные маринады и соусы, которые идут на приготовление рыбных и мясных блюд. Лучший маринад делают на основе смеси из можжевеловых ягод, травы полыни, майорана, мяты и чеснока. Пряность это очень сильная, поэтому добавляйте в блюда чуть-чуть, начиная с 1-2 ягод.

 

Хорошо сочетается с перцем, гвоздикой, лавровым листьями. Чтобы придать мясу вкус дичи, добавляют шишкоягоды к блюдам из свинины, телятины, баранины. Также их добавляют при изготовлении охотничьих колбасок.

Сухие шишкоягоды добавляют при солении капусты и огурцов, к блюдам из фасоли, при производстве крепких алкогольных напитков (например, джина), пива, кваса.

Все виды можжевельника выращивают ягоды, но некоторые считаются слишком горькими для употребления в пищу. Из съедобных видов выделяют: Можжевельник косточковый, Можжевельник красноплодный, Можжевельник толстокорый, и Можжевельник калифорнийский. Но некоторые, такие как Можжевельник казацкий, не пригодны в пищу в связи с их токсичностью.

Ягоды можжевельника варьируются от четырёх до двенадцать миллиметров в диаметре; все виды, в основном, одинаковые по размеру, хотя некоторые могут быть большие, в частности вид drupecea может составлять 20-28 мм в диаметре. В отличие от разделённых и древесных чешуек типичного соснового конуса, все из ягод можжевельника остаются мясистыми и сливаются в единое покрытие, окружающее семена. Молодые ягоды зелёного цвета, зрелые – фиолетово-черные. Средний срок жизнь составляет 18 месяцев, однако иногда встречаются короче (8-10). Известный напиток – джин, ароматизирован зрелыми, но зелёными ягодами.

Но сушеные шишкоягоды можно не только собрать с куста или купить в магазине. Они продаются практически в каждой аптеке как ценное лекарственное сырье. В них содержат эфирное масло, сахара, смолы, красящие вещества, жирное масло, муравьиную, уксусную и яблочную кислоты, дубильные вещества и микроэлементы (марганец, железо, медь и алюминий). Благодаря такому составу, особенно эфирным маслам, плоды обладают мочегонным, желчегонным, жаропонижающим, противовоспалительным, обезболивающим и противомикробным действием. Кроме того, они стимулируют пищеварение.