|
|
|
Цветок – орган семенного размножения покрытосеменных (цветковых) растений. Он представляет собой видоизмененный, укороченный, спороносный побег с ограниченным ростом. Цветком обычно заканчивается главный или боковой побег. В цветке происходит ряд сложных процессов, в результате которых образуются семена и плоды.
Часть стебля, несущую цветок, называют цветоножкой. Нередко цветоножка едва заметна или отсутствует. Такие цветки называют сидячими (подорожник). Цветоножка продолжается в цветоложе – расширенную часть, на которой расположены все части цветка. На цветоложе расположены листочки околоцветника (чашелистики и лепестки), пестик и тычинки. Цветоложе может быть плоским (пион), выпуклым (малина), вогнутым (шиповник).
Совокупность чашелистиков образует чашечку. Чашелистики обычно зеленые, свободные (раздельнолистная чашечка) или срастаются (сростнолистная чашечка), например, у бобовых, пасленовых. По происхождению чашелистики в большинстве случаев – это видоизменившиеся верхушечные листья. Они защищают внутренние части цветка, особенно в состоянии бутона.
Совокупность лепестков образует венчик. Лепестки имеют разную окраску в зависимости от наличия в них разных пигментов. Они также могут быть свободными (раздельнолепестной венчик) или срастаться (сростнолепестной венчик), например, у колокольчиков, пасленовых. У ряда растений лепестки произошли от тычинок, у других – от листьев, так же как и чашелистики. Функция лепестков – привлечение опылителей.
Чашечка и венчик вместе образуют околоцветник.
Околоцветник может быть:
а) двойной. Есть чашечка и венчик. Чашелистики сильно отличаются от лепестков (яблоня, шиповник, горох и др.);
б) простой. Все его листочки более или менее одинаковы. При яркой окраске листочков околоцветник похож на венчик и называется венчиковидным (ландыш, тюльпан). Если листочки зеленые, простой околоцветник напоминает чашечку и называется чашечковидным (свекла);
в) отсутствует. Нет ни чашечки, ни венчика, цветки голые (ива, тополь, ясень).
Листочки околоцветника могут располагаться так, что через него можно провести несколько плоскостей симметрии (цветки капусты, редьки и др.). Такие цветки называют правильными, или актиноморфными. Цветки, через которые можно провести одну плоскость симметрии (цветки гороха, шалфея), называют неправильными, или зигоморфными. Если через цветок нельзя провести ни одной плоскости симметрии, то его называют асимметричным.
Околоцветник – стерильная часть цветка, т.е. он не принимает непосредственного участия в процессе размножения. Его функция – защита и привлечение опылителей.
Главные части цветка – пестик и тычинки.
В центре цветка находится пестик – женская часть цветка. Чаще всего пестик один (вишня, слива), но может быть и несколько пестиков (малина, шиповник). Пестик состоит из верхней расширенной части – рыльца, на которое попадает пыльца при опылении, столбика и завязи. В завязи находится семяпочка, или семязачаток. В семязачатке созревает яйцеклетка. Закрытое расположение семязачатка в завязи отличает покрытосеменные растения от голосеменных, у которых семязачаток лежит открыто на чешуйках шишек. Завязь бывает верхняя, средняя, нижняя (находится под околоцветником). Завязь может иметь один или несколько семязачатков, из которых после опыления и оплодотворения развиваются одно или несколько семян, а из завязи образуется плод.
Пестик окружен тычинками. Их обычно много. Тычинка – мужская часть цветка. Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. Пыльник состоит из двух половинок. В пыльниках созревает пыльца. Пыльца – это много микроскопических пылинок, или пыльцевых зерен. В каждом пыльцевом зерне созревают мужские половые клетки – спермии (в отличие от сперматозоидов спермии неподвижны, т.к. не имеют жгутиков).
В зависимости от наличия в цветке пестиков и тычинок различают три основных типа цветков.
а) пестичные, или женские, имеют только пестики (огурец, тополь);б) тычиночные, или мужские, имеют только тычинки (огурец, тополь).
Растения с раздельнополыми цветками могут быть:
Соцветия – это группа цветков, расположенных на одном цветочном стебле (цветоножке) в определенном порядке. Соцветия бывают простые и сложные (на главной оси располагаются простые соцветия). Соцветия являются приспособлением к опылению.
Простые соцветия: кисть (черемуха, ландыш, люпин, белая акация, капуста, горошек мышиный), колос (подорожник, ятрышник), початок (калла, аир болотный, белокрыльник, кукуруза), головка (клевер), зонтик (первоцвет, примула, яблоня, вишня, лук, чеснок), корзинка (сложноцветные, щиток (груша).
Сложные соцветия: сложная кисть, или метелка (овес, мятлик, сирень, кукуруза, полынь, виноград), сложный колос (пшеница, рожь, рис, пырей), сложный зонтик (зонтичные –укроп, морковь и др.).
