Цветок

Цветок

Определение цветка и его строение

Цветок

Цветок – видоизмененный укороченный неразветвленный побег с ограниченным ростом и сильно видоизмененными листьями. Орган полового размножения покрытосеменных, образующий семена и плоды.

Части цветка стеблевого происхождения:

1. Цветоножка. Функции сходны с ролью черешка листа. Цветы, лишенные ее, называются сидячими (некоторые фикусы, кофе, кактусы).

2. Цветоложе. Обеспечивает опору и защиту остальных частей цветка. У первых цветковых (магнолия) – выпуклое. Более прогрессивно – плоское (пион, некоторые лютики) и вогнутое (розоцветные), обеспечивающие лучшую защиту органов цветка. Его нет у цветов подсолнечника.

Части цветка листового происхождения:

3.    Околоцветник. Защита и привлечение опылителей; у тюльпана, отражая солнечные лучи, он греет цветок, привлекая опылителей-насекомых на ночь.

Состоит из венчика и чашечки.

Если они отличаются по виду (форма, разный цвет), то говорим о двойном околоцветнике. Если не отличаются – то о простом околоцветнике.

Простые околоцветники бывают:

а) чашечковидные – мелкие зеленые у вороньего глаза и многих ветроопыляемых;

б) венчиковидные – крупный, яркий у тюльпана и мака.

Чашечка состоит из чашелистиков.

Различают:

1. Сростнолистную, где чашелистики срастаются (тыквенные, табак и др.) и раздельнолистную (роза).

2. Простую, где один ряд чашелистиков, и двойную – с подчашием (мальва, хлопчатник).

3. Правильную, где все чашелистики одинаковы и можно провести несколько осей симметрии, неправильную, где чашелистики отличаются по форме и всего одна ось симметрии (бобовые), и ассиметричную (некоторые орхидеи, канатник).

Венчик состоит из лепестков.

Различают:

1. Сростнолепестный и раздельнолепестный.

2. Простой, двойной, махровый (шиповник, роза).

3. Правильный – все лепестки одинаковы (роза), неправильный (у бобовых: 2 – лодочка, 2 – весла, 1 – парус), ассиметричный (барвинок, некоторые орхидеи).

Собственно, цветок состоит из песика (пестиков) и тычинок.

1. Если есть пестики и тычинки – обоеполый, или гермафродитный.

2. Если только тычинки – мужской цветок.

3. Если только пестики – женский цветок, однодомные и двудомные.

Пестик – женский орган цветка, состоит из завязи, столбика и рыльца и содержит одну или несколько семяпочек. Если в цветке несколько пестиков, то они могут срастаться завязями, столбиками и рыльцами (тюльпан).  

- У ветроопыляемых растений столбик длинный, рыльце вне цветка (кукуруза). Оно часто гребенчатое или перистое, что обеспечивает лучший захват пыльцы.  

- У насекомоопыляемых рыльце встречает опылителя первым.  

- У самоопыляемых рыльце ниже пыльников, или касается их во время развития цветка.

Тычинки – мужской орган цветка, состоят из тычиночных нитей, на которых крепятся пыльники, где в пыльцевых камерах созревает пыльца.  

- У ветроопыляемых пыльники вне цветка, висит на длинных упругих тычиночных нитях.  

- У насекомоопыляемых нити обычно короткие и упругие, иногда срастаются парами или в кольцо, могу прирастать пыльниками к лепесткам (некоторые орхидеи).  

- У самоопыляемых находятся над рыльцем или касаются его. Если в цветке не хватает какой-либо части, то такой цветок называют неполным.  

29

Типы цветков

По наличию цветков различают:

1. Однодомные растения, где мужские и женские цветки растут на одном растении (кукуруза, тыквенные, грецкий орех).

2. Двудомные – мужские и женские цветки расположены на разных представителях одного вида (крапива двудомная, конопля, финиковая пальма, облепиха).

3. Трехдомные – однодомные и двудомные растения в пределах вида (гречиха, некоторые клены).

