Тема 7. Цветение, опыление, оплодотворение

Тема 7.
Цветение,
опыление,
оплодотворение
План:
1. Цветение
2. Опыление
3. Оплодотворение
Литература:
•В.Г. Хржановский. «Курс общей ботаники» (I-П том)1982. М.
Высшая школа.
•П.М. Жуковский «Ботаника». М. 1982, Высшая школа
•В.Ф. Лейсле «Ботаника». М. 1966, Высшая школа
•Н.С. Киселева « Анатомия и морфология растений»,1971
•Минск, Высшая школа.
•П. Рейвн, Р. Эверт, С.Айкхорн. Современная ботаника. Мир,
1990
•Суворов В.В., Воронова И.Ж.- Ботаника с основами
геоботаники. Л. Колос. 1979
•Жизнь растений: в 6-ти томах ( Гл. Ред. А.Л. Тахтаджан) М.
Просвещение.
•И.В. Белолипов, В.А. Смирнова, М.К. Ахадова, А.Абдуллаев,
Шералиев А. Морфология растений Средней Азии. Ташкент.
1990.
1. Цветение
Цветение в жизни растения может наступить только
один раз или. продолжаться многократно. Однолетние растения
(пшеница, ячмень, маш) цветут один раз в жизни и после
плодоношения отмирают, оставляя семена, из которых в
дальнейшем вырастают взрослые особи. У большинства
многолетних растений цветение повторяется неоднократно,
обычно - ежегодно. Растения, которые в течение жизни цветут
несколько раз, называются поликарпическими. Сюда относятся
деревья, кустарники и многолетние травы. Однако и среди
многолетних есть растения, которые как и однолетники, цветут
только один раз в жизни и после плодоношения - отмирают
полностью; эти виды носят название монокарпические ( бамбук,
каврак).
Неодинаковы и сроки наступления цветения: одни виды
зацветают ранней весной (подснежники, фиалки), о другие позднее- в
конца весны (люцерна), или в начале лета (хлопчатник). Некоторые
однолетние растения зацветает спустя 20- 25 дней после появления
всходов, другим до поступления среды цветения требуется длительный
срок. Кустарники зацветают обычно на 2-3 й год жизни, дерева позднее:
персик на 5-6 год, берёза 10-12 год, дуб на 30-35 год. У многих деревьев
цветки распускается после появления листьев (тополь, белая акация,
карагач ), но иногда первыми
распускаются цветки, а затем уже
появляются листья (миндаль, урюк). Бывают случаи одновременного
распускания листьев и цветов.
Продолжительность цветения одного цветка у растения не
одинакова. У одних цветение продолжается всего несколько часов (лён),
у других один день (хлопчатник), или лять дней (горох),у некоторых
тропических орхидей цветки не опадают в течении двух- трёх месяцев. У
большинства растений раскрывшийся цветок остаётся открытым до
конца цветения, но у некоторых он закрывается на ночь, или в ненастную
погоду (очный цвет). Есть цвети открывающееся на ночь, а на день
закрывающиеся (душистый табак).
Продолжительность всего периода цветения различна у
разных видов растений. Яблони и груши отцветают за 6- 12
дней хлопчатник цветёт два три месяца, некоторые тропические
виды (коксовая пальма) цветут непрерывно всю жизнь и
плодоносят в течении всего года.
На цветение растений сильно влияют условия внешний
среда (погода, влажность почва, приёмы агротехники).
Например сухая и теплая погода ускоряет процесс цветения.
Ускоряется он и при недостатке влаги в почве. Наоборот,
прохладная и влажная погода, частые поливы, обильное
внесение азотистых удобрений могут затягивать цветение.
Позднее зацветают растения в густых посевах, по сравнению с
более разреженными. Обычно раньше зацветают растения
находящиеся на краю поля.
Опыление.
С моментом раскрытия венчика цветок обычно совпадает
и созревание пыльцы в пыльниках, которые вскрываются.
Освободившаяся из пыльников пыльца переносится с тычинок
и попадает на рыльце пестика в цветке. Этот процесс носит
название опыления и предшествует оплодотворению.
