Ветроопыляемые растения – принцип размножения, список, рекомендации!

Ветроопыляемые растения

Ветроопыляемые растения – растения, опыляемые с помощью ветра, однако, при различных обстоятельствах, они также могут быть опыляемы насекомыми. У ветроопыляемых растений очень мелкие и многочисленные цветки. Такие растения вырабатывают много пыльцы: одно растение способно вырабатывать миллионы пыльцевых зёрен. У многих ветроопыляемых растений (лещина, осина, ольха, шелковица) цветки появляются ещё до распускания листьев.
Ветроопыляемые растения. Растения, цветки которых опыляются ветром, так и называются ветроопыляемыми. Обычно их невзрачные цветки собраны в компактные соцветия, например, в сложный колос, или в метёлки. В них образуется огромное количество мелкой, лёгкой пыльцы. Ветроопыляемые растения чаще всего растут большими группами. Среди них есть и травы (тимофеевка, мятлик, осока), и кустарники, и деревья (орешник, ольха, дуб, тополь, берёза). Причём эти деревья и кустарники цветут одновременно с распусканием листьев (или даже раньше).

У ветроопыляемых растений тычинки обычно имеют длинную тычиночную нить и выносят пыльник за пределы цветка. Рыльца пестиков также длинные, «лохматые» – чтобы уловить летающие в воздухе пылинки. У этих растений есть некоторые приспособления и к тому, чтобы пыльца не расходовалась зря, а попадала предпочтительно на рыльца цветков своего же вида. Многие из них цветут по часам: одни распускаются рано утром, другие днём.

Для растений, опыляемых ветром, характерны следующие признаки:

– невзрачные мелкие цветки, часто собранные в соцветия, но мелкие, малозаметные;
– перистые рыльца и пыльники на длинных свисающих нитях;
– очень мелкая, легкая, сухая пыльца.

Примеры ветроопыляемых растений: тополь, ольха, дуб, береза, орешник, рожь, кукуруза. Деревья, опыляемые ветром, обычно цветут весной, до распускания листьев, которые помешали бы переносу пыльцы.

К ветроопыляемым растениям принадлежат дубы и буки, ольха и береза, тополя и платаны, грецкий орех и лещина. Кроме деревьев, ветром опыляются многие травы, живущие обычно большими сообществами: злаки, ситники, осоки, конопля, хмель, крапива и подорожник. В этом списке – лишь примеры, он вовсе не претендует на полноту перечня названий ветроопыляемых растений.

Ольха. Фото: Matt Lavin

Первая бросающаяся в глаза особенность цветков, опыляемых ветром, – это отсутствие яркой окраски и аромата, отсутствие нектара. Напротив, пыльцевые зерна развиваются в большом изобилии. При этом они чрезвычайно мелкие: у ветроопыляемых растений отдельная пылинка имеет массу 0,000001 мг. Для сравнения можно вспомнить, что у опыляемой пчелами тыквы пылинка в тысячу раз тяжелее: ее масса 0,001 мг. Одно соцветие ржи способно произвести 4 млн. 200 тыс. пыльцевых зерен, а соцветие конского каштана даже вдесятеро больше – 42 млн. Характерная особенность пыльцевых зерен ветроопыляемых цветков заключается в том, что они совершенно лишены склеивающих веществ и в большинстве случаев имеют гладкую поверхность.

Несмотря на то, что ветроопыляемые цветки лишены нектара, они достаточно часто посещаются насекомыми, которые питаются пыльцой. Однако как переносчики пыльцы эти насекомые почти не играют роли.

Распространение пыльцы, которую растение «бросает на ветер», – процесс, конечно, неуправляемый. И вероятность того, что пыльцевые зерна упадут на рыльце собственного цветка, очень велика. Но, как мы знаем, самоопыление для растения нежелательно. Поэтому у ветроопыляемых цветков широко развиты приспособления, препятствующие ему. Особенно частым является неодновременное созревание пыльников и рыльца. У многих ветроопыляемых растений по той же, наверное, причине цветки раздельнополы, а подчас и двудомпы.

Большинство ветроопыляемых древесных растений зацветает ранней весной, еще до распускания листьев. Особенно ярко это видно у березы, у орешника. Ведь понятно, что густая летняя листва была бы очень труднопреодолимым препятствием для летящей по ветру пыльцы.

Можно назвать и некоторые другие приспособления к опылению ветром. У многих злаков тычинки при раскрывании цветка начинают необыкновенно быстро расти, удлиняясь ежеминутно на 1–1,5 мм. За короткое время их длина в 3–4 раза превосходит первоначальную, они вырастают за пределы цветка и свешиваются вниз. И только когда пыльники окажутся внизу, они начинают растрескиваться, причем пыльник здесь несколько изгибается и образует своеобразный лоток или чашу, куда ссыпается пыльца. Она таким образом не падает вниз, на почву, а дожидается очередного порыва ветра, чтобы полететь на его крыльях.

Интересно, что цветоножки в колосках некоторых злаков к началу цветения как бы растопыриваются, образуя между собой угол в 45–80°. Это тоже способствует выдуванию пыльцы ветром. Лишь только цветение кончится, опыленные цветки возвращаются на место.

Изменяется во время цветения положение всего соцветия и у берез, тополей, граба. Сначала соцветия бывают направлены вверх. Но перед тем, как начнут лопаться пыльники, стержень сережки вытягивается н соцветие свешивается вниз. Каждый цветок при этом становится отделенным от другого и доступным ветру. Пыльца падает из пыльников вниз на чешуйку нижнего цветка и уже отсюда сдувается ветром.

