Генеративные органы и размножение цветковых растений

На этой странице вы узнаете

• Как выглядит пыльца под микроскопом? 
• Как у бешеного огурца получается «плеваться» семенами?
• Почему тополиный пух такой «летучий» и зачем?

Незабудки, ромашки, розы, нарциссы и тюльпаны — читая этот ряд слов, сразу представляются красивые ароматные цветы, традиционное украшение большинства праздников. Удивительное рядом: «березовые сережки» — это тоже цветы, точнее даже, соцветия. А крылатки — те мелкие штучки, которые сыплются с березы в конце лета — это березовые плоды. Еще больше интересного, а главное, полезного о цветах и плодах ждет вас в этой статье.

Генеративные органы цветковых

Генеративные органы – структуры, участвующие в размножении.

К генеративным органам покрытосеменных растений относятся цветок, плод и семя. Цветок и плод защищают зародыш, “покрывая” его, именно за счет этого растения получили такое название  — Цветковые или Покрытосеменные.

Мужские цветки имеют тычинки, женские – пестики. 

Пестики и тычинки – это генеративные органы покрытосеменных. Пестик состоит из завязи, столбика и рыльца. Тычинка – из тычиночной нити и пыльника.

Пестики и тычинки могут находиться в одном цветке. Такие растения называют обоеполыми. Соответственно, если в цветке есть только пестики или только тычинки, то он будет называться однополым.

Если пестики и тычинки находятся в разных цветках, но на одном и том же растении, его будут называть однодомным, если же на разных растениях — двудомными.

Помимо непосредственно генеративных органов в цветке присутствуют и другие структуры:

• лепестки за счет яркого цвета служат для облегчения опыления (у насекомоопыляемых растений они привлекают опылителей); 
• околоцветник защищает цветок от механических воздействий; 
• цветоножка прикрепляет его с побегу.

Все эти структуры играют незаменимую роль в процессе размножения покрытосеменных растений.

Опыление

Это очень важный этап в процессе размножения цветковых растений. Благодаря ему позднее происходит оплодотворение, о котором мы поговорим в следующем разделе. 

Опыление – процесс переноса пыльцы на рыльце пестика.

Пыльца – это множество пыльцевых зёрен, которые представляют мужские гаметофиты растений. 

Как выглядит пыльца под микроскопом?  У пыльцевых зерен настолько маленький размер, что мы не сможем увидеть их невооруженным глазом. Как же тогда мы замечаем пыльцу на крупных растениях и лапках насекомых? Секрет в том, что зерна пыльцы собраны вместе в очень большом количестве.  Под микроскопом можно увидеть все невероятное разнообразие пыльцы по размеру, форме и текстуре. Посмотрим на это уникальное вещество при разных освещениях:

• 

• 

• 

• 

Виды опыления

1. Самоопыление. Названо так, потому что цветок «опыляет сам себя».

Самоопыление часто происходит в закрытом бутоне. При этом важно, чтобы тычинки были длиннее пестика. Иначе пыльца из них просто осыпется в цветок и не попадет на рыльце пестика – и оплодотворение не произойдет.

2. Перекрёстное опыление 

Пыльца одного цветка переносится на другой цветок. При этом оба цветка могут быть на одном растении. Процесс может осуществляться животными (например, насекомыми и птицами) или ветром, водой.

Цветковые растения хорошо приспособились к опылению ветром или животными. В результате дивергенции у них сформировались признаки, по которым можно отличить ветроопыляемое растение от насекомоопыляемого.

Дивергенция – эволюционный процесс, приводящий к расхождению признаков в пределах группы родственных организмов.

Признаки ветроопыляемых растений:

1. Цветки мелкие и невзрачные. Ветроопыляемым растениям нет необходимости приманивать опылителей яркой окраской цветка, запахом или размером. Поэтому они не тратят энергию на синтез пигментов и вязких веществ, которые пригодились бы насекомоопыляемым растениям.

2. В соцветиях обычно большое количество цветков, которые вырабатывают много пыльцы. 

3. Легкая сухая пыльца лучше переносится ветром.

