БИОЛОГИЯ. ОБЗОР ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

 

 

Половое размножение цветковых растений

Опыление. Биологическая целесообразность перекрестного опыления

 

Опыление

 

Опылением называют перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Известны два типа опыле ния: самоопыление и перекрестное опыление. Самоопыление в пределах одного цветка всегда происходит у растений, образующих нераскрывающиеся цветки (некоторые виды фиалок, арахиса, ячменя и др.), но наблюдается и у некоторых раскрывающихся обоеполых цветков, когда на одном растении образуются и мужские и женские цветки.

 

Если перенос пыльцы осуществляется между цветками разных особей, то в этом случае опыление называют перекрестным. Этот тип опыления у цветковых растений является основным. Перекрестное опыление осуществляется разными способами: с помощью насекомых, птиц, летучих мышей, а также агентов неживой природы — ветра и воды (у водных растений).

 

В процессе естественного отбора у растений выраоотались различные приспособления, облегчающие опыление. Так, у растений, опыляемых насекомоши, лепест ки цветков ярко окрашены, хорошо заметны. Дополнительным средством привлечения опылителей служит сильный запах, источаемый цветками, особенно для тех, которые распускаются ночью. Растения, опыляемые ветром, имеют невзрачные цветки, околоцветник у них плохо развит или отсутствует. Ветроопыляемые растения растут большими массивами, что облегчает опыление легкой пыльцой, переносимой ветром на десятки и сотьи метров (орешник, береза, крапива, рожь, кукуруза). У водных растений пыльца распространяется либо в толше воды (роголистник, болотник и др.), либо на ее поверхности (валлиснерия, элодея).

 

Биологическая целесообразность перекрестного опыления, увеличивающего генетическое разнообразие внутри вида, обусловила появление различных приспособлений, предотвращающих самоопыление. Наиболее эффективна двудомность (однополость) растений, при которой самоопыление исключено. Таковы ивы, тополя, осина, облепиха, конопля и многие другие. У однодомных (обоеполых) растений, к которым относятся orvp- цы, тыква, кукуруза, дуб, береза и др., вероятность самоопыления (с помощью ветра или насекомых) повышается. К механизмам, предотвращающим самоопыление, относятся: самонесовместимость, когда пыльца попадающая на рыльце пестика того же растения, не прорастает или же развитие пыльцевой трубки быстро прекращается; неодновременное созревание пыльников и пестиков; недоразвитие или дегенерация мужской либс женской части цветка, при этом цветок функционирует как однополый.

 

Однако самоопыление служит резервным способом опыления в тех случаях, когда из-за неблагоприятных условий перекрестное опыление не произошло.

В целом самоопыление, как вынужденное, так и постоянное, чаще наблюдается у однолетних растений, чем у многолетних. Это связано с сильными колебаниями численности однолетних растений в разные годы. Самоопыление позволяет образовать семена небольшому числу растений и сохранить таким путем популяцию.

 

Оплодотворение. Половое размножение у цветковых можно рассматривать как итог длительной эволюции полового процесса в направлении редукции гаплофазы в жизненном цикле растений ().

 

Оплодотворению предшествует формирование мужского и женского гаметофитов. Мужской гаметофит образуется следующим образом. В микроспорангиях пыльников тычинок путем мейоза формируются гаплоидные микроспоры. После окончания мейоза микроспоры одеваются оболочками, в которых имеются специальные отверстия, служащие для выхода пыльцевой трубки.

 

 

Развитие мужского гаметофита происходит в результате всего лишь двух митотических делений. Первое миготическое деление ядра микроспоры приводит к образованию двух клеток — вегетативной (клетка пыльцевой трубки) и генеративной. С этого момента микро спора носит название пыльцевого зерна. Следовательно, пыльца — это мужской гаметофит. Второе деление совершает только генеративная клетка, образуя два спермия. Таким образом, мужской гаметофит состоит из трех клеток — одной вегетативной и двух спермиев.

 

После попадания пыльцевого зерна на рыльце пестика оно прорастает ( 108). Из вегетативной клетки развивается пыльцевая трубка, которая растет по направлению к зародышевому мешку. Спермин перемещаются вслед за кончиком пыльцевой трубки.

 

Зародышевый мешок — это женский гаметофит. Возникает он в результате трех последовательных мито- тических делений одной из клеток (мегаспор), образующихся в мегаспорангии. Мегаспорангием у покрытосеменных является семяпочка. В результате делений мегаспоры в зрелом женском гаметофите возникает гамета — яйцеклетка, ряд дополнительных клеток и центральная клетка зародышевого мешка, которая является диплоидной ().