Есть у ветроопыляемых растений и «взрывчатый» тип цветка, сходный с таковым у насекомоопыляемых. Так созревающие в бутоне тычинки цветка одного из видов крапивы напряжены настолько, что при раскрывании его резко расправляются и разбрасывают пыльцу из лопнувших пыльников. В этот момент над цветком можно увидеть густое облачко пыльцы.

Пыльца ветроопыляемых цветков рассыпается ими отнюдь не в любое время дня и ночи, а только в благоприятную погоду, обычно относительно сухую, при слабом или среднем ветре. Чаще всего наиболее подходящими для опыления оказываются утренние часы.

Сравнение насекомоопыляемых и ветроопыляемых растений

Цветы

Рассмотрите рисунок. Выскажите свое предположение о том, как опыляется цветок такого строения. Пользуясь рисунком, приведите не менее трёх обоснований, подтверждающих ваше мнение.

Цветок опыляется ветром. Доказательства:
1) Длинные тычиночные нити выносят пыльники далеко за пределы цветка, чтобы пыльца лучше рассеивалась ветром.
2) Многочисленные волоски на рыльце пестика увеличивают поверхность улавливания пыльцы.
3) Лепестки отсутствуют, потому что не надо привлекать насекомых. Отсутствие околоцветника делает пестик более доступным для пыльцы, приносимой ветром.

В тропиках преобладают насекомоопыляемые растения, ветроопыляемые же виды встречаются относительно редко. Почему в тропических лесах мало ветроопыляемых растений?

Потому что тропические леса очень густые, там практически нет ветра.

В цветках ветроопыляемых растений, как правило, образуется гораздо больше пыльцы, чем у насекомоопыляемых. С чем это связано?
=Ветроопыляемые деревья и кустарники чаще зацветают до распускания листьев, и в их тычинках, как правило, образуется гораздо больше пыльцы, чем у насекомоопыляемых. Объясните, с чем это связано.

Опыление до распускания листьев происходит для того, чтобы переносимая ветром пыльца не оседала на листьях. Большое количество пыльцы у ветроопыляемых растений связано с тем, что много пыльцы теряется, потому что ветер может унести пыльцу в любое место. Для того, чтобы гарантировать опыление, ветроопыляемые растения должны делать больше пыльцы, чем насекомоопыляемые.

Растение кукурузы имеет два типа соцветий: початок и метелку. Почему плоды образуются только в початке и часть початка иногда не заполнена зернами?

Початок – это женское соцветие, состоящее из пестиков, метелка – мужское, состоит из тычинок. Плоды образуются только из пестиков. Кукуруза опыляется ветром, если опыление не происходит, то часть початка оказывается не заполненной зернами.

Каково значение различных цветков в соцветиях растений семейства Сложноцветные?

Трубчатые цветки, находящиеся в центре соцветия, образуют семена. Ложноязыяковые и воронковидные цветки, располагающиеся по краю, привлекают опылителей. Язычковые цветки выполняют обе эти функции.

Цветки многих покрытосеменных растений опыляются насекомыми. Объясните, в чем проявляется взаимная польза перекрестного опыления для насекомых и растений?

Для насекомых: они получают из цветков питание (нектар). Для растений: насекомые, в отличие от ветра, точно доставляют пыльцу на следующий цветок, обеспечивая перекрестное опыление.

Почему не следует срывать цветки у дикорастущих растений?

Из цветков образуются плоды с семенами. Многие плоды служат пищей для животных, семена необходимы для размножения растений.

Найдите ошибки в приведённом тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок. 1. Цветок – орган размножения покрытосеменных растений. 2. Цветок представляет собой видоизменённый лист. 3. Функции цветка – это половое и бесполое размножение. 4. Цветок соединен со стеблем цветоножкой. 5. В цветке имеются пестики и тычинки.

2. Цветок представляет собой видоизмененный побег.
3. Функция цветка – половое размножение.
5. В двуполых цветках имеются пестики и тычинки, в однополых – только пестики или только тычинки, бывают бесполые цветки (например, у сложноцветных).

Какие изменения произошли в размножении цветковых растений, по сравнению с папоротникообразными, в процессе эволюции?

1. Папоротники размножаются спорами, а цветковые – семенами.
2. У цветковых двойное оплодотворение, при котором, кроме зиготы, образуется запасающая ткань эндосперм. Семя цветковых, в отличие от споры папоротников, имеет запас питательных веществ.
3. Оплодотворение у папоротников происходит в водной среде. Для оплодотворения цветковых растений вода не нужна, доставка спермиев к яйцеклеткам (опыление) у цветковых происходит с помощью ветра, насекомых, воды.

Опыление

Опыление — это процесс переноса пыльцы с ты­чинки на рыльце пестика. Предшествует оплодотворе­нию. Различают перекрестное опыление и самоопыле­ние. Перекрестное опыление может осуществляться ве­тром, насекомыми, водой, птицами, летучими мышами.

Когда во время цветения садов идут дожди создаются условия для плохого урожая. Это связано с тем, что не создаются условия для опыления, пчелы под дождем не летали. Образованию плодов у цветковых растений предшествует опыление — перенос пыльцевых зерен (пыльцы) с тычинок на рыльца пестиков.

Христиан Шпренгель, ректор гимназии в немец­ком городе Шпандау, каждую свободную минуту посвящал исследованию жизни растений. Около года он наблюдал в полях и на лугах за «живым об­щением» цветков и насекомых и пришел к выводу, что насекомые перено­сят пыльцу и опыляют растения. В 1793 г. Шпренгель выпустил в свет книгу «Открытая тайна природы в строении и оплодотворении цветков», в которой убедительно доказал, что опыление является обязательным процессом в раз­множении растений.

Способы опыления

Различают самоопыление и пере­крестное опыление.

