Ботаніка: історія розвитку, завдання, об’єкти дослідження

Стовбур сосни має тонку кору і масивну деревину, яка складається  з трахеїд. Паренхіми в деревині дуже мало. Вона розташовується навколо  смолянистих ходів – видовжених міжклітинних просторів у вигляді  каналів, заповнених ефірними маслами, смолою, бальзамом. Усі ці речовини виділяються клітинами одношарового епітелію, який вистилає смолянистий хід.

У стовбурах сосни  чітко виражені річні кільця приросту деревини. Вони утворюються, як і у  квіткових рослин, у результаті сезонної періодичності у діяльності камбію.

Сосна – величезне  дерево. Її листки – сизо-зелені голки (хвоя) – живуть 2 – 3 роки. Розташовуються попарно на молодих гілках на верхівках  вкорочених пагонів. Поверхня хвої вкрита товстим шаром кутикули, під якою знаходяться дрібні клітини епідермісу з сильно потовщеними стінками. Продихи містяться глибоко в мезофілі і заповнені зернами воску. Таке розташування продихів є пристосуванням до зменшення випаровування води. Завдяки цьому взимку сосна при наявності хвої випаровує води в десятки разів менше, ніж оголені покритонасінні.

Ранньої весни на гілках із зимуючих бруньок з’являються нові пагони. Розрізняють два типи пагонів: видовжені, вкриті буруватими лусками, і сидячі в пазухах цих лусочок вкорочені, які несуть по дві хвоїни. Молоді хвоїни нових пагонів м’які, мають яскраво-зелене забарвлення. У другій половині літа на кінці видовжених пагонів закладаються буруньки, що надійно захищені щільно притисненими одна до одної тонкими лусками, вкритими шаром смоли. Це зимуючі буруньки.

Розмножується сосна  насінням (Рис.№1). Плодоношення розпочинається на 30 – 40–х роках життя. До цього  часу на деревах формуються шишки  двох видів: дрібні чоловічі до 2,5 см у  довжину і крупні жіночі (у деяких видів до 45 см в довжину).

Червонуваті жіночі шишки  утворюються на верхівках сьогорічних  пагонів в кінці весни. На осі  такої шишки розташовано 2 види лусок: зовнішні – покривні і внутрішні  – насінні. На зовнішньому боці насіннєвої луски розміщенні зачатки з пилковходами на верхівках. Всередені кожного насіннєвого зачатка із макроспори після мейозу формується гаплоїдний жіночій заросток з двома архегоніями. В кожному архегонії знаходиться велика яйцеклітина і 2 – 4 дрібні шийкові клітини.

Чоловічі шишки дозрівають на верхівках тогорічних пагонів. У них до осі прикріплені жовтуваті листочки, що несуть на собі по два мікроспорангії, в яких дозрівають мікроспори – пилкові зерна.

Сосна, як і всі голонасінні  рослини, запилюється вітром. Піздньої весни або на початку літа насіннєві  луски жіночих шишок дещо відхиляються. Велика кількість пилку (полегшеного наявністю двох повітряних мішків між екзиною та інтиною),  принесеного вітром, потрапляє між насіннєві луски і затримується, прилипаючи до густої рідини, що виділяється через пилковхід. Рідина змочує пилкові зерна і всмоктує їх в середину насінного зачатка приблизно протягом 10 хвилин.

Після запліднення насінні  луски зближуються і залишаються  щільно притисненими до достигання насіння. У сосни від запилення до запліднення  проходить 12 – 14 місяців. Запліднення (не подвійне) починається з проростання пилкової трубки, яка повільно просувається до яйцеклітини. Злиття жіночих і чоловічих ядер також іде повільно. Ендосперм голонасінних гаплоїдний.

Таким чином, у голонасінних рослин чоловічі клітини досягають жіночих завдяки наявності пилкової трубки і не потребують для цього процесу води, що є важливим пристосуванням до життя на суші.

