Цветение и опыление растений

Цветки на побеге располагаются поодиночке или группами. Однако немногие растения имеют одиночно расположенные на концах побегов (маки, тюльпаны) или на стволах и ветвях (гледичия каспийская) крупные яркие цветки. У подавляющего большинства растений цветки собраны в группы, называемыми соцветиями.

Соцветия — это побег или система видоизменённых побегов, несущих цветки. Количество цветков в соцветии сильно вальирует — от 1−3 (у гороха) до 600 000 (у некоторых пальм). Размеры соцветий также очень различны: от 2−3мм до 5 м в диаметре.

Соцветия бывают простыми и сложными Простые соцветия имеют одну ось, на которой на цветоножках или без них располагаются цветки. У сложных соцветий от главной оси отходят оси второго порядка (боковые), с расположенными на них цветками.

В природе наиболее распространены следующие типы соцветий:

Кисть — соцветие, в котором многочисленные цветки прикрепляются к оси при помощи цветоножек (черёмуха, ландыш);

Простой колос — сидячие цветки располагаются на длинной оси (подорожник);

Початок — в отличие от простого колоса имеет сильно утолщённую ось (кукуруза);

Головка — имеет укороченную и утолщённую ось, а цветки располагаются на коротких цветоножках или сидячие (клевер);

Корзинка — многочисленные мелкие сидячие цветки располагаются на утолщённом расширенном цветоложе (подсолнечник, ромашка);

Простой зонтик — цветки с одинаковой длиной цветоножки отходят от одной точки оси (вишня);

Щиток — цветки расположены почти в одной плоскости, а цветоножки имеют различную длину и отходят от оси из разных точек (груша).

Сложные соцветия состоят из простых, расположенных на главной оси. По общему плану строения они сходны с простыми соцветиями и носят одноимённые с ними названия — сложная кисть, сложный колос, сложный зонтик, сложный щиток. Сложная кисть у таких злаков, как овёс, мятлик, — называется метёлкой.

Возникновение соцветий имеет важное биологическое значение, поскольку обеспечивает большую вероятность опыления; маленькие, часто невзрачные цветки в группах становятся более заметными для насекомых-опылителей. У ветроопыляемых растений в соцветиях, находящихся обычно на концах ветвей и не прикрытых листьями, лучше происходит отдача и улавливание пыльцы, разносимой воздушными потоками.

Опыление — это перенос пыльцы из пыльников тычинок на рыльце пестика. Различают два типа опыления: самоопыление и перекрёстное опыление. При самоопылении пыльцевые зёрна переносятся на рыльце пестика того же цветка (горох, тюльпан). У перекрёстноопыляющихся растений осуществляется перенос пыльцы из тычинок цветков одного растения на рыльце пестика другого.

Наиболее часто перекрёстное опыление осуществляется насекомыми и значительно реже — ветром (берёза, осоки), птицами, водой (водные растения).

В процессе длительной эволюции приспособление цветка к опылению насекомыми привело к формированию ярких, хорошо заметных, часто с приятным запахом цветков с нектарниками, вырабатывающими сладкую сахаристую жидкость. Кроме того, у таких растений образуется много пыльцы, которая служит кормом для ряда насекомых. Привлечённые яркой окраской или запахом цветка, насекомые, извлекая нектар из глубины цветка, касаются липкой или шероховатой поверхности пыльцевых зёрен, которые прилипают к их телу. Перелетев на другой цветок, насекомое переносит часть пыльцы на рыльце пестика.

У некоторых растений цветки приспособлены к опылению определёнными насекомыми. Так, цветки душистого табака опыляются только ночными бабочками, клевер ползучий — пчёлами, клевер луговой — шмелями.

У цветков ветроопыляемых растений околоцветник отсутствует или плохо развит и не препятствует движению ветра; тычинки длинные, свисающие; пыльца сухая и мелкая, образуется в большом количестве; рыльца пестиков длинные, часто перистые. Большинство ветроопыляемых растений цветёт до появления листьев, что облегчает опыление.

При перекрёстном опылении, в отличие от самоопыления, у растений повышается уровень гетерозиготности потомства, что позволяет ему легче адаптироваться к постоянному изменению условий среды.

В то же время самоопыление имеет одно существенное преимущество в сравнении с перекрёстным: оно не зависит от погодных условий и посредников, поэтому осуществляется при любых условиях.

Оплодотворение. Попав на рыльце пестика, пыльцевое зерно начинает прорастать (рис.). Из вегетативной клетки развивается длинная пыльцевая трубка (её рост стимулируют ауксины пестика), которая по тканям столбика дорастает до завязи и далее до семязачатка. Из генеративной клетки к этому моменту образуется два спермия, которые спускаются в пыльцевую трубку.

Пыльцевая трубка входит в семяпочку через пыльцевход, её ядро дегенерирует, а кончик трубки разрывается, освобождая мужские гаметы. Спермии проникают в зародышевый мешок.

Один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку с образованием зиготы. Из диплоидной зиготы формируется зародыш нового растительного организма. Второй спермий сливается с центральным диплоидным ядром или с двумя полярными ядрами, образуя триплоидную клетку, из которой в последствии возникает питательная ткань — эндосперм. В его клетках содержится запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша растения.

Слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого с полярными ядрами — двойное оплодотворение — представляет собой уникальную особенность покрытосеменных. Такой способ оплодотворения был открыт в 1898 г. русским цитологом и эмбриологом С. Г. Навашиным.

После оплодотворения семяпочка разрастается и превращается в семя, а в результате разрастания завязи пестика формируется плод. Стенки завязи становятся стенкой плода — околоплодником, в нутрии которого находятся семена.

Благодаря двойному оплодотворению, происходит быстрое образование питательной ткани. Двойное оплодотворение ускоряет весь процесс формирования семяпочки и семени.