4. Полигамные – мужские, женские и обоеполые цветки находятся на одном растении (подсолнечник).  

 

Соцветия

Соцветия облегчают опыление за счет группового расположения цветков.

img013

 

 

Опыление

Попадание пыльцы на рыльце называется опылением. Оно возникло в самом конце палеозоя у первых голосеменных (вымерший класс: семенные папоротники). Сперматозоиды при этом утратили подвижность – спермии. Их поставляет к яйцеклетке возникшая вегетативная клетка в пыльцевой трубке. Лишь у древних голосеменных (саговники, гинкго) в пыльцевой трубке сохранились два крупных подвижных сперматозоида.

Различают несколько вариантов опыления.

1. Перекрестное, когда пыльца переносится на другой цветок. Наблюдается у 90% растений. Эволюционно выгодно повышением изменчивости, однако есть трудности с переносом пыльцы. Идет несколькими путями – дивергенция.

           ·  Ветром. Исходный вариант, хотя он обычен и у злаков. Отличается следующими чертами:

1. Растения растут группами, обычно первая пыльца служит для соседей сигналом к размножению;

2. Пыльцы много, сухая и гладкая оболочка, сама пыльца мелкая (у амброзии поднимается на высоту несколько километров) или с воздушными мешками (сосна);

3. Особенности цветка и соцветий.

           · Водой. У водных растений пыльца обычно кроме воздушных мешков имеет толстую кутикулу, что обеспечивает плавучесть. Рыльца пестиков опускаются в воде, обеспечивая контакт. Интересен пример валлиснерии, где мужские цветки всплывают, раскрываются и подплывают к женскому, который после опыления втягивается цветоножкой под воду.

          · Животными. Наиболее разнообразный способ взаимной эволюции растений и животных (форма цветка и длина хоботка шмеля, или форма клюва колибри):

1.       Пыльца липкая, шероховатая или с нитями. Некоторые орхидеи прикрепляют к насекомому весь пыльник;

2.       Особенности строения цветка и соцветий;

3.       Запах цветков: цветочный – у опыляемых пчелами и бабочками, брожения – у опыляемых мухами и жуками-навозниками (боярышник издает запах селедочного рассола, бузина), гниения – у опыляемых мухами (пустынные – стапелия и обитатели нижнего яруса тропического леса – раффлезия). Некоторые орхидеи запахом и внешним видом имитируют неоплодотворенных самок насекомых и опыляются самцами;

4.       Нектарники характерны для многих растений (медоносы). У некоторых кустарников Австралии цветки содержат до столовой ложки нектара;

5.       Время раскрытия цветка. Известный пример – ночная фиалка, цветочные часы Карла Линнея, где каждый час раскрывались цветки у нового растения;

6.   Цветы – убежища на ночь (тюльпан) или для выведения личинок. Показателен пример инжира, где особый вид ос имеет возможность отложить яйца в некоторые соцветия (козлиные фиги), другие соцветия длинными волосками препятствуют откладке яиц (фиги). Юкка опыляется лишь юкковой молью;

7.   Цветы-ловушки. Ароник, растущий на пастбищах, ловит мух, привлекая их запахом навоза. Особые волоски обеспечивают вначале опыления рыльца, затем мухе в другой камере покрываются пыльцой. Все это время (1-2 ночи) мухи подкармливаются сахаристыми выделениями цветка. Ловят насекомых некоторые орхидеи и кирказон;

8.   Крупные тропические цветы опыляются ящерицами, птицами (колибри и медосос в Африке), мартышками, кенгуру. Степные растения часто опыляются копытными.

Защита строгих перекрестноопылителей от самоопыления:  

- неодновременное созревание рыльца и пыльцы;  

- рыльце лежит выше пыльников;  

- своя пыльца медленнее прорастает или не прорастает совсем. У некоторых орхидей она ядовита, и если попадет на рыльце, то цветок погибает.

 

2. Самоопыление связано с переносом пыльцы внутри цветка. Встречается значительно реже (у 10% растений). Гарантированно, но при этом снижается изменчивость вида.

