СЕМЕННОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ. Строение цветка

Цветок — орган семенного размножения, представляет собой укороченный видоизмененный побег с ограниченным ростом 10 . Цветком обычно оканчивается главный или боковой побег. Часть стебля, несущая на себе цветок, т. е. под цветком, называется цветоножкой. Нередко цветоножка едва заметна или отсутствует. Такие цветки называют сидячими.

У некоторых однодольных растений на цветоножке бывает один, у двудольных — два и больше маленьких верхушечных листиков, получивших название прицветников. У цветков многих растений они отсутствуют. Расширенная часть цветка называется цветоложем. Для него характерно наличие слабо выраженных междоузлий.

На узлах цветоложа расположены все части цветка: чашелистики, лепестки, тычинки и пестики. Цветоложе видоизменяется, становится у одних растений плоским, у других выпуклым или различным образом вогнутым. Доказательством стеблевой природы цветоложа являются случаи его прорастания (пролификации), т. е. сильного удлинения оси с образованием над цветком побега или нового цветка.

Чашечка цветка состоит из различного числа обычно зеленых, а иногда другого цвета листочков, расположенных свободно или сросшихся. Их называют чашелистиками. Следовательно, чашечка — это совокупность чашелистиков цветка. По своему происхождению чашелистики в большинстве случаев являются видоизмененными верхушечными листьями. Они защищают части цветка, особенно в состоянии бутона.

Венчик цветка представляет собой совокупность лепестков, окраска которых зависит от наличия различных пигментов — красящих веществ, содержащихся в клетках растений. Лепестки венчика не только защищают пестик и тычинки, но и привлекают насекомых-опылителей.

Лепестки в венчике могут располагаться так, что через него можно провести несколько осей симметрии (цветки капусты, редьки и др.). Их называют правильными. Цветки, в которых можно провести одну ось (цветки гороха, шалфея) или ни одной (цветки канн), называют неправильными.

Размеры, строение и окраска венчиков исключительно разнообразны. Но бывают растения, у которых венчики недоразвиты или отсутствуют, что обычно связано с приспособлением к ветроопылению или самоопылению.

Чашелистики чашечки и лепестки венчика составляют вместе так называемый околоцветник. Когда в цветке имеется чашечка и венчик, то околоцветник называют двойным. Когда в цветке лепестки отсутствуют или когда нет ясно выраженных различий между чашелистиками и лепестками, околоцветник называют простым. Существуют цветки, не имеющие околоцветника, их называют голыми (у ясеня, ивы).

Главные части цветка — тычинки и пестики — произошли из листьев. Доказательством этого может быть превращение тычинок и пестиков в лепестки (в махровых цветках).

Строение тычинки у разных растений различно. Например, тычиночная нить бывает узкоцилиндрической, плоской, короткой и вовсе не развитой. К верхушке тычиночной нити прикреплен пыльник, который состоит из двух продольных половинок. Каждая половина пыльника у большинства растений разделена на два пыльцевых гнезда, или пыльцевых мешка. В них развиваются микроспоры, а затем пыльца, которая представляет собой совокупность пыльцевых зерен, образующихся в пыльниках. Пыльцевое зерно (пылинка) — микроскопическое образование семенных растений, в котором развиваются мужские половые клетки — спермии, необходимые для оплодотворения.

Пестик в цветке бывает один, а иногда их несколько. В последнем случае они свободные или срастаются между собой. Количество пестиков определяют по наличию завязей. Пестик состоит из завязи, в которой находятся семенные зачатки (семяпочки), столбика (одного или нескольких) и рыльца, на котором прорастает попавшая при опылении пыльца. Завязь бывает верхняя (свободная), т. е. прикреплена основанием к цветоложу; средняя — срастается с цветоложем или основаниями остальных частей цветка не до самого верха — и нижняя — находится под цветком, остальные части цветка прикреплены к ее верхушке. В свою очередь, завязь бывает одногнездная, двугнездная и многогнездная. В гнезде может быть одна или много семяпочек, из которых после опыления и оплодотворения развиваются семена, а из завязи образуется плод. Обычно встречаются цветки, в которых есть как тычинки, так и пестики. Такие цветки называют обоеполыми.

Однополыми называются такие цветки, которые имеют только тычинки или только пестики (тычиночные и пестичные цветки). Растения с однополыми цветками делятся на однодомные и двудомные. Например, у кукурузы на верхушечной части расположено соцветие метелка, состоящее из тычиночных цветков, а пестичные цветки расположены в соцветии початок. Так как они находятся на одном растении, их и называют однодомными. К ним относятся орешник, тыква, дуб, береза и др. У конопли — двудомного растения — на одном растении расположены тычиночные цветки, а на другом — пестичные. К двудомным относятся ива, тополь, осина и др.

Нектарники — особые железки в цветках, выделяющие сахаристую жидкость — нектар. Они очень разнообразны по величине и форме, по происхождению и расположению на частях цветка. Добывая нектар, пыльцу, насекомые опыляют цветки. Количество нектара не остается постоянным в течение суток. Например, у липы, глухой крапивы, душицы и др. наибольшее количество нектара выделяется в утренние часы. У фацелии, кипрея и др.— в дневные часы, а у медуницы, чины и др.— вечером.

