Разнообразие цветков и способы их размножения

    У большинства покрытосеменных все  части цветка расположены на цветоложе  в виде концентрических кругов (цветок круговой, циклический). В других случаях (магнолия, купальница, ветреница) они  расположены по спирали (цветок спиральный, ациклический). Иногда одни части цветка расположены в кругах, другие по спирали (цветок полукруговой, гемициклический  или спироциклический). В последних  околоцветник имеет циклическое, а  тычинки и пестик — спиральное расположение (лютик), или чашечка  — спиральное, а остальные части  цветка — циклическое (шиповник). Обычно считают, что эволюционно ациклические цветки архаичнее циклических, то есть они образовались в процессе эволюции раньше последних.

    Симметрия цветка.

    Одна  из характерных черт строения цветка — его симметрия. По особенностям симметрии цветки делятся на актиноморфные, или правильные, через которые  можно провести несколько плоскостей симметрии, каждая из которых делит  его на две равные части (зонтичные, капустные), — и зигоморфные, или  неправильные, через которые можно  провести только одну вертикальную плоскость  симметрии (бобовые, злаковые).

    Если  через цветок нельзя провести ни одной  плоскости симметрии, его называют несимметричным, или асимметричным (валериана лекарственная, канновые).

    Для краткого и условного обозначения  строения цветков применяют формулы, в которых при помощи буквенных  и цифровых обозначений кодируют различные морфологические признаки: пол и симметрию цветка, число  кругов в цветке, а также число  членов в каждом круге, срастание  частей цветка и положение пестиков (верхняя или нижняя завязь).

 

     3. Разнообразие цветков 

     Цветок, будучи уникальным образованием по своей  природе и функциям, поразительно разнообразен по деталям строения, окраске и размерам. Самые мелкие цветки растений семейства Рясковые имеют в диаметре всего около 1 мм, в то же время как самый  крупный цветок у раффлезии Арнольда (Rafflesia arnoldii) обитающей в тропических лесах на острове Суматра (Индонезия), достигает в диаметре 91 см и имеет массу около 11 кг.

     Форма, расположение, количество отдельных  частей цветка, окраска его покровов обусловливают все то многообразие цветов, которое имеется в растительном мире. Мак, тюльпан и некоторые  другие цветы имеют цветочный  побег, заканчивающийся большей  частью одним цветком. У большинства  же цветочных растений цветки собраны в соцветия (рис. 2) в виде кисти (ландыш, душистый горошек, белая акация и Другие), в виде колоса (орхидеи), корзинки (васильки), метелки (сирень) и т. д.

     

 

     Рис. 2. Схема главнейших типов соцветий: 1 - кисть, 2 - щиток, 3 - метелка, 4 - простой колос, 5 - сложный колос, 6 - початок, 7 - простой зонтик, 8 - сложный зонтик, 9 - головка, 10 - корзинка, 11 - развилина, 12 - извилина, 13 – завиток

     

     Рис.3. Венчики цветка

     Одним из ценнейших свойств растений является запах их цветов. Аромат цветков создают летучие вещества, главным образом эфирные масла, которые образуются в клетках эпидермы лепестков и листков околоцветника, а у некоторых растений — в осмофорах (особых различной формы желёзках, имеющих секреторную ткань). Выделяющиеся эфирные масла обычно сразу испаряются.

     Лепестки  цветков, а у некоторых растений и листья, имеют самые разнообразные  окраски (колера. Окраску лепестков венчика определяют различные пигменты: антоциан (розовая, красная, синяя, фиолетовая), каротиноиды (жёлтая, оранжевая, красная), антохлор (лимонно-жёлтая), антофеин (коричневая). Белая окраска связана с отсутствием каких-либо пигментов и отражением световых лучей. Чёрного пигмента тоже не бывает, а очень тёмная окраска цветов представляет собой очень сгущённые тёмно-фиолетовые и тёмно-красные цвета.

     Не  менее ценным свойством, чем запах  цветов, является их махровость, представляющая собой уклонение цветков от своего нормального развития.

