Waldkiefer ist einer der bekanntesten Vertreter von Gymnospermen. Es gibt eine große Anzahl verschiedener Arten dieses Baumes, die hauptsächlich in Russland, Europa und Nordamerika vorkommen, und der Lebenszyklus der Kiefer besteht aus mehreren Phasen. Detaillierte botanische Eigenschaften des Baumes und eine Beschreibung aller Stadien seiner Entwicklung werden später in diesem Artikel vorgestellt.
Biologische Beschreibung der Kiefer
Die Kiefer gehört zum Königreich der Pflanze, der Nadelbaumabteilung und der Kiefernfamilie. Es hat ein charakteristisches Aroma und ist ein immergrüner Baum, der ein Jahrhundert lang besonders aktiv in der Höhe wächst.
Wissen Sie? Kiefernholz wird nicht nur in der Holzindustrie verwendet. Daraus wird auch ein Ersatz für echtes Leder und Kunstseide hergestellt.
Botanische Beschreibung der Kiefer:
- Der Baum erreicht eine Höhe von 35 bis 40 m, einige Exemplare können jedoch bis zu 50 m hoch werden.
- Kiefernwurzeln sind duktil. In trockenem Boden können sie bis zu einer Tiefe von 8 m in den Boden eindringen und sind bei hoher Luftfeuchtigkeit in einem Radius von 10 m vom Baumstamm parallel zur Erdoberfläche.
- Der Durchmesser des direkten Kiefernstamms beträgt 0,6–1,2 m. Sein oberer Teil ist verzweigt.
- Die Oberfläche des unteren Teils des Stammes ist mit brauner Rinde mit kleinen Rissen bedeckt. Auf der Spitze des Baumes ist die Rinde dünner und getönt.
- Tannenzweige bilden eine dicke kegelförmige Krone.
- Die Seitentriebe des Baumes sind dicht mit spitzen grünen Nadeln übersät, die die Blätter ersetzen. Sie sind dicht und haben eine Länge von bis zu 7 cm und sind paarweise angeordnet.
- Die Kiefernfrucht reift im zweiten Jahr nach dem Auflaufen. Es hat die Form eines Kegels, dessen Durchmesser etwa 2–4 cm beträgt.
Lebenszyklusphasen
Jede Kiefer durchläuft einen vollständigen Lebenszyklus, der mit Samen beginnt und mit einem erwachsenen Baum endet. Bei dieser Entwicklung wird zunächst aus Samen ein Sämling gebildet, der in 2-3 Jahren zu einem jungen Baum wird, der über viele Jahre in der Höhe wächst.
Um eine weitere Fortpflanzung zu gewährleisten, werden jährlich Zapfen mit Pollen und Samenprimordien auf einer Kiefer gebildet. Infolge der Bestäubung erfolgt eine Befruchtung, die mit der Bildung eines neuen Teils des Samenmaterials endet und den gesamten Kiefernzyklus erneut wiederholt. Jede Phase dieses Prozesses wird später in diesem Artikel ausführlich beschrieben.
Samen
Kiefernsamen befinden sich in den weiblichen Zapfen und reifen nach der Bestäubung 20 Monate lang. Mit ihrer Hilfe vermehrt sich der Baum.
Wichtig! Das Saatgut der Kiefer bleibt 7 Jahre lang lebensfähig. Es wächst am besten auf mäßig feuchten und fruchtbaren Böden.
Die Hauptmerkmale von Kiefernsamen:
- eine abgerundete längliche Form haben;
- einen Durchmesser von 4-5 mm erreichen;
- bedeckt mit einer dichten schwarzen Schale;
- haben einen "Flügel" - häutiges Wachstum bis zu 2 cm Länge.
Sämling
Im Boden keimen gereifte Samen mit dem Einsetzen der Frühlingshitze und geben einem neuen Baum Leben. Zunächst wird aus dem Samen ein Sämling gebildet.
Wissen Sie? Der höchste Vertreter der Kiefern ist die Lambert-Kiefer. Diese Bäume können eine Höhe von 70 m erreichen und in den USA und Kanada wachsen.
Die Entwicklungsstadien sind nachstehend aufgeführt:
- Der in den Boden eingedrungene Kiefernsamen nimmt aktiv Wasser auf und schwillt an.
- Die äußere Schale ist zerrissen und die Wurzelknospe im unteren Teil des Samens ist auf den Boden gerichtet.
- Der embryonale Spross beginnt sich zu verlängern. Infolgedessen erheben sich die Keimblätter, die sich oben befinden, über die Bodenoberfläche.
- Die verbleibende Nährstoffversorgung des Samens wird vollständig für das Wachstum und die Entwicklung des jungen Sämlings aufgewendet.
- Ein vertikaler junger Trieb wird mit jungen nadelförmigen Blättern gebildet, die in einer Spirale angeordnet sind.
- Nach Erreichen des zweiten Lebensjahres sind an den Trieben des Sämlings kleine kernlose Flocken zu sehen. In ihren Nebenhöhlen bilden sich verkürzte Triebe, auf denen zwei Nadeln wachsen. Diese Struktur ist auch charakteristisch für erwachsene Kiefern.