Самоопыление

При самоопылении пыльца из пыль­ников попадает на рыльце пестика того же цветка (рис. 157). Самоопыление часто происходит еще в закрытом цветке — бутоне. Самоопыление характерно для арахиса, гороха, нектарина, пшеницы, риса, фасоли, хлопчатника и других растений.

Самоопыление в биологическом отношении менее «выгод­но», чем перекрестное опыление, так как будущее растение, развивающееся после слияния гамет, повторяет материнское. При этом снижаются возможности появления новых приспособлений. В то же время процесс самоопыления не зависит от погодных условий и посредников, а, значит, осуществля­ется при любых условиях, часто даже в нераспустившихся цветках, и обеспечивает появление нового потомства.

Пере­крестное опыление

При перекрестном опылении пыльца одного цветка переносится на рыльце пестика другого цветка. Переносчи­ками пыльцы при перекрестном опылении могут быть насекомые, ветер, вода (рис. 158). Насекомы­ми опыляются цветки яблони, сливы, вишни, мака, тюльпана и других растений.

Ветроопыляемыми являются осока, пыреи, райграс, ольха, орешник, дуб, береза. У водных растений (элодея, валлиснерия) опыление осуществляется при по­мощи воды (см. рис. 158).

В тропических широтах пыль­цу с цветка на цветок могут пере­носить мелкие птицы (колибри) и летучие мыши (рис. 159, с. 178). Птицами, например, опыляются эвкалипт, акация, фуксия, алоэ и другие растения.

Перекрестное опыление в биологическом отношении более ценно. В пыльцевом зерне фор­мируются мужские гаметы, а в завязи — женские. При их слиянии образуется зигота, из которой развивается новый организм. При пере­крестном опылении зигота образуется из гамет, принадлежащих раз­ным растениям, поэтому новый организм будет иметь признаки двух растений, а значит, и более широкий набор приспособительных при­знаков.

Искусственное опыление

При выведении новых сортов растений для повышения урожайности человек проводит искусственное опыление — сам переносит пыльцу с ты­чинок на рыльце цветка. В безветренную погоду человек опыляет ветроопыляемые культуры (кукуруза, рожь), а в хо­лодную или сырую погоду — насекомоопыляемые растения (подсолнечник).

Приспособления цветков к опылению

Пыльца

Растения имеют определенные приспособле­ния к опылению разными опыли­телями. У насекомоопыляемых растений образуется много пыль­цы — она служит питанием для насекомых. Поверхность пыльце­вых зерен липкая или шерохова­тая, поэтому хорошо прикрепля­ется к насекомым.

Яркий цветок

Многие рас­тения имеют ярко окрашенные цветки, которые хорошо замет­ны на фоне зелени листьев. Оди­ночные цветки обычно крупные. Мелкие же цветки, как правило, собраны в соцветия.

Нектар

Цветки мно­гих растений выделяют сахари­стую жидкость — нектар, который также привлекает опылителей. Нектар образуется в нектарни­ках — специальных железках, которые располагаются в глубине цветков. Нектар потребляют бабочки, пчелы, шмели, колибри, некоторые виды попугаев и летучих мышей.

Запах

Многие цветки издают приятный аромат, который тоже привлекает насекомых (акация белая, роза, некоторые виды лилий, ландыш, черемуха и др.). Запах цветков может быть не только приятным, как у большинства декоративных рас­тений, но и неприятным (для человека) — вроде запаха тух­лого мяса, навоза. Такие запахи привлекают жуков, мух. Материал с сайта http://wiki-med.com

Некоторые растения опыляются только определенным видом насекомых. Например, цветки клевера, для которых характерно трубчатое строе­ние, опыляются только шмелями, имеющими длин­ный хоботок. Шмели опыляют и цветки шалфея. Как только шмель залезает внутрь цветка за нектаром, тотчас из-под верхнего лепестка высовываются две тычинки на длинных тычиночных нитях и каса­ются спинки шмеля, обсыпая его пыльцой. Потом шмель перелетает на другой цветок, залезает внутрь, и пыльца с его спинки попадает на рыльце пестика.

Особое строение соцветия

У ветроопыляемых растений цветки многочисленные, мелкие и невзрачные, собраны в небольшие малозаметные соцветия. Околоцветник отсутствует или плохо развит и не препятствует движению воздуха. Тычинки имеют длинные тычиночные нити, на которых свисают пыльники, как, например, у цветков ржи (рис. 160).

Рыльца пестиков лохматые и длинные — так они лучше улав­ливают летающие в воздухе пыльцевые зерна. Цветки, опы­ляемые ветром, почти полно­стью лишены аромата, нектара и окраски. Пыльца у них легкая, мелкая и сухая.

У некоторых ветроопыляемых деревьев и кустарников цветки появляются до распускания листьев. Так, например, еще снег в лесу не сошел полностью, а лещина и ольха уже «пылят».

Ветроопыляемые растения – принцип размножения, список, рекомендации!

1. Что такое цветок?

Цветок — это видоизменённый побег, обеспечивающий функцию семенного размножения.

2. Какое строение он имеет?

В состав цветка входит стебельная часть (цветоножка и цветоложе), околоцветник (венчик с лепестками и чашечка с чашелистиками), пестик и (или) тычинки. В зависимости от вида растения строение цветка может различаться.

3. Какое строение имеет тычинка?

Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. Внутри пыльника находится пыльца.

4. Какое строение имеет пестик?

Пестик состоит из столбика, рыльца и завязи.

5. Что называют соцветием?

Соцветие — это группа цветов, расположенных близко друг к другу и прикреплённых к стеблю в определённом порядке.

6. Какой процесс называют оплодотворением?

Оплодотворение — это процесс слияния мужской и женской гамет.

Вопросы в конце параграфа

1. Почему у цветковых растений оплодотворение называют двойным?

