Лабораторная работа № 5. Генеративные органы древесных растений

Цель: изучение морфологии цветков, плодов и семян древсеных растений.

Задачи: познакомится с разнообразием цветков (соцветий), семян и плодов древесных растений; закрепить знания о морфологии репродуктивной сферы древесных растений.

Материалы и оборудование: 1) гербарные образцы побегов с мужскими и женскими стробилами и шишками сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, туи западной и можжевельника обыкновенного и др.; 2) готовые микропрепараты пыльцы сосны, лиственницы, ели, можжевельника, туи, кипариса; 3) фиксированный материал в период цветения лиственных и хвойных пород (сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, туи западной и можжевельника обыкновенного); 4) слайды и фотографии по цветению древесных растений; 5) препаровальные иглы.

Задание 1. Изучение особенностей строения цветка (и соцветий) Покрытосеменных растений

1. Рассмотрите внешний вид предложенных цветков древесных растений. Сделайте продольный разрез цветков, схематично зарисуйте (на 1 примере) строение и подпишите части.

2. Составьте формулу и диаграмму цветка и дайте краткое письменное пояснение (например: цветок яблони актиноморфный, циклический с двойным околоцветником, завязь нижняя, чашечка из 5 чашелистиков, венчик из пяти лепестков, тычинок много, гинецей из трех или пяти плодолистиков, причем основания всех частей срастаются образуя пыльцевую трубку).

3. Используя список древесных растений (прил. ) и гербарный материал определите тип соцветий. Заполните табл. 2.9.

Таблица 2.9. Характеристика генеративных органов покрытосеменных растений

Название древесных растений	Краткая морфологическая характеристика цветка
	формула	тип соцветия	размеры, окраска, период цветения

Задание 2. Изучение морфологии плодов древесных растений,

1. Используя список древесных растений (прил. ), коллекцию плодов, гербарный материал выполните сравнительную морфологическую характеристику плодов древесных растений.

2. Заполните табл. 2.10.

Таблица 2.10. Характеристика плодов покрытосеменных растений

Название древесных растений	Краткая морфологическая характеристика плода	Способ распространения	Рисунок

Задание 3. Изучение репродуктивных органов Голосеменных растений

1. Рассмотрите и зарисуйте внешний вид мужских и женских шишек сосны обыкновенной.

2. Рассмотрите готовый микропрепарат генеративных органов сосны обыкновенной, отметьте микроспорофилли, микроспорангии, кроющие и сменные чешуи, семязачаток.

3. Изучите коллекцию семян древесных растений. Обратите внимание на окраску, форму, размеры, характер поверхности семян. Заполните табл. 2.11.

Таблица 2.11. Характеристика семян древесных растений

Название вида	Особенности семян
	окраска	размеры	поверхность	иные признаки

Требования к отчету

1. Представить результаты работы в виде рисунков, заполненных таблиц и вывода по работе.

2. Выполнить домашнюю СРС.

3. Уметь отвечать на контрольные вопросы.

Вопросы для самоконтроля

1. Из каких частей состоит цветок? Что такое соцветия? Приведите примеры соцветий:

2. Что представляет собой мужской и женский гаметофит хвойных, как они образуются?

3. Охарактеризуйте строение семени. Для каких древесных растений характерно надземное, а для каких подземное прорастание семян?

4. Каково строение семязачатка хвойных?

5. Назовите группы древесных растений по размерам цветков (соцветий) и особенностям цветения (времени и продолжительности). Приведите примеры.

6. Чем обусловлена окраска цветков древесных растений и каково биологическое и практическое значение (применение)?

7. Признаки каких элементов шишек хвойных пород используются при определении их видовой принадлежности?

8. Приведите примеры растений с наиболее декоративными плодами и семенами.

9. Какие декоративно-плодные древесно-кустарниковых растений могут оказывать негативное воздействие на организм человека?

Домашняя самостоятельная работа

1. Составьте календарь цветения древесных пород (на примере местных видов).

2. Заполните табл.2.12. и схему (рис. 2.47).

Таблица 2.12. Группы древесных растений по периоду цветения

Группы	Примеры растений
Цветущие в ранневесенний период (конец февраля-март)
Цветущие в весенний период (апрель-май)
Цветущие в летний период (июнь-август)
Цветущие в зимний (декабрь февраль)
Цветущие в осенний (сентябрь-ноябрь)

Группы древесных растений по продолжительности цветения
Продолжительно цветущие (более 1 мес.)		Средней продолжительности (до 1 мес.)		Непродолжительно цветущие (1-2 нед.)

Рис. 2.47. Классификация древесных растений по периоду цветения

3. Заполните табл .2.13.

Таблица 2.13. Группы древесных растений по времени заложения цветков и соцветий (Булыгин Н. Е. Периоды заложения соцветий и цветков у деревьев и кустарников в Ленинграде / Н.Е. Булыгин // Вопросы фенологии леса. – М., Л., 1963. – Т. 17. – С. 157–168.)

1 группа - цветки закладываются во время вегетационного периода, предшествующего году цветения
2 группа – соцветия и цветки образуются в год цветения
3 группа – образование цветков и соцветий происходит как во второй половине вегетационного периода так и в начале вегетации в год цветения
4 группа – мужские цветки закладываются летом предшествующего цветению года, женские - либо в конце вегетации или в начале вегетации в год цветения (сережкоцветные растения)

5. КОРЕНЬ

Корень – подземный орган древесных растений, основная его функция – поглощение воды и растворенных в ней минеральных веществ, укрепление растения в почве, участвует в синтезе органических веществ в симбиозе с живущими в почве бактериями и грибами, является вместилищем запасных пита тельных веществ и органом вегетативного размножения. Совокупность всех корней растения составляет корневую систему (рис. 2.48-2.49). От строения корневых систем древесных пород зависят приёмы ведения лесного хозяйства в естественных лесных массивах и создания лесных культур.