     Под махровостью следует понимать превращение  тычинок, а часто и пестиков, —  в лепестки. В результате в цветках  отсутствуют и - тычинки и пестик (махровый левкой, клубневая бегония), или имеются только тычинки при  отсутствии пестика (махровые петунии), или нет тычинок, но есть вполне развитой пестик (махровые тюльпаны).

     Некоторые растения раскрывают свои цветы в  определенное время дня и закрывают  их при солнечном освещении или  ночью. Табак, ночная красавица, энотера  открывают свои цветы к вечеру, а утром на день их закрывают. Наоборот, портулак открывает свои цветы только при солнечном освещении. На этом свойстве основан подбор растений, образующих так называемые цветочные  часы: растения в таком подборе  открывают свои цветы последовательно  в течение целых суток. 

 

     

     4. Размножение у цветков 

     Когда любуешься цветком, не следует забывать, что эта красота имеет практическое значение. Она служит для размножения, так как разными признаками цветка растение желает добиться главного результата – оставить  потомство.

    Разделение  полов у растений — одно из приспособлений, препятствующих самоопылению растений.

     Различают два вида опыления:

     -перекрёстное опыление — перенос пыльцы между цветками разных особей;

     -самоопыление — перенос пыльцы в пределах данного цветка или данной особи.

     С помощью перекрёстного опыления осуществляется обмен генами; оно  определяет целостность вида. Самоопыление по сравнению с перекрёстным опылением  вторично, оно вызвано условиями  среды, неблагоприятными для перекрестного  опыления и играет страхующую функцию, но с точки зрения эволюции является тупиковым путём развития.

     Двудомность — основной способ современных растений не допустить самоопыления; женские и мужские цветки в этом случае находятся на разных особях («в двух домах»). Этот способ эффективен, но половина популяции в этом случае не даёт семян. К двудомным растениям относятся: ива, крапива двудомная, лавр, облепиха, омела, осина, спаржа, тополь.

     Однодомность — женские и мужские цветки находятся на одной особи («в одном доме»). Чаще встречается у ветроопыляемых растений. Однодомность устраняет автогамию (опыление рыльца пыльцой того же цветка), но не предохраняет от гейтоногамии (опыления рыльца пыльцой других цветов той же особи). К однодомным растениям относятся: арбуз, берёза, бук, грецкий орех, дуб, кукуруза, лещина, лимонник, огурец, ольха, тыква, хлебное дерево.

     Имеются также и другие типы распределения  полов:

     -андромоноэция — мужские и обоеполые цветки находятся на одной и той же особи;

     -гиномоноэция — женские и обоеполые цветки находятся на одной и той же особи;

     -андродиэция — мужские и обоеполые цветки находятся на разных особях;

     -гинодиэция — женские и обоеполые цветки находятся на разных особях;

     -триэция, или трёхдомность — обоеполые, женские и мужские цветки находятся на разных особях.

     Примерно  у 75 % видов цветковых растений цветки обоеполы (гермафродитны); и лишь около 25 % видов цветковых растений имеют раздельнополые цветки.

     Отдельные особи некоторых двудомных растений, например конопли, при определенных стрессовых условиях могут произвести цветки обоих полов, то есть стать  однодомными.

     Широкое распространение и разнообразие строения цветковых растений обусловлено  приобретением ими в процессе эволюции ряда прогрессивных черт: наличие цветка - органа, совмещающего функции полового и бесполого  размножения; образование в составе  цветка завязи, заключающей в себе семязачатки и предохраняющей их от действия неблагоприятных условий  среды.

     В цветке находятся главные его части — пестик (женский орган цветка) и тычинки (мужские органы), расположенные вокруг пестика. Пестик состоит из расширенной полой нижней части, называемой завязью, вытянутого столбика, который оканчивается расширением — рыльцем. В глубине завязи цветка развивается плод. Тычинка состоит из тонкой тычиночной нити и пыльника (пыльцевой мешочек), находящегося на верху тычинки. В пыльнике образуется пыльца. Когда она созреет, пыльники раскрываются и пыльцевые зерна переносятся на липкую поверхность рыльца пестика. Этот процесс называется опылением. Попавшая на рыльце пестика пыльца прорастает до полости завязи, в которой мужские и женские половые клетки сливаются, в результате происходит оплодотворение и зарождение плода.