У цветковых растений процесс оплодотворения называют двойным потому, что в ходе него происходит сразу два слияния: первый спермий сливается с яйцеклеткой, находящейся в завязи, а второй спермий сливается с крупной центральной клеткой зародышевого мешка.

2. Как образуется зародыш растения?

После оплодотворения в завязи цветка образуется зигота, которая начинает делиться. Сначала она делится на две клетки, потом каждая из этих клеток делится также на две клетки, потом делятся образовавшиеся четыре клетки и т.д. В результате многократных делений образуется зародыш нового растения.

3. В результате какого процесса, происходящего в завязи, образуется эндосперм?

Эндосперм семени цветкового растения образуется в результате деления оплодотворённой центральной клетки. В процессе деления этой клетки образуются клетки, способные накапливать запас питательных веществ необходимый для прорастания зародыша.

4. Из чего развивается семенная кожура?

Семенная кожура развивается из покрова семязачатка.

5. Какие способы опыления вы знаете?

Самоопыление, перекрёстное опыление и искусственное опыление.

6. С какой целью проводят искусственное опыление?

Искусственное опыление чаще всего проводят с целью выведения новых сортов растений или с целью придания растению определённых характеристик: высокой урожайности, морозоустойчивости, повышенной сопротивляемости болезням и вредителям и т.д.

Подумайте

Почему перекрёстное опыление распространено в природе значительно шире, чем самоопыление?

Растения, для которых характерно перекрёстное опыление, могут лучше и быстрее приспосабливаться к условиям окружающей среды, поскольку при перекрёстном опылении происходит перекомбинация наследственных признаков отцовского и материнского растений. Благодаря этому следующие поколения растения могут приобретать новые полезные свойства, они более жизнеспособны и выносливы.

Задания

Проанализировав текст § 24 и рисунок 102, объясните, с чем связаны особенности строения оболочки пыльцевого зерна.

Если посмотреть на пыльцевые зёрна разных растений под микроскопом, то можно увидеть, что пыльца может быть различной и по размерам, и по строению, и по цвету.

Такие различия внешнего вида пыльцевых зёрен цветов объясняются тем, что растение приспосабливается к характерному для него способу распространения пыльцы, чтобы «доставка» пыльцевых зёрен к метсу назначения (яйцеклеткам) проходила наиболее эффективно.

Например, пыльцевые зерна ветроопыляемых растений обычно сухие, гладкие, пористые и многочисленные. Такую пыльцу легче подхватывает ветер и разносит её на большие территории.

Пыльцевые зерна насекомоопыляемых растений наоборот отличаются сложными формами, различными выступами, зацепками, нередко клейкой поверхностью и самыми разными размерами. Такие особенности позволяют пыльцевым зёрнам быстро прикрепиться к поверхности насекомого и своевременно попасть на другой цветок для его опыления и оплодотворения.

Задания

Изучите дополнительный текст. Определите, в чём сходство и различие ветроопыляемых и насекомоопыляемых растений.

Сходство ветроопыляемых и насекомоопыляемых растений:

  • и у насекомоопыляемых, и у ветроопыляемых растений цветки могут быть собраны в соцветия;
  • и у насекомоопыляемых, и у ветроопыляемых растений обычно достаточно большое количество пыльцы.

Различия ветроопыляемых и насекомоопыляемых растений:

  • у насекомоопыляемых растений часто встречаются очень крупные одиночные цветки, а у ветроопыляемых растений цветки обычно мелкие;
  • насекомоопыляемые цветки отличаются яркой окраской, а ветроопыляемые обычно невзрачные на вид;
  • у насекомоопыляемых растений пыльцевые зёрна обычно шероховатые или липкие, легко прилипающие к телу насекомых, а у ветроопыляемых растений пыльца лёгкая, мелкая и сухая;
  • у насекомоопыляемых растений цветки отличаются сильным ароматом, часто усиливающимся с наступлением ночи, а у ветроопыляемых растений редко бывает выраженный аромат;
  • ветроопыляемые цветки отличаются особенно перистыми рыльцами и длинными тычиночными нитями, на которых свисают пыльники;
  • ветроопыляемые растения часто растут большими скоплениями;
  • цветение ветроопыляемых растений обычно начинается весной, до распускания листьев.

Проведите наблюдение за цветением растений в районе школы. Определите, какие из них являются ветроопыляемыми, какие — насекомоопыляемыми.

Около нашей школы растёт много берёз — это ветроопыляемые растения. Также к ветроопыляемым относится дуб, ольха, осина, орешник, тополь, кукуруза и рожь.

Весной рядом с нашей школой можно насобирать целые корзины одуванчиков. Эти жизнерадостные цветы являются насекомоопыляемыми растениями. Также на школьном дворе расцветают и другие насекомоопыляемые растения: розы, петунии, львиный зев, гвоздики, клевер, душистый табак и другие.

Задания для любознательных

Проанализируйте рисунок 105. Сделайте вывод и обсудите его в классе.

На рисунке 105 в учебнике показан график соотношения гаметофита и спорофита у растений в процессе эволюции.

Упрощенно можно сказать что:

  • гаметофит -поколение клеток растения, у которого развиваются мужские и женские половые клетки — гаметы;
  • спорофит — поколение клеток растения, которые развиваются из оплодотворенной яйцеклетки.

Рассматривая график можно увидеть, что у водорослей наибольшего развития достигает гаметофит — поколение клеток, образующих гаметы. А растений более высших порядков преобладающей формой становится спорофит — поколение клеток, производящее споры.

Можно сказать, что практически всё тело цветковых растений является спорофитом, поскольку к гаметофитам относится только пыльца и семяпочки. А у одноклеточной водоросли наоборот — все тело растения является гаметофитом.