.

Рис. 2.48. Строение корня яблони: 1 — чехлик ; 2— зона роста; 3—зона всасывания; 4—проводящая зона

Рис. 2.49. Схематическое изображение корневой системы взрослого дерева (http://www.bonsai.ru/dendro/): 1 - периферическая корневая система; 2 - центральная корневая система (средний диаметр кроны); 3 - корневая шейка; 4 - гумусовый слой; 5 - горизонтальные корни; 6 - сердцевинные корни; 7 - стержневой боковой корень; 8 - стержневой корень; 9 - глубина корневой системы; 10 - вертикальные корни; 11 - наклонные корни; 12 - отвесные корни; 13 - поверхностная корневая система

Характер роста и особенности корневых систем зависят от возраста, почвенно-климатических и экологических условий произрастания, характера размножения и пр. Разнообразие в распределении и протяженности корней имеет большое значение для древесных растений, как правило корневая система древесных растений состоит из сети относительно крупных многолетних корней и множества небольших недолговечных боковых корней. Глубоко проникающая и разветвленная корневая система позволяет поглощать воду и минеральные вещества из большей массы почвы, чем менее развитая корневая система. У лесных деревьев большая часть корней распространяется в поверхностных горизонтах почвы.

Сосна обыкновенная на песках формирует глубокую стержневую систему, а на влажных тяжелых почвах – мочковатую. У видов эвкалипта на сухих местах развивается мощный главный корень и небольшое количество слаборазвитых боковых, а на хороших участках формируется мочковатая корневая система, разрастающаяся в поверхностных слоях почвы. Клен красный на болотах образует слабые боковые корни, а на возвышенностях у него формируется глубоко проникающий стержневой корень. Молодая робиния псевдоакация имеет мочковатую корневую систему, а в зрелом возрасте – схожую с поверхностной.

Корневые системы древесных растений подразделяют на:

1 – Стержневая неразветвлённая корневая система, основные корни при нормальном развитии очень глубокие (пихта, гинкго двулопастной, лиственница, псевдотсуга, клён красный, клён полевой, клён остролистный, граб, лещина древовидная (медвежий орех), липа мелколистная, вяз, каштан конский, ольха черная, берёза, бук, лиродендрон , тисс ягодный) рис. 2.50 А)  2 – Стержневая корневая система неразветвлённая в молодости, с возрастом разветвлённая, на нормальных почвах глубокая (лиственница европейская) (рис. 2.50 Б)

3 – Глубокая, разветвлённая корневая система. С возрастом стержневой корень разветвляется за счёт нарастания массы боковых корней (дуб черешчатый, рябина, псевдолиственница, боярышник, слива, груша, ясень обыкновенный) (рис. 2.50 В).

4 – Стержневая корневая система неразветвлённая в молодости, с возрастом разветвлённая. На нормальных почвах глубокая, на тяжёлых почвах – плоская (сосна обыкновенная) (рис. 2.50 Д)

5 – Поверхностная корневая система. В основном, корни очень поверхностные, часто расположенные радиально (берёза бородавчатая, сосна Гриффита, дуб красный, клён, робиния, ива, кипарисовик, туя, тсуга, ель, дёрен, магнолия, сумах) (рис. 2.50 Е).

А	Б
В	Г
Е
Рис. 2.50.Типы корневых систем древесных растений (пояснения в тексте) (http://www.eco-land.ru)

Многие древесные растения обладают специализированной, или морфологически измененной, корневой системой, которая часто участвует в важных физиологических процессах во время роста. К таким корневым системам относятся микоризы корней, сросшиеся, воздушные, клубеньковые и опорные корни. Симбиоз с азотфиксирующими организмами и с микоризообразующими грибами очень важен для жизнедеятельности древесных растений, для обеспечения их азотом и зольными элементами. Сосущие корни растений могут вступать в симбиоз с грибами, образуя микоризу. Микоризные корни не имеют корневых волосков, а их необычное ветвление приводит к образованию утолщений. Эктотрофные микоризы (существующие как снаружи так и внутри корня) встречаются у многих деревьев (сосновые - Pinaceae, ивовые - Salicaceae, березовые – Betulaceae, буковые – Fagaceae, ореховые -  Juglandaceae, липовые – Tiliaceae, цезальпиниевые – Caesalpinioideae). Эндотрофная микориза обнаружена у клена (Acer), Ликвидамбара (Liquidambar), лириодендрона (Liriodendron) и представителей семейства вересковые (Ericaceae).

Симбиоз с азотфиксирующими бактериями характерен не только для представителей семейства Бобовые (Fabaceae), а также и для других представителей:

- голосеменные: агатис (Agathis*), араукария (Araucaria*), либоцедрус (Libocedrus*), филлокладус (Phyllocladus*), дакридиум (Dacrydium*)

- покрытосеменных: ольхи (Alnus), казуарина (Casuarina*), кориария (Coriaria*), лох (Elaeagnus), облепиха (Hippophae), кеанотус (краснокоренник) (Ceanothus*)