Генеративные органы цветковых растений
Цветок – орган семенного размножения высших растений. Это видоизмененный укороченный побег, в котором образуются споры, гаметы; происходит опыление, оплодотворение, развитие семян и плодов.
Цветок заканчивает собой главный или боковые стебли (pис. 39). Часть стебля под цветком, лишенная листьев, называется цветоножкой. Нередко она укорочена или отсутствует. Такие цветки называют сидячими. Цветоножка продолжается в цветоложе, на котором располагаются все части цветка. В центре цветка находится пестик – женская часть цветка. Он состоит из рыльца, столбика и завязи. В завязи находится семяпочка. Закрытое расположение завязи отличает покрытосеменное растение от голосеменного. Пестик окружен тычинками, состоящими из тычиночной нити и пыльника. Каждый пыльник состоит из 4-х пыльцевых мешков (микроспорангий). Тычинки и пестик окружены венчиком, который состоит из лепестков разной окраски. Вокруг лепестков расположены чашелистики зеленого цвета. Лепестки и чашелистики образуют околоцветник. Иногда околоцветник состоит только из лепестков (у лилии, тюльпана) или только из чашелистиков (у березы, злаков). Околоцветник защищает тычинки и пестик, привлекает насекомых, участвует в распространении плодов после оплодотворения, когда он видоизменяется.
Цветки, которые несут и тычинки, и пестики, называются обоеполыми (у вишни). Цветки, у которых имеются только тычинки или только пестики, однополые (у крапивы). Растение, на котором образуются тычиночные (мужские) и пестичные (женские) цветки, называется однодомным (грецкий орех, арбуз). Если мужские цветки располагаются на одном растении, а женские – на другом, то такие растения называются двудомными (тополь).
Число тычинок, пестиков, чашелистиков, лепестков у каждого вида, как правило, постоянно. Поэтому для характеристики цветка часто пользуются формулой цветка – буквенными обозначениями его строения. Чашечка обозначается буквой Ч, лепестки – Л, тычинки – Т, пестик – П. Около каждой буквы цифрами обозначают число этих частей. Например, формула цветка семейства крестоцветных, написанная буквами русского алфавита, выглядит так: Ч4Л4Т2+4П1. Обычно формула записывается буквами латинского алфавита.
В состав цветка входят особые железы – нектарники, образующие сахаристую жидкость – нектар. Его собирают насекомые-опылители (пчелы), нектаром питаются птицы (колибри, цветочницы).
Соцветия – группа цветков, расположенных на одном цветоложе. Различают несколько типов соцветий (pис. 40). Соцветие, в котором от верхушки стебля отходят короткие цветоножки, называется простым зонтиком (яблоня, вишня) Несколько простых зонтиков могут образовывать сложный зонтик (укроп, морковь). Соцветие из цветков, не имеющих цветоножек, называется простым колосом (подорожник). Соцветие, состоящее из нескольких колосков, называют сложным колосом (рожь, ячмень).
Другая группа соцветий возникает из боковых цветоносных побегов. Наиболее простые соцветия этого типа – кисть (ландыш, черемуха). Это отдельные цветки, расположенные на боковых цветоножках, отходящих от одной общей. Из кисти в результате ветвления боковых осей возникает метелка (сирень, овес), ее называют еще сложной кистью. У подсолнечника, василька мелкие цветки расположены на утолщенной части стебля – цветоложе и образуют соцветие – корзинку. У кукурузы соцветие – початок, у березы – сережка, у клевера – головка.
Биологическое значение соцветий у насекомоопыляемых растений в том, что мелкие цветки, на которые расходуется мало пластического материала, собраны в соцветия и хорошо видны насекомым, что ускоряет их опыление. У ветроопыляемых растений соцветия обычно находятся на конце стебля, не прикрыты листьями, что способствует лучшей отдаче и улавливанию пыльцы. Кроме того, соцветие дает значительно большее число семян, что также важно для сохранения и процветания вида.
Опыление. Опылением называют процесс переноса пыльцы с тычинок на пестик. Известны два типа опыления: самоопыление и перекрестное. Самоопыление наблюдается в пределах одного цветка у растений с нераскрывающимися цветками (горох, фасоль, томаты) или у однодольных. Перекрестное опыление – перенос пыльцы с цветка одного растения на пестик цветков другого. Этот тип опыления наиболее распространен. Осуществляется перекрестное опыление разными способами: ветром, насекомыми, водой, птицами, млекопитающими, человеком.
В процессе естественного отбора у растений выработались различные приспособления, облегчающие опыление. Так, у насекомоопыляемых растений крупные с яркими лепестками цветки, имеющие нектар и определенный запах. Пыльца крупная, шероховатая, часто склеенная в комочки (калина, ромашка). Ветроопыляемые растения имеют мелкие, невзрачные цветки. Околоцветник развит плохо или редуцирован, пыльники располагаются на длинных тычиночных нитях. Цветут до распускания листьев. Растут большими массивами. Продуцируют огромное количество мелкой, легкой, гладкой пыльцы (береза, крапива, кукуруза). У водных растений пыльца распространяется в толще воды (болотник) или на ее поверхности (элодея, валлиснерия).
В растениеводстве большое значение имеет искусственное опыление для получения новых сортов или повышения урожайности культурных растений. Однако перекрестное опыление предпочтительнее, т. к. происходит увеличение генетического разнообразия внутри вида за счет соединения гамет с различными наследственными задатками. У некоторых растений в процессе эволюции возникли приспособления, предотвращающие самоопыление: двудомность, самонесовместимость (пыльца на рыльце пестика того же растения не прорастает); неодновременное созревание пыльников и пестиков; недоразвитие мужской или женской части цветка (цветок функционирует как однополый). Однако самоопыление служит резервным способом опыления в тех случаях, когда из-за неблагоприятных условий перекрестное опыление не произошло. Самоопыление чаще наблюдается у однолетних растений.
Оплодотворение (pис. 41). После попадания на пестик пыльцы начинается ее прорастание. Из вегетативной клетки развивается пыльцевая трубка, по которой продвигаются два спермия. Пыльцевая трубка проникает в зародышевый мешок через пыльцевход, где оболочка ее растворяется. Один спермий сливается с гаплоидной яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу, из которой образуется зародыш; другой – с диплоидной клеткой, образуя триплоидную центральную клетку, из которой развивается питательная ткань – эндосперм. Этот процесс, открытый в 1898 году С. Г. Навашиным, называется двойным оплодотворением.