Unebenheiten
Im Frühjahr bilden sich auf einem erwachsenen Baum Zapfen: weiblich und männlich. Sie unterscheiden sich im Aussehen voneinander und enthalten spezielle Organe, die Streitigkeiten hervorrufen - Sporangien. Hier kommt es zur Bildung von Streitigkeiten zwischen Frauen und Männern, die in Zukunft am Befruchtungsprozess teilnehmen. Eine Beschreibung jeder Art von Tannenzapfen ist unten dargestellt.
1 - ein Zweig mit einem Kegel und einer Sammlung von Mikrostrobilen; 2 - eine junge Beule; 3 - reife Beule; 4 - Samen; 5 - ein Zweig mit jungen Trieben.
Frauen
Der zweite Name für weibliche Tannenzapfen ist Macrostrobils. Sie wachsen in Gruppen von 2-3 Stück. im oberen Teil der Zweige oder einzeln und enthalten weibliche Sporen, die nach der Befruchtung im Inneren verbleiben und Samen bilden.
Eine detaillierte Beschreibung der weiblichen Tannenzapfen ist unten dargestellt:
- Die Form der Makrobe ist konisch und ihre Länge beträgt ca. 3–7 cm.
- Jeder Kegel hat eine Achse, um die es zwei Arten von Skalen gibt - Integumentary und Seed. Sie werden Megasporophylle genannt und sind spiralförmig angeordnet.
- Auf der Außenfläche der breiten Samenflocken (nahe der Basis) befindet sich ein Paar Samenprimordien. Von oben sind sie mit kleineren integumentären Skalen bedeckt.
- Jedes Samenprimordium besteht aus Nucellus (megasporogenes Gewebe) und Integumentargewebe (Integument).
- Am oberen Rand des Samenkeims befindet sich ein Mikropfahl - ein kleines Loch, durch das männlicher Pollen geleitet werden kann.
- Im ersten Jahr werden weibliche Zapfen rot gestrichen und im zweiten Jahr werden sie grün. Zum Zeitpunkt der Reifung und des Auswurfs der Samen werden die Zapfen braun und fallen vom Baum.
Männer
Männliche Zapfen befinden sich hauptsächlich in der Nähe der Basis junger Kiefernsprosse und werden Strobiles genannt. In ihnen befindet sich Pollen, der zur Befruchtung verwendet wird.
Wichtig! Die Kiefer beginnt ab dem 15. Lebensjahr Früchte zu tragen. Alle 5–7 Jahre werden reichlich Zapfen geerntet.
Die Beschreibung der männlichen Zapfen ist unten dargestellt:
- männliches Strobil (Mikrostrobil - Spross mit Sporangien) in Form eines Ährchens ist gelb gestrichen, seine Abmessungen betragen 8-12 mm.
- Der männliche Kegel ist die Achse, um die die Mikrosporophylle (sporentragende Blätter) spiralförmig angeordnet sind.
- Im unteren Teil der Oberfläche jedes Mikrosporophylls befinden sich zwei spezielle Kammern mit Pollen - Mikrosporangien.
- Die Pollenkammern enthalten Mikrosporen. Durch den Mitoseprozess (indirekte Teilung) bilden sie Pollen.
- Jedes einzelne Pollenkorn besteht aus vier Zellen - einer vegetativen, einer generativen und zwei protalen. Letztere werden ausschließlich für die Entwicklung vegetativer und generativer Zellen benötigt, sodass sie verschwinden, nachdem sie ihre Ressourcen aufgegeben haben.
- Eine Pollenzelle enthält zwei Membranen. Die innere ist subtiler und wird Intina genannt, und die dichte äußere Hülle erfüllt eine Schutzfunktion und wird Exina genannt.
- Jedes Pollenkorn hat Luftsäcke. Sie erleichtern die Übertragung von Pollen durch den Wind und sind Schwellungen an Stellen, an denen das Exin der Zelle von der Intina getrennt ist.
Bestäubung und Düngung
Der Bestäubungsprozess findet im Mai statt. Gleichzeitig reift der Pollen in den Mikrosporangien der männlichen Zapfen, und die Schuppen der weiblichen Zapfen öffnen sich weit und bereiten sich darauf vor, ihn aufzunehmen.
Wissen Sie? Die längsten Nadeln sind in Moorkiefer. Die Länge der Nadeln in diesem Baum kann 45 cm erreichen.
Der Bestäubungsprozess besteht aus folgenden Phasen:
- Wenn der Pollen in den männlichen Zapfen reif ist, platzen Mikrosporangien und Pollenkörner treten aus.
- Der Wind trägt leicht Pollenkörner, wodurch einige von ihnen zwischen die Schuppen weiblicher Zapfen fallen.
- Eine spezielle klebrige Flüssigkeit wird aus dem Mikropfahl des weiblichen Kegels freigesetzt. Zwischen den Schuppen gefangene Pollenkörner haften daran und werden durch das Austrocknen der Flüssigkeit in den Nucellus gezogen.