У цветковых растений существует два способа опыления:
самоопыление (автогамия) и перекрестное опыление
(Ксеногамия). Самоопыление может происходить только у
обоеполых цветов: пыльца одного цветка попадает с тычинок
на рыльце пестика того же цветка, часто даже в его бутоне(
горох, урюк, клубника).
В природе существует тесная связь между
определёнными видами растений и насекомыми,
производящими опыление. Например, соцветия
инжира опыляются строго определенным видам
насекомых: особый вид осы Blastofaga. А растения
видов рода юкка (в западных штатах США)
опыляются только определенным видом моли –
Pronuba. При отсутствии этих насекомых опылителей
семян и плодов не будет.
Цветки опыление у которых происходит только при
закрытых венчиках, исключающих возможность проникновения
чужой пыльцы, носят название клейстогамных. Это наиболее
типичные
самоопылители
(некоторые
злаки,
фиалки,
недотрога). В биологическом отношении самоопыление не
является прогрессом или прогрессивным моментом.
У цветковых растений преобладает перекрестное
опыление, которое заключается в том, что пыльца с одного
цветка попадает на рыльце пестика другого цветка. В процессе
эволюции
перекрестное
опыление
оказалось
более
прогрессивным т.к. оно обогащает потомство наследственной
основой обоих родителей, что дает ему преимущество в
приспособлении к условиям внешней среды.
У растений с перекрестным опылением выработались
своеобразные приспособительные особенности затрудняющие
самоопыление.
К их числу относится явление дихогамии неодновременного созревания тычинок и пестика в одном
цветке. Чаще наблюдается более раннее созревание тычинок,
чем пестиков (протеандрия), или наоборот: рыльце пестика
созревает раньше, чем раскрываются пыльники на тычинках
(протерогиния).
Цветки с коротким
пестиком и длинными
тычинками
Цветки с длинным
пестиком и короткими
тычинками
Другим способом позволяющим избежать самоопыление
является неодинаковые соотношения длины столбика пестика и
длины тычиночных нитей у одного и того же вида растений.
Это
явление
называется
разностолбчатостью
или
гетеростилией. Гетеростилия наблюдается у незабудок,
гречихи, первоцвета и т.д.
Способы опыления растений. Способы
опыления растений различны, но среди них
наиболее развито насекомоопыление (энтомофилия),
т.е. перенос пыльцы с цветка на цветок насекомыми.
Часто встречаются растения опыляемые ветром анемофильные растения ( можжевельник. Сосна,
береза, тополь, злаки и т.д. )
Перенос
ветром
пыльцы
сосны
(Анемофилия)
В природе существует тесная связь между
определёнными видами растений и насекомыми,
производящими опыление. Цветки с легко
доступным нектаром (липа, бузина, крушина)
посещаются насекомыми с коротким хоботком (мухи,
жучки, пчела). Цветки с нектаром, скрытым на дне
трубочки венчике
(губоцветные, мотыльковые)
опыляются насекомыми с длинным хоботком
(пчелы, шмели). Примеры энтомофилии.
Тополь – анемофильное растение
Ветроопыляемые растения производят пыльцу
в огромных количествах: одна метелка кукурузы,
например вырабатывает около 5 миллионов
пыльцевых зерен. Пыльца ветроопыляемых растений
мелкая, гладкая и легкая и способна переноситься на
огромные расстояния в несколько сотен км.
Существует и ряд приспособлений для лучшего
разбрасывания пыльцы. Для этой цели служат
соцветия - сережки (грецкий орех, береза) которые
свисают с ветвей и раскачиваются при малейшем
ветре. Ту же роль выполняют раскачивающиеся
пыльники, которые далеко выставляются из покровов
цветка и хорошо рассеивают пыльцу при слабом
ветре (злаки).
Анемофильные
растения: Береза, ива,
дуб, каштан, лещина
Ночные цветки (ночная фиалка, душистый табак),
опыляются ночными бабочками. Пыльцевые зерна у насекомо опыляющих растений часть клейкие или шереховатые, что
способствует переносу пыльцы насекомыми.
В природе также наблюдается опыление
водой или гидрофилия. Цветки подобных
видов развиваются под водой и
всплывающая пыльца переносится к
рыльцам пестиков, которая её улавливает
(роголистик, наяда, взморник и др.)
3. Оплодотворение.