Такая трансформация произошла из-за того, что высшие растения обитают в наземно-воздушной среде, которая является менее стабильное и менее благоприятной, чем водная среда, в которой произрастают низшие растения, например водоросли. Спорофиты более устойчивы к воздействию окружающей среды и умеют производить следующие поколения с новыми полезными свойствами, поскольку обладают двойным набором хромосом.

Словарик

Опыление — это процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика.

Самоопыление — это тип опыления, при котором пыльца из тычинки попадает на рыльце пестика того же самого цветка или другого цветка того же растения.

Перекрёстное опыление — это тип опыления, при котором пыльца с тычинок одного растения переносится на рыльца пестиков цветков другого растения.

Искусственное опыление — это тип опыления, при котором в роли опылителя выступает человек. Обычно это происходит в научных и экономических целях.

Пыльцовое зерно — это клетка или несколько объединённых между собой клеток пыльцы, которые после попадания на рыльце пестика способны набухать и прорастать, превращаясь в пыльцевую трубку.

Пыльцевая трубка — это набухшее и проросшее пыльцевое зерно, которое превратилось в длинную и тонкую пыльцевую трубку. Внутри пыльцевой трубки образуются две мужские гаметы — спермии.

Пыльцевход — это часть завязи, через которую пыльцевая трубка с мужскими гаметами (спермиями) проникает в завязь с женской гаметой (яйцеклеткой).

Зародышевый мешок — это центральная часть семяпочки цветкового растения, в которой развивается женская гамета (яйцеклетка) и происходит оплодотворение.

Центральная клетка — самая большая клетка зародышевого мешка, с которой сливается второй спермий из пыльцевой трубки.

Двойное оплодотворение — это процесс оплодотворения цветковых растений, при котором одновременно происходит сразу два слияния: первый спермий сливается с яйцеклеткой, а второй спермий — с крупной центральной клеткой.

Перекрестное опыление и самоопыление растений


Большинство растений в природе – перекрестноопыляемые. У них имеются разные мужские и женские цветки (в одних цветках только тычинки, в других – только пестик). Чтобы произошло опыление, нужна помощь соответствующих насекомых, ветра, росы или дождя. У самоопыляемых растений все цветки имеют и тычинки, и пестики одновременно. Они у таких растений созревают одномоментно.

Пыльца с тычинок одного цветка подходит для пестика того же самого цветка и также подходит для пестиков соседних цветков этого же растения. Пример: помидоры, пшеница, горох, фасоль, фиалки, нектарин, ячмень. Перекрестноопыляемые растения в свою очередь подразделяются на однодомные и двудомные. У первых цветки с тычинками (мужские) и с пестиками (женские) расцветают на одном растении. У вторых – женские и мужские цветки располагаются на разных растениях.

Самоопыление растений

Перенос пыльцы с тычинок на рыльце того цветка называется самоопылением. У самоопылителей и тычинки, и пестики на одном цветке созревают одновременно. У растений в ходе длительного эволюционного развития выработались приспособления для перекрестного опыления, т.к. оно является прогрессивным. Образуется потомство с признаками материнского и отцовского организмов, а при самоопылении у потомства проявляются признаки лишь одного организма.

Самоопыление ведет к снижению урожайности, к вырождению сорта. Поэтому наиболее распространено перекрестное опыление и цветки большинства растений имеют приспособления, препятствующие самоопылению:

1. однополость (орешник, конопля, осина и др.);
2. неодновременное созревание пыльников и рылец;
3. различная длина тычинок и пестиков.
Однако самоопыление имеет значение в селекции при выведении чистых линий и может быть запасным актом на тот случай, если не произойдет перекрестного опыления.

Самоопыление в естественных условиях встречается реже, чем перекрестное опыление.
В естественных условиях не все цветки могут опылиться. Часто пыльца теряет свои свойства из-за воздействия слишком высоких температур или повышенной влажности. В безветренную погоду или, наоборот, при шквальном ветре опыление ветроопыляемых растений трудновыполнимо.

Из культурных растений размножаются путем самоопыления, например, пшеница, вика, соя, горох, ячмень и др. Такие растения как гречиха, клевер красный, эспарцет, яблони большинства сортов, нуждаются только в перекрестном опылении. При этом следует отметить, что перекрестное опыление способствует получению более мощных, плодовитых и жизнеспособных растений. Есть группа растений, которые сохранили способность к самоопылению (подсолнечник, люцерна, хлопчатник, малина, крыжовник и некоторые другие), но и они при перекрестном опылении насекомыми дают более высокие урожаи.

У многих растений в процессе длительного эволюционного развития выработался целый ряд приспособлений, препятствующих самоопылению и способствующих перекрестному опылению. У целой группы растений невозможно самоопыление, потому что у них женские цветки с пестиками развиваются на одном экземпляре, а мужские с тычинками на другом (однополые). Такие растения принято называть двудомными. В эту группу входят ива, тополь, конопля, клубника и др. Есть растения, у которых цветки, так же как и у двудомных растений, имеют или тычинки или пестики, но они находятся на одном и том же экземпляре. Такие растения называют однодомными.

Препятствием самоопылению является неодновременное созревание тычинок и пестиков, находящихся в одном и том же цветке (обоеполый цветок). Так, у подсолнечника, крыжовника, кипрея пыльники созревают раньше, чем рыльце, а у яблони, груши, подорожника и других раньше созревает рыльце. В этих случаях опыление происходит пыльцой с других цветков, перенесенной насекомыми. У ряда растений (гречиха, медуница, дербенник) самоопыление затруднено из-за того, что цветки имеют разностолбчатые органы: у одних длинные тычинки и короткие пестики, у других наоборот — длинные пестики и короткие тычинки. Поэтому в пределах цветка опыление собственной пыльцой, как правило, не осуществляется.