     В зависимости от способа переноса пыльцы растение подразделяют на ветроопыляемые (анемофильные) и насекомоопыляемые (энтомофильные). В первом случае пыльца с одних растений на другие переносится ветром, во втором — насекомыми, посещающими цветки ради сбора нектара и пыльцы. Наряду с этим энтомофильные растения привлекают насекомых также ароматом цветков, их яркой окраской и формой соцветия. К числу ветроопыляемых относятся примерно 20%, а насекомоопыляемых около 80%.

     Когда пыльца попадает с тычинок на рыльце пестиков своего же цветка, происходит самоопыление. Перенос пыльцы с пыльников  одного растения на рыльце пестиков цветков  другого растения того же вида называется перекрестным опылением.

     Переломным  моментом в истории развития половой  теории цветка явились труды великого шведского естествоиспытателя Карла  Линнея (1707–1778).

     Шпренгель (1750-1816 гг.) выпустил в свет труд, названный им «Открытая тайна природы в строении и опылении цветов».

     Заслуги Христиана Конрада Шпренгеля  не ограничились открытием только общего факта участия насекомых в  оплодотворении цветков – он открыл и те условия, которые препятствуют самоопылению обоеполых цветков.

     Для большинства цветковых типично  перекрестное опыление – перенос  пыльцы ветром, насекомыми, птицами  с одного растения на другое

     Новую страницу в историю изучения процесса оплодотворения у высших цветковых  растений открыли классические исследования Сергея Гавриловича Навашина (1857–1930). В 1898 г. Навашин открыл, что в момент оплодотворения из пыльцевой трубочки, прильнувшей к семяпочке, выскальзывают не одно, а два мужских ядра, проникающих затем в семяпочку. Одно из этих ядер сливается, как уже ранее было известно, с яйцевой клеткой. Из продукта их слияния начинается развитие зародыша семени. Второе мужское ядро сливается с вторичным ядром зародышевого мешка, продукт их слияния также развивается путем повторных делений, в результате чего вся свободная часть зародышевого мешка заполняется паренхиматической тканью (эндоспермом), служащей для отложения в молодых созревающих семенах запасных питательных веществ, которыми будет питаться зародыш при прорастании. Таким образом, С.Г. Навашини доказал, что эндосперм и самый зародыш возникают в результате особого акта оплодотворения, причем оба эти акта совершаются одновременно в одном и том же зародышевом мешке. Открытие профессора Навашина сделало понятным многие особенности в строении семян растений, до тех пор казавшиеся совершенно необъяснимыми.

     

     Рис.4. Оплодотворение цветка

     Через полгода после Навашина и независимо от него явление двойного оплодотворения у высших цветковых растений открыл французский ботаник Л.Гиньяр.

     Так был снят покров тайны с наиболее важного момента полового процесса у высших растений – процесса оплодотворения. После долгих тысячелетних научных  исканий, достижений, побед и поражений  вопрос о половом процессе, совершающемся  в цветке, был, наконец, решен.

     Подведем  итог. Что происходит в цветке при оплодотворении?

     Из  завязи цветка плод, а из семяпочек  семена образуются после того, как  произойдет опыление и оплодотворение. Пыльца, попавшая на рыльце пестика  в результате опыления, удерживается на нем, так как его покровы  имеют неровности и выступы, а  на поверхности рыльца выделяется липкая жидкость. Форма и размеры пыльцы у разных растений неодинаковы. Каждая пылинка состоит из двух клеток: большой и маленькой. На рыльце пестика  пыльца прорастает. Из большой клетки образуется длинная пыльцевая трубка, которая по тканям столбика дорастает  до завязи и далее до семяпочки. Из маленькой клетки к этому моменту  образуются два спермия, которые  спускаются в пыльцевую трубку.