Размножение цветковых растений

Встречающееся в мире необычайное многообразие цветков, окрашенных во все цвета радуги, ароматных и исключительно разнообразных по форме, - существенная часть общего арсенала средств растительного царства, которые предназначены для семенного размножения (хотя многие растения могут размножаться и вегетативным способом). Вегетативное размножение [9] осуществляется простым почкованием, а также с помощью выводковых почек, корневищ (подземных стеблей) или клубней (утолщенных частей корней и стеблей).

Растения могут размножаться и вегетативным путем. У земляники [А] для этой цели служат ползучие побеги - усы, у озерного рогоза [Б]-утолщенные подземные стеб ли, или корневища, а у дикого лука [В]- побеги, образующиеся в соцветиях

Кроме того, у так называемых апомиктичных видов, одуванчика например, зародыши могут образовываться без слияния половых клеток. Половое воспроизведение осуществляется с помощью специализированных органов, в которых мужская половая клетка сливается с женской. В результате появляется новое растение, сочетающее признаки обоих родителей.

Половое воспроизведение. У цветковых растений мужские и женские половые клетки могут возникнуть в одном цветке (так называемые обоеполые цветки), в разных цветках одного растения (однодомного) или на разных растениях (двудомные). Дифференцировка мужских и женских цветков происходит в процессе формирования бутона и развития всех частей цветка. Женская часть цветка (пестик) состоит из завязи, в которой находятся семяпочки (семезачатки), и рыльца, расположенного обычно на вершине столбика той или иной длины. Мужские части представлены тычинками, состоящими из пыльников, образующих пыльцевые зерна, и тычиночных нитей. Большинство пыльцевых зерен переносится ветром или различными животными, обычно насекомыми, на рыльце пестика. После оплодотворения развивается зародыш, дающий впоследствии начало новому растению [4].

При созревании цветка формируются пыльцевое зерно [1] и семяпочки [2]. Ядро мегаспоры в семяпочке [3] делится [4, 5], образуя зародышевый мешок [6] с восемью ядрами. Попав на рыльце [7], пыльца образует трубку [8], по которой спускаются мужские гаметы (спермин). Достигнув зародышевого мешка [9]. один спермий сливается с яйцеклеткой [10], а ядро другого - с полярным ядром [11]. Зародыш [12] развивается внутри эндосперма [13]

Пыльцевые зерна, не видимые поодиночке невооруженным глазом, могут быть обнаружены в массе («пыльца»), если потрясти зрелые тычинки. Если же рассматривать пыльцу под микроскопом, видно, что пыльцевые зерна разных растений различаются по величине и форме. Электронный микроскоп позволяет увидеть, что их наружная поверхность испещрена бороздками и гребнями. У многих цветковых растений существует полное соответствие между формой пыльцевых зерен и поверхностными клетками рыльца, что способствует успешному опылению.

Эволюция цветков. У растении с невзрачными цветками однодольные пыльца переносится из пыльников на рыльца с помощью ветра. Ветроопыление свойственно многим деревьям, и их цветки часто собраны в соцветия-сережки. Пыльца производится в огромных количествах, так что при раскачивании сережек ветром вокруг них образуется облачко пыльцы; это увеличивает вероятность попадания пыльцевых зерен на рыльца расположенных поблизости женских цветков того же вида. Однако наиболее полный диапазон приспособлений можно наблюдать у цветков, опыляемых животными [1]. Перенос пыльцы животными повышает эффективность опыления, но, чтобы это случилось, цветок должен привлечь опылителя-насекомое или иное животное.