У некоторых растений (клевер красный, эспарцет) наблюдаются явления самобесплодности (самостерильности). В этом случае собственная пыльца на рыльце цветка не прорастает или прорастает значительно медленнее, чем попавшая с другого цветка. Самобесплодность встречается у яблони, груши, черешни и ряда других плодовых и ягодных культур, оплодотворение у которых происходит лишь в том случае, если на рыльце пестиков одного сорта попала пыльца с цветков другого сорта. Чтобы создать условия для нормального плодоношения этих культур, необходимо в садах иметь соответствующие сорта плодовых деревьев, обеспечивающие межсортовое опыление.

У множества цветковых растений выработан механизм невозможности самоопыления, что предотвращает родственное скрещивание и увеличивают генетическое разнообразие вида. Это достигается благодаря процессу, названному самонесовместимостью, при котором опыление не в состоянии произойти, если пыльца идентифицирует попадание на пестик цветка, на растении которого она появилась. Но принцип действия этого механизма долго оставался загадкой, которая теперь успешно решена.

Перекрестное опыление

В перекрестном опылении участвуют насекомые. В весеннее время на деревьях появляются белые или розовые сильно пахнущие цветки. Много пчел, шмелей детят к цветкам. Они садятся то на один цветок, то на другой. Цветы прямо манят насекомых к себе, благодаря нектару, выделяемому внутри цветка. Насекомые едят сладкий сок растений. А пчелы собрав нектар, преобразуют его в мед, чтобы покормить свое потомство. Помимо нектара, пчелы добавляют к корму личинок собранную с цветков пыльцу.

Целый день – от рассвета до заката – пчелы летают над цветами. Садясь на разные цветки, они извлекают своим удлиненным хоботком из недр цветка нектар. Выполняя это действие, пчелы прикасаются к пыльце и переносят ее на брюшке, хоботке, лапках, так как она прикрепляется к волоскам, густо покрывающим тело насекомого. Попадая на другой цветок, пчела дотрагивается своими частями тела липкого рыльца. Таким образом, насекомые являются переносчиками пыльцы с одного цветка на другой, причем эти цветки могут располагаться на разных деревьях. Это описание процесса перекрестного опыления растений посредством насекомых.

Чем ярче окрашен венчик растения, тем он привлекательнее для насекомых. Они видят его на большом расстоянии. Также насекомые могут ориентироваться на запах в поисках еды.

Интересно, что большие белые цветки душистого табака раскрываются в вечернее время, днем они обычно закрыты. А опыляют эти цветки сумеречные бабочки. Причем интенсивный цветочный аромат цветков этого растения приманивает насекомых издалека. А венчики белого цвета хорошо различимы в темноте.
В опылении цветков огурцов также принимают участие насекомые, чаще пчелы. В сельском хозяйстве часто выращивают огурцы в теплицах. Поскольку там пчел нет, чтобы получить урожай, необходимо вручную опылять цветки. Процесс опыления заключается в переносе с помощью кисти пыльцы с цветка на цветок. Эта работа трудоемкая и длительная. В настоящее время из положения нашли выход. В теплицах размещают маленькие ульи с пчелами, которые опыляют растения и помогают получить хороший урожай.

Часто у растений мелкие цветки составляют соцветия, как например, у подсолнечника. Таким образом, насекомые с далекого расстояния замечают эти соцветия, что способствует перекрестному опылению посредством насекомых.

Также перекрестное опыление может осуществляться при помощи ветра. Это связано с тем, что не у всех растений есть яркие цветки с нектаром и сильным запахом. На отдельных растениях, к примеру, многих деревьях (ива, тополь), злаковых растениях (рожь, кукуруза), кустарнике (лещина), распускаются мелкие бледные цветки, которые не содержат нектара и без запаха. Поэтому они не привлекают насекомых и опыляются с помощью ветра.

Можно самостоятельно понаблюдать летом за процессом опыления ржи. Придите на поле ржи ясным солнечным утром. Яркое солнце уже согревает землю. Три тычинки каждого из цветков этого растения свисают вниз на длинных тычиночных нитях. Их пыльники, содержащие пыльцу, качаются под порывами даже легкого ветерка. Со временем пыльник лопается. Тогда освобождается светлое облачко сухой пыльцы, рассеивающейся вокруг. В это же время перистые рыльца обнажаются из цветка. Это благоприятствует попаданию пыльцы с цветков одного растения на рыльца других. Это описание перекрестного опыления посредством ветра.

Цветок

Цветок представляет собой укороченный видоизмененный побег покрытосеменных растений, специализированный для образования спор и гамет, а также для осуществления полового процесса, результатом которого является развитие плода с семенами.

Строение цветка

Приступим к классификации частей цветка. Цветок состоит из:

  • Стеблевой части, в которой выделяется:
    • Цветоножка – разветвление стебля, на котором расположен цветок
    • Цветоложе – расширенная верхняя часть цветоножки, от которой отходят чашелистики, лепестки, тычинки, пестики
  • Листовой части, которая подразделяется на:
    • Чашелистики – видоизмененные листья, составляющие чашечку листа
    • Лепестки – внутренние видоизмененные листья, составляющие венчик листа

    Отметим, что в ботанике есть такое понятие как околоцветник: так называют внешнюю часть цветка, окружающую репродуктивные органы. Обычно околоцветник состоит из внешнего кольца чашелистиков (чашечка) и внутреннего кольца лепестков (венчик).