 

Когда пыльцевая трубка прорастает в зародышевый мешок и туда проникают два спермия, один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку. Образуется диплоидная зигота, из которой развивается зародыш. Другой спермий сливается с центральным (диплоидным) ядром, в результате чего возникает три- плоидная клетка. Из нее развивается питательная ткань — эндосперм. Такой способ оплодотворения был открыт у растений русским цитологом и эмбриологом С. Г. Навашиным и назван двойным оплодотворением.

 

Семя и плод

 

Строение семени и его состав. После оплодотворения в результате деления яйцеклетки формируется тело зародыша, которое состоит из корешка, стебелька, семядолей и почечки ( 110). Стебелек переходит в корешок, представляющий собой зачаток главного корня. Вверху стебелька находятся семядоли, или зародышевые листья. В семенах бобов и фасоли в семядолях откладываются запасные питательные вещества. Из центральной клетки образуется эндосперм.

 

Процессы, развивающиеся после двойного оплодотворения, завершаются формированием из семяпочки семени. Ткань, покрывающая зародышевый мешок снаружи, превращается в кожуру семени. Запасные вещества, накапливающиеся в семядолях и эндосперме, у растений разных видов разнообразны. Например, в пшеничных зернах много крахмала, значительно меньше белка и мало жиров. В семенах бобовых (фасоль, горох, бобы) много белков, но мало крахмала. В семенах масличных растений (масличная пальма, олива, подсолнечник, лен и др.) содержится от 25 до 80% растительных жиров (масел). Семена разных растений сильно различаются по массе. Так, тысячи мелких семян орхидеи весят доли грамма, а семена некоторых пальм достигают массы 8—15 кг.

 

Прорастание семян. Семена характеризуются важной особенностью: в условиях, неблагоприятных для прорастания, они могут долгое время пребывать в состоянии покоя. Это создает запас семян в почве. С наступлением благоприятных условий — определенной температуры и влажности — семена всасывают воду и начинают прорастать.

 

У многих растений, ооигающих в тропиках, и у ряда видев умеренной зоны (ивг, серебристый клен) семена созревают быстро и способны прорастать сразу после попадания в почву У большинства же растений, o6f тающих в областях с сезонными колебаниями темпера туры и влгжности, семена должны пройти стадию покоя, даже находясь в благоприятных для прорастания условиях. Это свойство выработалось как приспособление к переживанию неблагоприятных для роста сезонов года. Прорастание семян сопровождается сложными биохимическими и физиологическими процессами. Многие семена светочувствительны'. для их прорастания нужен свет. Семена других видов (например, чернушка, виды лютикоьых) на свету не прорастают.

 

В практике сельского и лесного хозяйства используют различные способы преодоления покоя семян: выдерживают их при низкой температуре, замачивают в растворе стимуляторов роста и др.

 

Плод. После того как началось образование заро дыша, цветок вступает в новую фазу развития, которая завершается образованием плода. Функция плода — защита и распространение семян. Разнообразие плодов очень велико. Классификация их в значительной мере искусственна и основана на следующих признаках: 1) консистенция околоплодника (сухой или сочный плод); 2) количество семян (одно или много); 3) не- раскрывающийся (замкнутый) плод или раскрывающийся и др. ^ плодов коробочковидных семян много и они свободно высыпаются при растрескивании созрев шего плода.

 

 К многосеменным сухим плодам относят боб, стручок, коробочку. Боб состоит из двух створок, внутри которых находятся семена (горох, фасоль, акация). Стручок, как и боб, имеет две створки, но семена располагаются не на самих створках, а на перегородках внутри плода (капуста, пастушья сумка). Плод коробочка образуется у льна, мака, белены, гвоздики, дурмана и др. Внутри коробочки созревают семена, которые высыпаются через дырочки (у мака), открыванием крышечки (у белены), раскрыванием створок (у дурмана) и т. д. К ореховидным (плод односеменной, при созревании не растрескивается, семена не высеиваются) относятся орех с жестким деревянистым околоплодником (лещина, гречиха); сеиянка (семя не срастается с околоплодником) — подсолнечник; крылатка — семянка, околоплодник которой имеет крыловидный вырост, как у вяза, зерновка — околоплодник срастается с семенной кожурой (пшеница, рожь).

 

Плоды с сочным околоплодником могут быть: ягодовидными — томат, картофель, яблоко, арбуз, тыква, лимон; костянковидными (плод с деревянистым внутриплодником, чаще односеменной) — вишня, боярышник, слива, абрикос.

 

 

К содержанию книги: Мамонтов. Биология, пособие

 

Смотрите также:

 

Тимирязев. ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ  ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ  Самые древние растения

 

появление семенных растений на Земле. СЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