Розовые шишки ели

На фото — молодая женская шишка обыкновенной ели, она розовая и ее чешуи призывно раскрыты в ожидании пыльцы. По-научному шишки голосеменных растений называются стробилы. Женские шишки — это мегастробилы: у ели они вырастают до 15–16 см. Мужские шишки — микростробилы: они маленькие, всего пару сантиметров длиной.

Мужские стробилы ели (бежево-коричневые), которые уже высыпали всю свою пыльцу. фото © Яна Домбровская

Обыкновенная ель живет до нескольких сотен лет: самому старому известному дереву 468 лет, а некоторым корням шведской ели Старый Тикко — 9500 лет. Размножаться же она начинает в возрасте 20–60 лет: в мае на концах ее ветвей вырастают те самые розовые мегастробилы. Предположительно, такой относительно темный цвет обеспечивает лучшее поглощение тепла в северных широтах. До опыления эти шишки задорно ориентированы вверх. Чешуи их открыты и готовы принимать пыльцу.

Одновременно с этим на боковых побегах созревают микростробилы. Они представляют собой ось с отходящими вбок редуцированными спороносными листьями — микроспорофиллами. На них развиваются микроспорангии, в которых формируются микроспоры. Из микроспоры развивается мужской гаметофит (гаплоидная, то есть с одинарным набором хромосом, стадия жизненного цикла растений) — пыльцевое зерно, или пылинка. Гаметофит несет две мужские гаметы — спермии. В ясную погоду из микростробилов высыпаются мириады созревших пыльцевых зерен. Пылинки имеют два воздушных мешка, которые придают им парусность и позволяют перемещаться на большие расстояния с помощью ветра. Они могут утонуть в ближайшей луже, а могут достичь своей цели — мегастробила.

Мегастробил состоит из оси и плотно прилегающих к ней чешуй. Чешуи двух типов: мелкие кроющие (наружные) и более крупные семенные (внутренние), они растут одна над другой. Соответственно, наружная чешуя играет защитную роль, а на внутренней формируется два семязачатка. В отличие от мужских шишек, чешуи женских — это не спорофиллы, а укороченные видоизмененные побеги (мегаспорофиллы есть только у саговников).

Схема строения мужской и женской шишек ели

Семязачаток состоит из оболочки с отверстием в верхней части (это отверстие называется микропиле, или пыльцевход), расположенной под ним пыльцевой камеры и мегаспорангия — нуцеллуса. В нуцеллусе образуется четыре мегаспоры, но созревает только одна, остальные отмирают. Из мегаспоры развиваются женский гаметофит эндосперм и запасающая ткань (в клетках эндосперма откладываются питательные вещества). В эндосперме развиваются архегонии — женские органы полового размножения, в которых образуются яйцеклетки.

Развитие полового поколения сосны. А — пыльцевое зерно; Б — образование мужского гаметофита: 1 — проталлиальная клетка (вегетативная клетка); 2 — антеридиальная клетка (из нее образуются спермии); 3 — воздушные мешки. В — пыльцевая трубка: 4 — генеративные клетки (спермии); Г — продольный разрез семязачатка; Д — верхняя часть семязачатка. 5— интегумент (оболочка); 6 — микропиле (пыльцевход); 7 — нуцеллус; 8 — пыльцевая трубка; 9 — эндосперм; 10 — шейка архегония; 11 — яйцеклетка; 12 — женский гаметофит. Рисунок с сайта bsu.ru

В период опыления из микропиле выделяется жидкость, в которую попадают пыльцевые зерна; у ели они втягиваются в пыльцевые камеры по мере высыхания жидкости (у сосны втягиванию пыльцевого зерна способствуют воздушные мешки пылинки). Когда женские шишки приняли пыльцу, их чешуи закрываются, а сами шишки постепенно меняют цвет на зеленоватый. Внутри происходит таинство оплодотворения. Пыльцевое зерно прорастает внутрь, образуя пыльцевую трубку, когда она достигает яйцеклетки, ее кончик разрывается и высвобождаются два спермия. Один оплодотворяет яйцеклетку, а второй отмирает. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) развивается зародыш, это уже спорофит (диплоидная стадия жизненного цикла). Семязачаток в это время становится семенем, шишка увеличивается в размерах и поникает на ветке. Происходит процесс одревеснения, и шишка опять меняет цвет — уже на привычный нам коричневый.

Мегастробил с закрывшимися чешуями. Видно, что шишка уже начала зеленеть. фото © Яна Домбровская

К осени формирование семени завершается, но ель не торопится избавиться от семян — чешуи шишек раскроются зимой или в начале весны, когда образуется наст. Это время удобно тем, что легкие крылатые семена скользят по насту и ветром перемещаются на большие расстояния. Животные (например, белки) тоже способствуют переносу, однако строение семени больше приспособлено к перемещению с помощью ветра. Когда снег тает, семена попадают в землю, а с наступлением тепла прорастают и дают начало новым елям.

План строения и размножения у обыкновенной сосны такой же, отличаются только некоторые детали. В конце мая — начале июня у сосны формируются микростробилы в основании растущих побегов. Они напоминают пухлые колоски желто-зеленого или розового цвета. А к началу пыления уже вырастают женские шишки, они очень маленькие, до сантиметра в длину, и тоже розового цвета. Пыльца с мужских шишек попадает на мегастробилы, но до оплодотворения пройдет еще 12–14 месяцев.

Сосна обыкновенная. Салатовые колоски микростробилов в основании молодого побега (слева) и зрелая женская шишка (справа). фото © Яна Домбровская

Следующим летом оплодотворенная женская шишка уже поменяет свой цвет на зеленый и увеличится в размерах. Она будет висеть вбок от стебля, а над ней начнет расти новый побег. Затем шишка увеличится и станет коричневой, а дождавшись зимы, тоже рассыпет свои крылатые семена по насту.

На верхушке молодого побега сосны виднеются две маленькие розовые мегастробилы (слева вверху). У основания побега можно заметить зеленую женскую шишку, которой исполнился год. На заднем плане справа виднеются желтоватые мужские шишки. фото © Яна Домбровская

Похожий план размножения наблюдается у множества хвойных растений. Однако у разных видов свои особенности. У тиса ягодного семена окружены красной мясистой оболочкой — ариллусом, или присемянником, — способствующей распространению с помощью птиц (см. картинку дня Ядовитый тис). У можжевельника образуются «шишкоягоды» — их чешуи сочные и сросшиеся (они разрастаются и смыкаются уже после оплодотворения). Лиственница на зиму сбрасывает всю хвою, и стробилы образуются раньше, чем вырастут новые хвоинки: ничто не мешает пыльце распространяться и попадать в женские шишки. А у сибирской сосны семена имеют плотные покровы (это те самые кедровые орешки) и приспособлены к переносу не ветром, а животными.

фото © Яна Домбровская.

Яна Домбровская