4. Удлиненные тычиночные нити, которые обычно выносят пыльники за пределы самого цветка, предупреждают столкновение пыльцы с преградой в виде лепестков. 

5. Зацветают ветроопыляемые растения до появления листьев. Это необходимо для того, чтобы пыльца не сталкивалась с листочками, а летела именно на женские цветки.

6. Рассеченные широкие рыльца пестиков хорошо улавливают пыльцу. Чем больше площадь у этих «приемников» пыльцы, тем больше вероятность, что пыльцевые зерна окажутся именно на рыльце пестика.

Примеры ветроопыляемых растений: береза, вяз, дуб, кукуруза, ольха, орешник, осина, просо, пшеница, рожь, тополь, ясень.

В цветках ветроопыляемых растений зачастую образуется гораздо больше пыльцы, чем у насекомоопыляемых растений. Как вы думаете почему? Представьте, если мы будем класть в чай сахар не обычным способом, а бросая с ложки издалека, сколько сахара попадет в место назначения? Мало, большая часть разлетится мимо чашки. Так и с опылением.

У насекомоопыляемых растений пыльца переносится с цветка на цветок точечно, целенаправленно, она крупная, ее немного. У ветроопыляемых растений пыльца частично уносится ветром мимо цветков, прибивается дождем, и только небольшое ее количество попадает в цель. Поэтому ее гораздо больше — чтобы увеличить шанс ее попадания именно на нужные цветки. Подобный вопрос может вам попасться в заданиях, требующих развернутого ответа на ЕГЭ.

Признаки насекомоопыляемых растений:

1. Насекомоопыляемые растения имеют яркоокрашенные лепестки и выделяют пахучие вещества для привлечения опылителей.
   
2. Пыльца достаточно крупная, липкая для удачного прикрепления к телу насекомого.
   
3. В цветках много нектара, что также привлекает опылителей. 

Нектар – вязкий секрет растений, которым питаются многие насекомые.

4. У этих растений процесс цветения наступает после появления листьев. Это позволяет цветкам быть более заметными на однотонном фоне листвы.

5. Цветки или соцветия достаточно большие для того, чтобы на них могли приземлиться даже очень крупные насекомые.

Примеры насекомоопыляемых растений: бузина, вечерница (ночная фиалка) или табак душистый, гвоздика, гиацинт, дрема белая, жимолость, клевер, кукушкин цвет, липа, львиный зев, любка двулистная, лютик, мыльнянка лекарственная, петуния гибридная, подсолнечник.

В заданиях ОГЭ и ЕГЭ различного уровня сложности могут встречаться вопросы, связанные со способами опыления цветковых растений. Например, задание на установление соответствия между особенностями строения цветка и способом его опыления:

А) пестик с пушистым рыльцем	1) ветроопыляемые 2) насекомоопыляемые
Б) в цветках имеются нектарники
В) цветки имеют запах
Г) цветение и опыление происходит до появления листьев
Д) тычинки на длинных тычиночных нитях
Е) яркий крупный венчик

В соответствии с информацией об особенностях строения цветков растений в зависимости от способа их опыления приведенной выше, мы с вами можем с легкостью определить, какие признаки цветка какому способу опыления соответствуют:

Ответ:

А	Б	В	Г	Д	Е
1	2	2	1	1	2

Цикл развития Покрытосеменных

Жизненный цикл цветковых растений практически повторяет цикл голосеменных. О нём можно прочитать в статье «Семенные растения». Однако есть 2 существенных различия:

1. Цветки вместо шишек. 

Именно в этих органах и будут находиться спорангии – материнские клетки микро- и макроспор. Там же образуются зародышевый мешок и пыльцевое зерно (женский и мужской гаметофиты).

2. Триплоидный эндосперм

Во время оплодотворения один спермий оплодотворяет яйцеклетку, а другой – диплоидную центральную клетку зародышевого мешка. В результате получается триплоидный (n + 2n = 3n) эндосперм.

Взрослое цветковое растение представлено спорофитом. 