Растения приспособились к разным способам опыления. Их цветки могут быть простыми, неспециализированными [А] или приспособленными к опылению пчелами [Б], колибри [В], ветром [Г]

Изучение зрения пчел и других насекомых показало, что они особенно восприимчивы к определенному цвету. Лепестки цветков-это видоизмененные листья. У ветроопыляемых растений они мелкие и в большинстве своем имеют зеленую окраску. У цветков же, опыляемых насекомыми, лепестки обычно крупные и хорошо заметны, а характерный для листьев зеленый пигмент заменен пигментами другой окраски. Желтая и белая-это примитивные варианты окраски и встречаются у просто устроенных цветков, тогда как красная, фиолетовая и голубая-у цветков более сложно устроенных. Оранжевая окраска встречается в природе довольно редко, а совершенно черная вообще не известна, хотя у некоторых искусственно выращиваемых цветов, например тюльпанов, «черные» лепестки бывают.

Форма цветков и их запах. Как правило, сложная форма цветков вырабатывается в результате тесных взаимоотношений растения и насекомого-опылителя [8]. В каждом опыляемом насекомыми цветке специальные железы вырабатывают нектар и пахучие вещества, служащие для привлечения насекомых [2]. Лепестки некоторых цветков несут рисунок, наводящий насекомое на источник нектара и одновременно направляющий его к тем частям цветка, которые участвуют в опылении. В просто устроенных цветках с широко открытым околоцветником нектар помещается обычно у основания лепестков, поэтому их могут опылять любые насекомые. У многих специализированных цветков околоцветник образует трубку, из которой достать нектар могут лишь насекомые определенных видов или даже только одного вида, и с их тела пыльца просто «стирается» рыльцем.

Ягоды, пыльца и нектар составляют основу питания некоторых птиц и мелких млекопитающих, что приводит нередко к развитию сложных взаимоотношений между растениями и животными.

Так, в Австралии попугаи [1] и попугайчики [2], прыгая по ветвям эвкалиптов в поисках плодов, встряхивают их цветки [3].

Высыпающаяся пыльца попадает на перья птиц (или захватывается их языком) и переносится на другие деревья. Медососы [4] с длинным изогнутым клювом и поссумы-медоеды [5] с узкой мордой и длинным языком хорошо приспособлены к питанию нектаром цветков Banksia [6-9]. А поссум-пигмей [10] переносит пыльцу на вибриссах и шерсти

Как только покрывала [1] цветка аронника пятнистого (Arum maculatum) [А] развернутся [Б], обнажившийся початок [2] нагревается и начинает испускать запах тухлого мяса, привлекая галлиц. Насекомые забираются внутрь и опыляют женские цветки, но не могут выбраться обратно из-за кольца волосков [В]. Ища выход, галлицы пачкаются пыльцой из мужских цветков и вылетают, лишь когда волоски увядают [Г]

Самый сложный механизм опыления у орхидей, цветки которых часто имеют вид, окраску и запах, имитирующие насекомое, у некоторых листочки околоцветника даже покрыты волосками [3]. Специализированы и цветки с венчиком в виде длинной трубки; добраться до нектара могут бабочки с длинным хоботком, птицы с длинным загнутым клювом [1] или некоторые летучие мыши.

После оплодотворения лепестки и тычинки увядают, а завязь развивается в плод, содержащий семена. Существует множество приспособлений к распространению семян, включая крылышки, парашютики [5], даже «взрывные» устройства [7], рассчитанные на широкий разнос семян, а значит, и освоение растениями новых территорий.

Пчела заползает в цветок ятрышника пятнистого [А] с комочком пыльцы (поллинием), прикрепившемся к ней на другом цветке. Пятясь, она оставляет поллиний на рыльце пестика. А к ее спинке прилипает новый поллиний [Б-Ж]

Плоды некоторых растений приспособлены для расселения ветром. Порывы ветра могут сорвать крылатки клена [А], отнести далеко парашютирующие семянки козлобородника [Б].

После опыления цветка лепестки вянут и опадают, обнажая созревающий плод. У представителей семейства гераниевых плод разделен на 5 односеменных частей, каждая из них держится на ножке [1], которая прикреплена к центральному столбику [А]. По созревании семян наружные клетки ножек при подсыхании сокращаются, что вызывает «отпрыгивание» долек плода в стороны [Б], иногда на несколько метров.