Черты самоопыляемых легко перечислить исходя из их противоположности предыдущей группе растений.

           · Одновременное созревание пыльцы и рыльца.

           · Рыльце ниже пыльников или касается их в процессе развития цветка. Своя пыльца быстрее прорастает или чужая не прорастает вообще.

У строгих самоопылителей опыление происходит до раскрытия цветка (горох, ячмень) или в момент раскрытия, когда тычинки упираются в свод из лепестков. У черного гороха оно происходит под землей.

c6ec6e43db55d22bd30bff3f515ae99b

 

3.Смешанное опыление характерно для кувшинки, которая неделю ждет перекрестного, затем самоопыляется. Подобное опыление наблюдается у березы и других растений.

4. Искусственное опыление проводится человеком: цветок кастрируется (удаляются тычинки), изолируется от посторонней пыльцы, затем рыльце опыляется нужной пыльцой. Его применяют в селекции при межсортовой и межвидовой гибридизации в генетических экспериментах. Оно необходимо в оранжереях и теплицах при выращивании перекрестноопыляемых растений.

В селекционных центрах для повышения урожайности применяют искусственное опыление злаков с помощью протягиваемой веревки или контакта цветущих корзинок подсолнечника.

В хозяйствах для повышения урожайности иногда применяют искусственное опыление с помощью воздушной струи. В экологически развитых хозяйствах применяют меры для сохранения естественных опылителей (микрорезервация для шмелей и одиночных пчел, искусственные гнездовья и др.).  

Оплодотворение

Слияние двух гамет в зиготу называется оплодотворением. У водорослей, мхов и папоротников оно связано с водой. У семенных растений ему предшествует опыление. У покрытосеменных – двойное. Открыто С. Навашиным в 1898 г., что было значительным явлением в ботанике.

В завязи находится одна или несколько семяпочек. Семяпочка покрыта двумя оболочками, которые в одном месте не срастаются, образуя пыльцевход и пыльцевой канал для проникновения пыльцевой трубки к зародышевому мешку. Зародышевый мешок представляет собой половое поколение покрытосеменных растений. 

Развитие пыльцы напоминает сперматогенез, но получившаяся в результате мейоза гаплоидная клетка еще раз неравномерно делится митотически. В результате образуется пыльца (микроспора) из более крупной вегетативной клетки и уступающей ей по размеру половой (генеративной). Обе клетки одеты мембранной оболочкой – внутренней (интина). Между ними часто образуются воздушные мешки, облегчающие распространение пыльцы.

Развитие сильно редуцированного полового мужского поколения (гаметофита) идет в пыльцевой трубке.

Попав на рыльце пестика, пыльца прорастает. Наружная оболочка при этом вскрывается, хотя у некоторых растений она имеет поры, а внутренняя (мембрана) образует пыльцевую трубку. На конце пыльцевой трубки находится вегетативная клетка, выделяющая ферменты – растворители стенки клеток столбика. Подобное непрямое опыление позволяет покрытосеменным дополнительно контролировать оплодотворение у перекрестноопыляемых и самоопыляемых растений. Рыльце выделяет сахаристые вещества, обеспечивающие рост пыльцы. Обычно первая проросшая пыльца тормозит рост остальных, но если она погибнет, то он возобновляется. Дойдя по пыльцевому каналу до зародышевого мешка, вегетативная клетка погибает, а спермии проникают внутрь.

1. Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, которая после стадии покоя, связанного с недостатком питательных веществ, развивается в зародыш семени.

2. Другой спермий сливается с центральной клеткой, образуя триплоидную, которая делится, образуя эндосперм (запас питательных веществ).

3. Остальные клетки зародышевого мешка обычно образуют оболочку семени. Биологическое значение двойного оплодотворения заключается в следующем:

а) отцовская наследственность дважды и по-разному передается этим частям семени, повышая изменчивость. У голосеменных – лишь зародышу;

б) триплоидный набор хромосом эндосперма позволяет быстрее синтезировать ферменты, необходимые для прорастания. У голосеменных он гаплоидный.

07/12/2015