  • Генеративной части, включающей в себя:
    • Тычинки – мужской половой орган цветка, состоящий из тычиночной нити и пыльника, в гнездах которого образуется пыльца. Каждое пыльцевое зерно содержит 2 гаплоидные клетки: вегетативную и генеративную.
    • Пестик – основная расположенная в центре часть цветка, является женским половым органом.

    Состоит из завязи – нижней утолщенной части пестика, из которой в дальнейшем образуется плод, столбика – центральной части пестика между завязью и рыльцем, и самого рыльца – широкой верхней части пестика, на которую попадает пыльца.

    В завязи пестика формируются семязачатки, которые после опыления и оплодотворения образуют семена. Выделяют цветки с верхней завязью – картофель, горох, редька, гвоздика и с нижней завязью – у огурцов, колокольчиков, подсолнечника. Верхняя завязь свободная, ее легко выделить из цветка. Выделить нижнюю завязь, не повредив цветок, значительно труднее, так как она срастается с тычинками, листами околоцветника и даже с цветоложем (у огурца).

    Особо отметьте наличие в цветке нектарников (медовиков). Они привлекают насекомых-опылителей, выделяя нектар – сахаристый сок с характерным запахом. При попытке собрать нектар насекомые сотрясают генеративную часть цветка, рассыпая пыльцу на себя, на рыльце пестика (благодаря чему происходит опыление) и на другие части цветка. Сами насекомые служат опылителями, перенося на тельце и конечностях пыльцу с одних цветков на другие.

    Околоцветник

    Вместе чашелистики и лепестки составляют околоцветник. Околоцветник цветка бывает двойным и простым. Двойной околоцветник включает в себя чашечку и венчик, имеется у яблони, гороха, картофеля. Если околоцветник не разделен на чашечку и венчик, то его называют простым. Простой околоцветник состоит из листочков, характерен для лука, дуба, березы, тюльпана и ландыша. У некоторых растений околоцветник отсутствует, их цветки называются “голые” : у тополя, вербы.

    Чашечка

    Чашечка – наружная часть околоцветника, образованная чашелистиками. Строение чашечки у разных растений отличается. Выделяют:

    • Раздельнолистную чашечку – состоит из разделенных между собой чашелистиков: у дикой редьки, земляники
    • Сростнолистная чашечка – чашелистики сращены между собой: у гвоздики, гороха

    Венчик

    Венчик – внутренняя часть двойного околоцветника, образованная лепестками и обычно ярко окрашенная. Строение венчика может быть разным. Венчик может быть:

    • Свободнолепестный – лепестки венчика разделены между собой
    • Спайнолепестный – лепестки венчика срастаются друг с другом

    В дальнейшем по мере изучения семейств покрытосеменных мы изучим формулы цветков. Запомните сейчас, что в случае, если любые части цветка срастаются между собой, то в формуле цветка их число берется в скобки.

    Симметрия цветка

    Исходя из особенностей симметрии цветка их подразделяют на:

    • Правильные (актиноморфные), через которые можно провести множество плоскостей симметрии. Правильные цветки имеются у гвоздики, лилии, огурцов. В формуле такие цветки обозначаются знаком *
    • Неправильные (зигоморфные), такие цветки имеют только одну плоскость симметрии. Цветки такого типа есть у гороха, шалфея, львиного зева. В формуле такой цветок обозначается знаком ↑

    Однодомные и двудомные растения

    Обоеполые цветки имеют и тычинки, и пестики в одном цветке. Однако есть растения, у которых тычинки и пестики расположены на разных цветках. У таких растений на цветке находятся либо тычинки (тычиночные цветки) – мужские цветки, либо пестики (пестичные) – женские цветки. В зависимости от расположения мужских и женских цветков эти растения делятся на:

    • Однодомные – у них и мужские, и женские цветки расположены на одном и том же растении: у кукурузы, березы, тыквы.
    • Двудомные – имеют и женские, и мужские цветки, расположенные на разных растениях: у тополя, конопли, вербы.

    Поделюсь своей собственной ассоциацией, чтобы вы успешно запомнили эти понятия. Вообразите, что в гости к зажиточным хозяевам приехало большое количество гостей. Богатые хозяева построили на участке два дома, и у них есть возможность разделить всех гостей, так что мужчины отделяются от женщин и идут в разные дома (“двудомные растения”). В случае если хозяева оказались менее богаты, то у них только один дом, так что гостям и мужского, и женского пола придется искать место для ночевки в одном доме (“однодомные растения”).

    Семязачаток

    Также называется семяпочкой. Представляет собой образующийся в завязи многоклеточный орган, из которого развивается семя. Ткани завязи образуют выступ (вырост), называющийся плацента, которым семязачаток крепится внутри завязи. С помощью семяножки семязачаток сообщается с плацентой.

    В семязачатке происходит процесс мегаспорогенеза, на которых мы остановимся подробнее:

      Мегаспорогенез

    Процесс локализуется в нуцеллусе, называющимся мегаспорангием. Материнская клетка (2n) начинает делиться мейозом, и, что предсказуемо, получается четыре клетки – четыре гаплоидные мегаспоры (n). Из них три отмирают, выживает только одна, приближенная к халазе – ткани, где соединяются интегумент и нуцеллус.

    Запомните, что из мегаспоры развивается женский гаметофит – зародышевый мешок. Гаметофит у растений это гаплоидная многоклеточная фаза в цикле развития, которая чередуется со спорофитом – диплоидной фазой.

    Ядро мегаспоры трижды делится эндомитозом (удвоение числа хромосом внутри ядерной оболочки, без разрушения ядрышка и без образования нитей веретена деления). В результате образуется 8 ядер, по 4 ядра у каждого полюса зародышевого мешка. На этой восьмиядерной стадии деление ядра женского гаметофита окончено.