Это перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика. В природе встречается два типа опыления: самоопыление и перекрестное опыление. Самоопыление – это опыление в пределах одного цветка или растения. Самоопыление всегда происходит у растений, образующих нераскрывающиеся цветки (картофель, хлопчатник, лен, горох, фасоль, арахис, рожь, пшеница, ячмень, овес, фиалки), иногда встречается в раскрывающихся цветках.
Если перенос пыльцы осуществляется между цветками разных растений, то это перекрестное опыление. Этот тип опыления у цветковых растений является основным. Перекрестное опыление осуществляется разными способами: насекомыми, птицами, летучими мышами, ветром, водой.
В процессе эволюции у растений выработались различные приспособления, облегчающие опыление. Так, у насекомоопыляемых растений (75% растений) цветки крупные, с ярко окрашенными лепестками или собраны в соцветия, имеют запах, вырабатывают нектар, пыльца на наружней оболочке имеет выросты для прикрепления. У ветроопыляемых растений (10% растений) цветки мелкие, невзрачные, часто без околоцветника, собраны в соцветия, легко раскачиваемые ветром (метелка, сережка), пыльца гладкая, мелкая, легкая, сухая, ее образуется много, рыльце пестика перистое. Ветроопыляемые растения растут большими массивами (береза, крапива).
Биологическая целесообразность перекрестного опыления, увеличивающего генетическое разнообразие внутри вида, обусловила появление различных приспособлений против самоопыления. Наиболее эффективна двудомность растений. Кроме этого: не одновременность созревания пестиков и тычинок; самонесовместимость, когда пыльца не прорастает на рыльце пестика своего цветка; недоразвитие или дегенерация женской или мужской части цветка, при этом цветок функционирует как однополый.
Однако самоопыление служит резервным способом опыления при неблагоприятных условиях (дождливое лето и т.п.). Кроме того, самоопылеиие у перекрестников позволяет закрепить удачные комбинации скрещивания. В целом самоопыление чаще встречается у однолетних, чем у многолетних растений.
Искусственное опыление производится человеком для повышения урожайности (в теплицах, в безветренную погоду) и для выведения новых сортов растений в селекции (скрещивание).
После опыления в цветке происходит самый важный процесс - оплодотворение.
В жизненном цикле цветковых растений (как и всех растений) существует чередование бесполого и полового поколений. Цветковое растение – спорофит, значит на нем должны образовываться споры. Органы спорообразования называются спорангии. У цветковых растений это микроспорангии, образующие мелкие мужские микроспоры, и мегаспорангии (макроспорангии), образующие крупные женские мегаспоры (макроспоры).
Пыльник тычинок состоит из двух частей, в каждой из которых по две пыльцевых камеры, т.е. в каждом пыльнике четыре пыльцевых камеры. Пыльцевая камера – это и есть микроспорангий, где в результате мейоза образуются многочисленные гаплоидные микроспоры. Микроспоры здесь же «прорастают» и дают половое поколение – гаметофит. При этом каждая микроспора делится один раз митотически и превращается в две гаплоидные клетки – вегетативную и генеративную. Эти две клетки находятся под общей оболочкой и называются пыльцевым зерном, или пылинкой. Пыльцевое зерно – это и есть сильно редуцированный мужской гаметофит. У однодольных растений генеративная клетка делится на 2 спермия в пыльнике, у двудольных – позже, после попадания пыльцы на рыльце пестика.
После опыления пыльцевое зерно начинает прорастать, т.е. вегетативная клетка развивается в пыльцевую трубку, которая растет в столбике пестика по направлению к семязачатку, находящемуся в завязи. Семязачаток – это мегаспорангий, где формируются четыре гаплоидные мегаспоры. Три из них отмирают, одна развивается в женский гаметофит. При этом она делится три раза и превращается в восьмиядерный зародышевый мешок - это и есть женский гаметофит. Около пыльцевхода семязачатка находятся три клетки, одна из которых становится яйцеклеткой, две другие – клетки-спутницы (вокруг ядер в зародышевом мешке концентрируется цитоплазма, возникают голые, т.е. без оболочек, клетки). На противоположном конце зародышевого мешка находятся три клетки-антиподы. В центре зародышевого мешка две клетки сливаются в одну центральную диплоидную клетку. После попадания спермиев в зародышевый мешок через пыльцевход один спермий сливается с гаплоидной яйцеклеткой в диплоидную зиготу, второй спермий сливается с центральной клеткой в триплоидную клетку. Из зиготы формируется зародыш, из триплоидной клетки – эндосперм. В оплодотворении у цветковых участвует два спермия, поэтому оно называется двойным. Открыто в 1898 г. русским ботаником С.Г.Навашиным.
После оплодотворения семязачаток превращается в семя, имеющее зародыш, эндосперм и семенную кожуру, в которую превращаются покровы семязачатка. Вся завязь превращается в плод. В образовании плода могут принимать участие и другие части цветка: цветоложе, околоцветник.