Ботаніка - Б.Є. Якубенко 2017

Частина третя. Царство рослини (Planthae)
Розділ VIIІ. Відділ голонасінні, соснові — Ріnophyta
Лабораторне заняття Тема 13.36. Клас соснові, або хвойні (Ріnopsidа)

Хвойні належать до насінних рослин і є найдосконалішими серед голонасінних. Їхня особливість — висока ксероморфність: деревина утворена винятково трахеїдами, а хвоїнки мають продихи у заглибленнях гіподерми тощо. За їхнього дослідження, вивчення циклу розвитку потрібно звернути увагу на те, що мікроспорофіли зібрані в чоловічі шишечки, а мегаспорофіли — в жіночі шишечки або стробіли. Винятком є тисові, у яких шишечки не утворюються. У соснових запилення відбувається без участі краплинно-рідинного середовища. Чоловічий гаметофіт проростає й утворює пилкову трубку, за допомогою якої спермії потрапляють до архегонію. У результаті Запліднення яйцеклітини із зиготи розвивається диплоїдний зародок. Первинний ендосперм з’являється до запліднення. Характерною особливістю їх є й те, що гаметофіт (чоловічий і жіночий) розвивається на спорофіті, а не виокремлений, як у хвощів або папоротей.

Об’єкти. Порядок — соснові (Ріnаles). Представник — сосна звичайна (Pinus sylvestris L.)

Завдання:

1. Вивчіть і зарисуйте будову трирічної гілки сосни з чоловічими жіночими шишечками.

2. Вивчіть та зарисуйте будову чоловічої шишечки.

3. Самостійно приготуйте препарат із пилку, дослідіть і зарисуйте будову

пилкового зерна.

4. Вивчіть та зарисуйте будову жіночої шишечки з насінними зачатками.

5. Вивчіть і зарисуйте будову насінного зачатка.

6. Вивчіть та зарисуйте будову насінини.

Обладнання і матеріали: Мікроскоп, лупа, препарувальні голки, пінцети, леза, гербарний матеріал, фіксовані жіночі і чоловічі шишечки, насіння.

Макроскопічні дослідження трирічної гілки сосни. Побіжний Огляд трирічної гілки сосни дає можливість відзначити наявність у неї пагонів двох типів — довгих і вкорочених. Довгі пагони відповідають весняному росту; вони соковиті з розвинутою корою і вкриті лусочками. У пазухах лусочок утворюються укорочені пагони, які характеризуються обмеженим ростом, живуть три роки і несуть по два голчастих листочки (хвоїнки).

В основі минулорічних пагонів помітні групи чоловічих шишечок (мікростробіли) жовтого забарвлення (рис. 94). На верхівці молодого пагона видно червонуваті поодинокі шишечки (макростробіли) першого року. В окремих екземплярів знайдіть більші (до 20 мм) зеленуваті жіночі шишечки другого року і великі коричневі (до 70 мм) шишечки третього року. Зарисуйте трирічну гілочку і позначте зазначені вище складові частини.

Рисунок 94. Трирічна гілка сосни:

1 — жіноча шишечка першого року; 2 — хвоя; З — жіноча шишечка третього року; 4 — укорочені гони; 5 — група чоловічих шишечок;

6 — жіноча шишечка другого року

1

Мiкроскопічне дослідження жіночої шишечки. На фіксованому або живому матеріалі розгляньте будову жіночої шишечки. Для цього краще взяти дворічну шишечку. Відпрепаруйте на предметному склі за допомогою голочки і пінцета окремі насіннєві лусочки і розгляньте під лупою. Виявиться, що за будовою жіноча шишечка вирізняється від чоловічої, бо вона має два типи лусок: покривні та масивніші — насінні — що несуть по два насіннєвих зачатка (насінини). Жіночу шишечку детальніше можна вивчити на постійному препараті її поздовжнього розрізу. Помістивши препарат під мале збільшення мікроскопа, видно, що жіноча шишечка має вісь і два типи лусок: покривну, а в її пазусі — насінну із насіннєвими зачатками. Перевіривши мікроскоп на велике збільшення, можна краще розглянути розміщення насінних зачатків. Зарисуйте насінну лусочку і покажіть насінні зачатки (рис. 95).

Мікроскопічні дослідження чоловічої шишечки. На готових постійних препаратах поздовжнього розрізу чоловічої шишечки добре видно її мікроскопічну будову. Помістивши препарат під мале збільшення мікроскопа, видно, що шишечка складається з осі, до якої прикріплюються мікроспорофіли зі спорангіями. На спорангіях помітні мікроспори жовтого забарвлення (рис. 96). Зарисуйте поздовжній розріз чоловічої шишечки і стрілочками покажіть вісь шишечки, мікроспорофіли, мікроспорангії з мікроспорами.