    От каждого из двух полюсов в центр зародышевого мешка направляется по одному ядру, так называемые – полярные ядра. Таким образом, у полюсов зародышевого мешка их остается по три. Две клетки в центре сливаются и образуют центральную клетку, диплоидного (2n) набора хромосом. На микропилярном полюсе зародышевого мешка одна наиболее крупная клетка превращается в яйцеклетку, а две других становятся вспомогательными клетками – синергидами, короткоживущими клетками. Вместе яйцеклетка и синергиды образуют яйцевой аппарат.

    Локализуется в микроспорангиях – гнездах пыльника. Диплоидная материнская клетка делится мейозом, в результате образуется четыре микроспоры с гаплоидным набором хромосом. Каждая из микроспор делится митозом, в результате получаются две клетки: крупная вегетативная и более мелкая генеративная – эти две клетки и составляют пыльцевое зерно (пыльцу). Пыльцевое зерно состоит из двух оболочек – интины (внутренней) и экзины (наружной).

    Важно отметить, что в пыльцевом зерне к моменту оплодотворения или после него развиваются мужские половые клетки – спермии (или сперматозоиды), необходимые для процесса оплодотворения. Запомните, мужской гаметофит семенного растения – пыльцевое зерно.

    Опыление

    Опыление – процесс переноса пыльцы с пыльников на рыльце пестика (у цветковых растений) или на семязачаток (у голосеменных). В изучении любой темы важным аспектом является классификация. Выделяют два типа опыления:

      Самоопыление

    Самоопыление это опыление в пределах одной и той же особи, возможны : гейтоногамия (от греч. géitōn сосед и gámos брак), или автогамия, в пределах одного цветка ( от др.-греч. αὐτός — «сам» и γάμος — «брак»). Самоопыление помогает выживать растениям в неблагоприятных условиях окружающей среды, на отдаленных от суши островах, в тундре – когда затруднено или невозможно перекрестное опыление.

    Перенос пыльцы из пыльника цветка одного растения на рыльце пестика другого растения. Отметим искусственное опыление, которое сознательно осуществляет человек для повышения урожайности или выведения новых сортов. Осуществляется с помощью воды, ветра и животных. Здесь необходимо ввести новые термины:

      Ветроопыляемые растения

    Такие растения имеют следующие характерные черты: у них мелкие цветки, невзрачный околоцветник, цветки лишены нектарников (то есть запах у цветов отсутствует). Ветроопыляемые растения обычно растут большими скоплениями (заросли тростника, березовые рощи), зацветают до появления листьев. Тычинки располагаются у них на длинных, свисающих нитях. Пыльцы очень много, она мелкая, сухая.

    Пыльцевые зерна благодаря наличию воздушных мешков могут перемещаться на большие расстояния, достигающие десятков километров: 30-35 км у березы, у ольхи до 400 км.

    Эти растения отличают крупные цветки, мелкие – собраны в соцветия. Имеют нектарники и характерный запах (аромат), особенно важный для привлечения насекомых. Пыльцы мало, она крупная, тяжелая, клейкая. Ее внешний слой (экзина) часто покрыт различными приспособлениями, которые помогают зацепится за насекомых: бугорки, шипы, гребешки.

    Теперь вы точно знаете, почему именно насекомооплыяемые растения стоит дарить прекрасным девушкам, а не ветроопыляемые (на первом свидании точно лучше подстраховаться насекомооплыяемыми, хотя если вы хотите удивить – вперед в березовую рощу 😉

    Оплодотворение

    Оплодотворение – слияние спермия, сперматозоида (мужской половой клетки) с яйцом, яйцеклеткой (женской половой клеткой), приводящее к образованию зиготы. Тем или иным способом пыльца (пыльцевое зерно) оказывается на рыльце пестика. Вегетативная клетка начинает прорастать в ткани пестика, растворяя их, формирует пыльцевую трубку. Из генеративной клетки образуются два спермия.

    Пыльцевая трубка прорастает до зародышевого мешка, благодаря чему спермии достигают яйцеклетки. Далее у цветковых растений происходит уникальное явление, открытое С.Г. Навашиным – двойное оплодотворение. Как вы помните, из генеративной клетки образовалось два спермия. Суть двойного оплодотворения заключается в том, что один из спермиев сливается с яйцеклеткой (оплодотворяет ее) с образованием зиготы (диплоидна), из которой развивается зародыш. Второй спермий сливается с центральной клеткой (эта клетка к моменту слияния уже диплоидна) с образованием эндосперма (триплоиден) – запасного питательного вещества.

    После оплодотворения с течением времени из семязачатков образуются семена. Из интегумента семязачатка (от лат. integumentum — покрывало, покров) образуется семенная кожура. Околоплодник формируется из стенок завязи пестика.

    Соцветия

    Цветки, особенно у насекомооплыемых растений, редко расположены по одиночке. Чаще всего цветки образуют скопления – соцветия. Соцветие – часть годичного побега растения, несущая цветки и видоизмененные прицветные листья, в пазухах которых и располагаются цветки или соцветия.

    Этот раздел мы также изучим с помощью классификации. Соцветия подразделяются на:

      Простые

    Простыми называют соцветия с одной осью – главной, на которой расположены цветки. К простым соцветиям относятся:

      Кисть – цветки поочередно крепятся к неразветвленной удлиненной главной оси. Имеется у ландыша, черемухи.

    Сложными называют соцветия, у которых на главной оси расположены не цветки, а частные (парциальные) соцветия.

      Метелка – по-другому называется – сложная кисть. Главная ось ветвится, от нее отходят оси боковые, на которых расположены цветки – у сирени, или колоски: у овса, риса, просо.

    © Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

    Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

    Читайте также:  Лук ред барон: описание сорта - подробно + инструкция по выращиванию!
Добавить комментарий