1. На нём в период полового созревания вырастают цветки. 
2. В них формируются спорангии. 
3. Происходит мейоз, образуются споры. 
4. Женская спора делится митозом и образует зародышевый мешок, мужская – пыльцевое зерно. 

Зародышевый мешок и пыльцевое зерно – гаметофиты семенных растений. 

5. При опылении пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика.
6. Генеративная клетка пыльцевого зерна делится митозом на 2 спермия. 
7. Из вегетативной клетки пыльцевого зерна прорастает пыльцевая трубка. 
8. По пыльцевой трубке спермии попадают в зародышевый мешок, в котором уже сформировались 2 женские гаметы – яйцеклетки. 
9. Происходит оплодотворение, формируется зигота. 
10. Второй спермий оплодотворяет диплоидную центральную клетку зародышевого мешка и образуется триплоидный эндосперм.

Из зиготы путем нескольких митотических делений образуется зародыш семени. Попав в субстрат семечка прорастет в новое взрослое растение — спорофит. Но перед этим растению предстоит не менее важная и ответственная задача — распространить свои семена.

Плоды и распространение семян

Распространение семян — процесс важный не только для одного конкретного растения, а для вида в целом. Цель всего живого на Земле — продолжить существование своего вида, а также по возможности расширить ареал обитания. Поэтому у растений в ходе эволюции образовалось много разных приспособлений для защиты и распространения семян. Но самый главный ароморфоз Покрытосеменных — образование плода. О том, что такое ароморфозы и какие они бывают можно прочитать в статье «Доказательства эволюции живой природы. Результаты эволюции».

Плод – генеративный орган покрытосеменных растений, предназначенный для защиты и распространения семян и образовавшийся из завязи цветка. 

Плод состоит из 

• семени, 
• околоплодника, который образован мякотью и оболочкой (кожицей).

Способы распространения семян

1. Автохория – саморазбрасывание.

При этом околоплодник трескается и выпускает в окружающую среду семена. Так размножается, например, бешеный огурец — растение семейства Тыквенных.

Как у бешеного огурца получается “плеваться” семенами? При созревании бешеный огурец накапливает много воды, которая при избытке начинает давить на стенки огурца. Кожица плода не выдерживает такого давления и разрывается. После этого струя сока с силой выбрасывается из плода вместе с семенами. Со стороны саморазбрасывание бешеного огурца выглядит так, будто он плюётся семенами.

2. Зоохория – распространение семян с помощью животных.

Некоторые плоды животные употребляют в пищу, и семена распространяются потом с фекалиями. Пример – земляника. 

Плоды могут иметь выросты околоплодника, которые прицепляются к шерсти животных и переносятся ими на другие территории. Пример — череда.

3. Анемохория – распространение семян ветром.

Плоды анемохорных растений обычно имеют крыловидные выросты, волоски или хохолки (парашютики) для “парения” по воздуху. Это позволяет перенести семена на большие расстояния. Примеры — клен, одуванчик, тополь.

Почему тополиный пух такой «летучий» и зачем? «Тополиный пух, жара, июль…» — слова, без сомнения, всем известной песни. Для некоторых, к сожалению, это еще и ассоциация с сезонной аллергией… Но, придется потерпеть, ведь это незаменимая часть жизненного цикла тополя. Семена тополя мелкие, продолговатые или продолговато-яйцевидные, черные или черно-бурые, длиной 1—3 мм, при основании имеют пучок многочисленных тонких шелковистых волосков («тополиный пух»). За счет своего малого веса и наличия этих волосков-пушинок семена тополя с легкостью подхватываются ветром и разносятся на большие расстояния.  Так тополь распространяет свои семена как можно дальше, чтобы продолжать существование своего вида.

4. Гидрохория – перенос семян током воды.

Этот способ распространения свойствен растениям, живущим в непосредственной близости от водоёмов. Примеры: кокосовая пальма, ольха, осока, кувшинка.

5. Антропохория – распространение семян человеком. 