Рисунок 95

Користуючись фіксованим матеріалом, відділіть пінцетом від групи чоловічих шишечок одну. Покладіть на предметне скло і розгляньте під лупою. Голочкою добудьте пилок, покладіть на предметне скло, накрийте покривним скельцем і помістіть під мале, а потім під велике збільшення мікроскопа.

Рисунок 96

У полі зору видно, що кожна пилинка має дві оболонки: зовнішню — екзину та внутрішню— інтину (рис. 97). З боків пилинки помітні два повітряних мішки, які сприяють поширенню пилку. Усередині пилинки досить помітним є Ядро. А якщо пошукати пилинки, близькі до проростання, то у них можна відшукати два ядра — вегетативне й генеративне, останнє розміщується поблизу оболонки. Вегетативне ядро бере участь в утворенні пилкової трубки, а генеративне — в утворенні чоловічих гамет — сперміїв.

Досліджеення будови насінного зачатка. Детальну будову насіннєвого зачатка можна вивчити, користуючись рисунками і таблицями. Насіннєвий зачаток сосни складається з інтегумента і нуцелуса (рис. 98). Нуцелус — це гомолог мегаспорангію, він має яйцеподібну форму і почасти зростається з інтегументом. Лише верхівка, що звернена до осі шишечки, вільна. Там інтегумент утворює мікропіле (пилковхід). Молодий нуцелус складається з диплоїдних клітин, одна з яких через деякий час перетворюється в мегаспороцит, який має здатність до мейотичного поділу. З нього утворюються чотири лінійних мегаспори, три з яких дегенерують, а одна — проростає в багатоклітинний жіночий гаметофіт — первинний ендосперм із двома архегоніями на верхівці. Зарисуйте схему будови насінного зачатка і стрілочками покажіть: інтегумент, мікропіле, нуцелус, жіночий гаметофіт, архегонії.

Таким чином, вивчивши будову спороносних органів сосни, можна зробити висновок, що пилкове зерно сосни — це дуже редукований недорозвинутий чоловічий гаметофіт, що розвивається всередині мікроспори, а жіночий гаметофіт — це первинний ендосперм, що розвивається в нуцелусі.

Вітром пилкове зерно переноситься на насінний зачаток і вже там відбувається остаточний Розвиток чоловічого гаметофіта. Наступної весни пилкове зерно, що потрапило на насінний зачаток, проростає. Його вегетативна Клітина разом з інтиною утворюють пилкову трубку, ядро антеридіальної клітини проникає в трубку і вже там ділиться мітозом на генеративну клітину та клітинну ніжку. Утворення із генеративної клітини двох сперміїв відбувається перед заплідненням. Пилкова трубка вростає через мікропіле в нуцелус і досягає жіночого гаметофіта, де один із сперміїв запліднює яйцеклітину. Із зиготи потім розвивається зародок, а насінний зачаток перетворюється у насінину. Сформована насінина поєднує у собі подвійну природу — гаметофіта (гаплоїдний первинний ендосперм) і спорофіта (диплоїдний зародок).

Рис.98

Дослідження насінини сосни. Для того, щоб приготувати препарат насінини сосни, гострим скальпелем або лезом обережно зробіть поздовжній розріз насінини. Одну з половинок або тоненький зріз помістіть на предметне скло і розгляньте за допомогою лупи або малого збільшення мікроскопа. На зрізі побачите зовні тоненьку коричнювату насіннєву шкірку, яка оточує білуватий маслянистий насіннєву шкірку (рис. 99). У ньому посередині розміщується зародок із кількома сім’ядолями, що прикривають брунечку. За ретельного вивчення насінини ви побачите також підвісок, за допомогою якого кріпиться зародок.

Рис.99

Зарисуйте будову насінини сосни, позначте насіннєву шкірку, первинний ендсперм, зародок.

Висновок. Голонасінні — найдавніші насінні рослини. Вони розвивалися за двома гілками еволюції — мікрофільною (хвойні) та макрофільною (насінні папороті, саговники). Насінні зачатки розміщуються на насінних лусках жіночих шишечок. Мікроспори та пилок утворюються в чоловічих шишечках. У насінному зачатку один мегаспорангій (нуцелус), оточений інтегументом. Розвиток жіночого гаметофіту, запліднення і початкові стадії розвитку спорофіта відбуваються в середині насінного зачатка і насінини, що є кроком уперед порівняно із зовнішнім заплідненням у папоротеподібних.

Запитання для самоконтролю

1. Які органи спороношення є у сосни звичайної і як вони розвиваються?

2. Назвіть складові частини спори і що з них розвивається?

3. Де розвивається жіночий гаметофіт сосни і який шлях його формування?

4. Які типи пагонів вами виявлені у сосни звичайної?

5. Який представник голонасінних росте у пустелях Африки?

6. На які класи ділиться відділ голонасінних?

7. У яких викопних голонасінних була двостатева шишечка?

8. Назвіть представників відділу, в яких уже немає архегоніїв.

9. Назвіть складові частини насінини і зародка сосни.

10. Чому голонасінні належать до архегоніальних рослин?