- Der Mikropfahl schließt sich und alle Schuppen des weiblichen Kegels passen genau zusammen. Um eine hohe Dichtheit zu gewährleisten, ist die Oberfläche des Makroskops mit Harz gefüllt.
1 - weiblicher Kegel; 2 - Samenschuppen mit zwei Eizellen; 3 - Mikropfahl; 4 - Megasporen; 5 - Nucellus ovule; 6 - Integument, eine Packungsbeilage; 7 - Nucellus, der ein Perisperm bildet; 8 - Archegonium; 9 - primäres Endosperm; 10 - männlicher Kegel; 11 - Mikrosporophyllum mit zwei Mikrosporangien; 12 - anteridiale Zelle; 13 - siphonogene Zelle, Röhrenzelle; 14 - Samenzellkern; 15 - der Kern der Zellbeine; 16 - Röhrenzelle; 17 - Samenkeim; 18 - primäres Endosperm; 19 - Samenschale; 20 - Kegel, dessen Alter ein Jahr beträgt; 21 - eine Beule, deren Alter zwei Jahre beträgt.
Nachdem die Pollenkörner den Nucellus getroffen haben, beginnt der Keimungsprozess der vegetativen Zelle mit der Bildung eines Pollenschlauchs. In diesem Fall bewegt sich die generative Pollenzelle innerhalb der vegetativen und wächst langsam für ein Kalenderjahr zu Nucellus.
Eine Beschreibung aller Vorbereitungsphasen sowie das Schema des Befruchtungsprozesses sind nachstehend aufgeführt:
- 30 Tage nach der Bestäubung erfolgt eine Teilung der Archesporialzelle des Nucellus.
- Es bilden sich 4 Megasporen, von denen nur eine überlebt, die sich in größter Entfernung vom Mikropfahl befinden.
- Die verbleibende Megaspore beginnt 6 Monate nach der Bestäubung zu wachsen. Darüber hinaus steigt die Anzahl seiner Kerne infolge der mitotischen Spaltung auf 2.000 Stück.
- 13 Monate nach der Bestäubung bilden sich in Megasporen Zellwände. Zytokinese tritt auf - jeder der gebildeten Kerne ist in einer separaten Zelle lokalisiert.
- Durch die Zytokinese entsteht ein spezielles haploides Gewebe - das Endosperm. Nach weiteren 2 Monaten bilden sich aus den Zellen in der Nähe des Mikropfahls 2-3 Archegonien, in denen sich ein weibliches Ei befindet.
- Das Endosperm und die Archegonie bilden ein Wachstum (weiblicher Gametophyt). Zum Zeitpunkt seiner Bildung erreicht der Pollenschlauch den Nucellus und dringt mit dem Ei in eine der Archäonien ein.
- Innerhalb des Pollenschlauchs ist die generative Zelle in sterile und spermatogene (Körperzellen) unterteilt.
- Die Körperzelle ist in ein Paar Spermien unterteilt, die zusammen mit dem Pollenschlauch einen männlichen Gametophyten bilden.
- Durch das Eindringen des Pollenschlauchs in das Archegonium wird die Zellwand zerstört. In diesem Fall erfolgt eine Befruchtung - eines der Spermien verbindet sich mit der Eizelle und bildet eine Zygote, und das zweite stirbt ab.
Wichtig! Die Dauer des Bestäubungsprozesses hängt von den Wetterbedingungen ab. Bei ausreichender Sonnenmenge streut der Pollen in 3-4 Tagen vollständig, und bei Regen dauert dieser Vorgang mindestens eine Woche.
Reife weibliche Zapfen
Nach der Befruchtung beginnt der Reifungsprozess des weiblichen Zapfens. Dieser Prozess endet mit der Bildung des Samens und dauert sechs Monate ab dem Zeitpunkt der Befruchtung.
Die Zapfenreifung besteht aus folgenden Phasen:
- Beim Teilen der befruchteten Zygote entsteht ein Embryo mit embryonalen Organen - Wurzel und Spross. An der Spitze der letzteren befinden sich kleine Keimblätter, die die Grundlagen zukünftiger Blätter darstellen.
- Endosperm wird als Nährstoffmembran für die Entwicklung des Embryos verwendet.
- Die Bildung der äußeren Hülle des Samens aus dem Integumentargewebe des Samenkeims erfolgt.
- Am Ende des Winters öffnen sich die Zapfen und die Samen werden frei ausgesät und breiten sich zusammen mit dem Wind über weite Strecken aus. Die reifen Zapfen zeigen sich am Boden.
Das Leben jeder Kiefer beginnt mit einem kleinen Samen, der im Boden sprießt. Danach wächst der Baum über viele Jahre und bildet jährlich neue Teile von Zapfen. Der komplexe Prozess der Befruchtung und Reifung der Samen dauert ab dem Zeitpunkt der Bestäubung 20 Monate und sorgt für die weitere Ausbreitung der Kiefer in der Umgebung.