Здесь возможны два случая:

• Случайное распространение — когда, например, семечка цепляется за одежду человека, а отваливается от нее совсем в другом месте и там прорастает. Пример: репейник. 
• Направленное распространение — человек собирает семена осенью, а весной сеет их на новое место. Пример: подсолнечник.

Классификация плодов

Цель у всех плодов примерно общая — защитить семена и способствовать их распространению. Но способы достижения этих целей могут отличаться. В связи с этим выделяют разные классификации плодов.

• По количеству семян плоды делятся на односемянные и многосемянные. 
• По составу околоплодника – на сочные и сухие. 

При характеристике того или иного плода учитываются оба эти признака. Поэтому выделяют:

Сухие
Односемянные	Многосемянные
Орех — имеет деревянистый околоплодник.	Боб — семена располагаются на двух створках.
Желудь — имеет жесткий кожистый околоплодник.	Стручок и стручочек — семена располагаются на перегородке между двумя створками.
Семянка — околоплодник не срастается с семенем, но прилегает к нему.	Коробочка — мелкие семена высыпаются через отверстия.
Зерновка — семенная кожура срастается с околоплодником.
Крылатка — имеет выросты для анемохории.
Сочные
Односемянные	Многосемянные
Костянка — твердый внутренний слой околоплодника образует косточку, в которой содержится семя.	Ягода — имеет толстую оболочку, сочную середину, обычно с несколькими плотными семенами внутри.
	Тыквина — плод с сочным внутренним слоем, мясистым средним и твердым наружным, семян много.
	Яблоко — оболочка относительно мягкая, сочная объемная сердцевина, несколько семян.
	Померанец (плод цитрусовых) — очень сочный, с несколькими семенами.

Также существуют сборные (сложные) плоды, которые эволюционно образовались при срастании нескольких простых плодов:

1. Многокостянка состоит из множества костянок. Примеры: малина, ежевика.
2. Многоорешек — из орешков. Примеры: шиповник, земляника.
3. Соплодия — плоды, сохранившие внутри структуру соцветия. Примеры: инжир, ананас. 

Мы с вами уже немного привыкли к тому, что в мире вокруг нас все не просто так. В этой статье мы с вами узнали, что семена одуванчика не просто так летят по ветру в солнечный летний день, а соцветия репейника не просто так цепляются за одежду. Если бы они перестали это делать, то спустя какое-то время, возможно, перестали бы существовать как отдельный вид. Кстати, об этом и других условиях существования видов можно почитать в статье «Вид и его критерии». 

Фактчек

• Цветок – орган, характерный только для покрытосеменных растений. Он содержит тычинки или пестики. 
• Опыление – процесс переноса пыльцы на рыльце пестика (у покрытосеменных) или женскую шишку (у голосеменных). 
• Плод – генеративный орган покрытосеменных растений, предназначенный для защиты и распространения семян и образующийся из завязи цветка. 
• Плод состоит из семени и околоплодника, который образован мякотью и оболочкой (кожицей). 
• По количеству семян плоды делятся на односемянные и многосемянные, а по составу околоплодника – на сочные и сухие.

Проверь себя

Задание 1.
Какой плод характерен для цитрусовых растений?

1. ягода
2. многокостянка
3. померанец
4. соплодие

Задание 2.
Из перечисленных плодов выберите сухой односемянный.

1. многоорешек
2. костянка
3. яблоко
4. орех

Задание 3.
Какое растение относится к автохорным?

1. бешеный огурец
2. кокосовая пальма
3. клён
4. земляника

Задание 4.
Каким способом распространяются семена одуванчика? 

1. автохория
2. анемохория
3. зоохория
4. гидрохория

Задание 5.
Из какой структуры прорастает пыльцевая трубка?

1. генеративная клетка
2. вегетативная клетка
3. зародышевый мешок
4. макроспора

Задание 6.
Что происходит в результате двойного оплодотворения? 

1. вторая пара гамет погибает
2. образуется зигота и гаплоидный эндосперм
3. образуется зигота и триплоидный эндосперм
4. образуется пыльцевое зерно

Ответы: 1. — 3; 2. — 4; 3. — 1; 4. — 2; 5. — 2; 6. — 3.