Вслед за опылением наступает процесс оплодотворения,
сущность которого заключается в слиянии женской и мужской
гамет, в результате чего возникает оплодотворенная клетка-зигота,
из которой в дальнейшем развивается новый организм. Процесс
оплодотворения начинается с момента, когда зрелая пыльца, тем
или иным способом, попадает на рыльце пестика, которое
снабжено рядом приспособлений для удержания пыльцы. У одних
растений через несколько минут, у других через несколько дней,
пыльцевые зерна начинают набухать и прорастать, под действием
особых
ферментов выделяемых рыльцем. При этом внутренняя
тонкая оболочка пыльцового зерна (интина) выпячивается сквозь
поры наружной оболочки (экзины) в виде пыльцевой трубки.
Последняя, внедряясь в мякоть столбика, растет и направляется к
завязи, а затем по её стенкам к микропиле ( пыльцевходу)
семяпочки. Скорость роста пыльцевых трубок различна у
различных растений: у кукурузы - 6 мм в час, у одуванчика
достигает 35 мм в час.
1 пыльник,
2 завязь,
3 рыльце,
4 семяпочка,
5 чашечка,
6 цветоножка,
7 микропиле,
(пыльцевход),
8 синергида,
9 яйцеклетка,
10 вторичное
ядро,
11 плацента,
12 антиподы
В прорастающую пыльцевую трубку переходит все
содержимое пыльцевого зерна, вместе с вегетативным ядром и
генеративной клеткой. Последняя при этом делится и
образуются две мужские половые клетки (гаметы)- спермии. У
некоторых растений половые клетки возникают ещё в
пыльцевом зерне, до его прорастания в пыльцевую трубку.
Достигнув семяпочки, пыльцевая трубка через микропиле
проникает в зародышевый мешок. Её конец лопается и
содержимое изливается внутрь зародышевого мешка. Один из
освободившихся спермиев направляется к яйцеклетке, другой
сливается с ядром центральной клетки. Слияние обоих
спермиев происходит почти одновременно. В результате
осуществляется так называемое двойное оплодотворение, в
котором участвуют две мужских половых клетки, сливающихся
с женской половой (яйцеклеткой) и со вторичным центральным
ядром. Этот вид оплодотворения наблюдается только у
покрытосеменных растений. Открыт в 1898 году русским
ученым Е.Г. Навашиным.
После оплодотворения яйцеклетка превращается в зиготу,
с двойным набором хромосом (диплоид) из которой в
дальнейшем развивается зародыш семени. Из другой зиготы,
возникшей в результате слияния второго спермия с центральной
диплоидной клеткой, путем последовательного деления
образуется триплоидная ткань, богатая питательными
веществами, называемым эндоспермом. Эндосперм в
дальнейшем заполняет всю полость зародышевого мешка и
служит питательной тканью для развивающегося семени.
Покровы семяпочки в дальнейшем превращаются в кожуру
семени, стенки завязи, разрастаясь образуют плод, в котором в
котором заключено семя. Образованием семени и плода
завершается половое развитие цветка.
При двойном оплодотворении существует так называемая
избирательность рыльца по отношению к пыльце. Сущность
этого явления заключается в том, что несмотря на большое
количество пыльцевых зерен, попадающих на рыльце,
прорастают далеко не все, а только те, которые дают половые
клетки, наиболее приспособленные к друг другу, производящие
более стойкое и жизненное потомство. На этом основании
иногда применяется искусственное опыление растений
смешанной пыльцой. При опылении такой смесью на рыльце
пестиков попадает много пыльцевых зерен и много пыльцевых
трубок входит в пестик. Однако, сливаются с клетками
зародышевого мешка не все спермии, а только немногие,
которые более соответствуют половым клеткам.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:
1. Какие растения называются поликарпическими?
2. Какие растения называются монокарпическими?
3. Почему одни виды зацветают ранней весной, а другие
летом?
4. От каких факторов зависит продолжительность цветения?
5. Какие растения относят к клейстогамным?
6. Что такое ксеногамия?
7. Какие приспособительные особенности цветка затрудняют
самоопыление?
8. Какие способы опыления растений Вы знаете?
9. Что такое двойное оплодотворение?
10. Из чего развивается эндосперм?