Після утворення диплоїдного  ядра зиготи розпочинається розвиток зародка і формування насінини.  Із заплідненої яйцеклітини розвивається зародок насінини, який складається з корінця, стебельця, кількох сім’ядоль (5 – 12)  і буруньки, із покривів насіннєвого зачатка формуються покриви насінини.

Дозріває насіння в  кінці другого літа після запліднення  або на початку осені. У міру дозрівання жіноча шишка дуже розростається, із червоної вона стає зеленою, а потім – бурою. У дозрілої бурої шишки взимку або напровесні луски відхиляються, насіння висипається. Насінина сосни має прозорі крильця, за допомогою яких переноситься вітром. Висипання насіння відбувається через 1,5 року після запліднення.

Насіння сосни проростає  на будь-якому грунті: піщаному, кам’янистому, болотному, навіть на голих скелях. Молоді паростки можуть витримувати заморозки, нестачу вологи, але гинуть у тіні. Сосонки швидко ростуть, збільшуючись за рік на 30 – 40 см. Починаючи з другого року життя, дерево утворює щорічно мутовку гілок. По їх числу можна підрахувати, скільки років сосні.

У соснових лісах живе багато різних тварин і птахів.

 

 

 

 

Рис №1. Розвиток сосни

а – гілка спорофіту з жіночими (1) і чоловічими (2) шишками; б – жіноча шишка в розрізі (фрагмент); в – насіннєва луска з насіннєвими зачатками; г – насіннєвий зачаток у поздовжньому розрізі; д – частина чоловічої шишки в поздожньому розрізі; е – мікроспорангій; є – пилкове зерно; ж – насінина у поздовжньому розрізі; з – насіннєва луска з двома насінинами; 3 – сьогорічний пагін; 4 – тогорічний пагін (видовжений); 5 – вкорочений пагін.

 

 

Висновок.

 

Сучасний етап розвитку ботаніки називають популяційно-філогенетичним. Це означає, що головною проблемою сучасної ботаніки є встановлення походження і шляхів еволюції (філогенезу) різних органів рослин і різних груп рослин. В даний час ведуться дослідження, спрямовані на встановлення родинних історичних зв’язків між окремими групами рослин, що в майбутньому дозволить встановити еволюційне походження різних груп рослин, а значить і з’ясувати основні напрямки еволюції рослинного світу.

Наступним важливим напрямком ботанічних досліджень є вивчення індивідуального розвитку рослин (їхнього онтогенезу і морфогенезу). Останнім часом такі дослідження здійснюються не тільки на рівні окремих рослин, але і на рівні рослинних співтовариств (популяцій, фітоценозів). Вивчення розвитку і стану популяцій і фітоценозів складає предмет популяційной ботаніки.

Інтенсивно розвиваються геоботанічні дослідження - тобто дослідження  рослинного покриву різних територій  і тих змін, що виникають у ньому  під впливом господарської діяльності людини.

Нині набула поширення  нова форма організації наукових досліджень – створення творчих  колективів на базі наукових інститутів. Крім того, для сучасної науки характерним  є розвиток міжнародних зв’язків та об’єднання вчених багатьох країн для розв’язання спільних завдань. Однією з важливих форм співробітництва ботаніків є міжнародні конгреси, на яких обговорюються важливі наукові та організаційні питання і які скликаються періодично (приблизно раз на п’ять років).

Ботанічні дослідження проводяться в наукових центрах:

• Інститут ботаніки ім. Комарова (м.Санкт-Пітербург);
• Інститут ботаніки ім. Холодного (м.Київ);
• Московський ботанічний сад АН Росії;
• Ботанічний сад АН України (Київ)
• Микитский ботанічний сад;
• Донецький ботанічний сад;
• Кафедри ботаніки університетів та інститутів.

На сьогодні науці відомо близько 1 500 000 видів тварин і  близько 500 000 видів рослин. Вчення розмаїття рослин, особливостей їхньої будови та життєдіяльності  має велике значення. Біологічні науки  – база для розвитку рослинництва, тваринництва, медицини, біоніки, біотехнології.