Соцветия. У многих растений развиваются одиночные цветки. Они располагаются по одному на верхушке побега (верхушечные) или в пазухах листьев (пазушные). У других растений цветки сидят не одиночно, а группируются в определенном порядке на верхушке вегетативных побегов. Такие разветвленные побеги, которые несут на себе цветки, получили название соцветий. Соцветия бывают простые и сложные.

Простые — те, у которых на неразветвленной оси в пазухах прицветников расположено по одному цветку. Например, простой колос у подорожника. У него цветки не имеют цветоножек и расположены на общем цветоносном побеге. У черемухи, ландыша также простое соцветие кисть, у которой на удлиненной оси расположены отдельные цветки.

Сложные — состоят из нескольких простых. Например, соцветие пшеницы, ржи образовано несколькими простыми колосками, и его называют сложный колос. Соцветия моркови, петрушки образованы также несколькими простыми зонтиками, поэтому их называют сложный зонтик. Мелкие цветки, собранные в соцветия, хорошо заметны для насекомых-опылителей, а ветроопыляемые (с длинными тычиночными нитями), качаясь на ветру, рассеивают пыльцу.

Опыление — необходимое условие для процесса оплодотворения. Оно осуществляется путем переноса пыльцы из пыльников на рыльце пестика.

Различают два типа опыления: самоопыление и перекрестное опыление. При самоопылении пыльца переносится в пределах данного цветка или данной особи. Самоопыление происходит различными способами:

• а) когда на рыльце пестика попадает пыльца с тычинок этого же цветка;
• б) когда на рыльца пестика попадает пыльца других цветков той же особи;
• в) когда самоопыление происходит в закрытых, нераспускающихся цветках.

При перекрестном опылении перенос пыльцы осуществляется между цветками разных особей одного вида. Перекрестное опыление осуществляется с помощью ветра, воды, насекомых, птиц и других животных. Цветки насекомоопыляемых растений преимущественно яркой окраски, имеют запах, нектар, липкую пыльцу с выростами. Перекрестному опылению способствует и приспособление, связанное с неодновременным созреванием пыльцы и пестиков в одном цветке.

Цветки, опыляемые птицами (колибри, нектарницы, белоглазки), характеризуются отсутствием запаха, что связано со слаборазвитым у птиц обонянием. Птицеопыляемые цветки растений тропических и внетропических районов имеют яркого цвета околоцветник или прицветные листья (чаще красные, оранжевые, иногда с сочетанием зеленой, желтой и алой расцветки). Нектар у этих цветков водянистый (около 5% сахара), но выделяется его очень много, что и привлекает птиц-опылителей.

У ветроопыляемых растений цветки мелкие, не имеют яркой окраски и аромата и обычно собраны в соцветия. Пыльники, в которых образуется много пыльцы, расположены на длинных тычиночных нитях. Пыльца сухая, мелкая и при раскрывании пыльника выбрасывается наружу, образуя «облачко». Рыльца пестиков широкие или длинные, перистые — приспособленные к улавливанию пыльцы.

Опыление с помощью воды, т. е. перенос пыльцы в воде или по водной поверхности, встречается у немногих водных растений (роголистников, взморников, валлиснерии, элодеи и др.).

Искусственное опыление — это перенос пыльцы с тычинок на пестики цветков, осуществляемый человеком с определенной целью: для повышения урожайности культурных растений или выведения новых сортов растений. При выведении новых сортов подбирают исходные виды и сорта растений для искусственного опыления, которое называется скрещиванием. Скрещивание двух или нескольких наследственно различающихся по тому или другому признаку растений, получило название гибридизации. При помощи гибридизации ученые вывели многие сорта культурных растений.

Оплодотворение должно произойти после попадания пыльцы на рыльце пестика. Этому процессу предшествует прорастание пыльцевого зерна на рыльце. Прорастание пыльцы начинается с разбухания пыльцевого зерна и развития пыльцевой трубки, которая растет в направлении завязи. Достигнув завязи через микропиле (от греч. «микро» — малый, «пиле» — ворота), т. е. отверстие между покровами семя почки, пыльцевая трубка проникает в семенной зачаток, разрывается, и из нее выходят два спермин. Один из них сливается с яйцеклеткой, образуя в дальнейшем зародыш нового растительного организма. Другой спермий сливается с вторичным ядром, в результате чего образуется питательная ткань семени, составляющая эндосперм. Такое оплодотворение называют двойным, потому что оплодотворяется не только яйцеклетка, но и вторичное ядро (11). (более подробно об оплодотворении см. в разделе «Общая биология».)

После оплодотворения из семенного зачатка развивается семя, имеющее зародыш и питательную ткань, которые формируются из оплодотворенных клеток. Уплотненные покровы семяпочки превращаются в кожицу семени.

Завязь также разрастается, образуя околоплодник, окружающий семя, и плод — образование, возникшее после оплодотворения на месте цветка и несущее в себе семена. В образовании плода могут принимать участие и другие части цветка. В зависимости от этого плоды бывают настоящими, образованными только от одного пестика. Если в образовании участвуют другие части цветка — цветоложе, околоцветник, то их называют ложными (у яблони, шиповника, земляники).

Плод, образованный из нескольких пестиков одного цветка, получил название сборного (у малины, ежевики). Плоды бывают самые разнообразные по величине, форме, консистенции околоплодника (сухие или сочные), односемянные (подсолнечник, вишня и др.) и многосемянные (мак, огурец и др.). Их классифицируют по общим признакам.

Распространение плодов и семян является результатом естественного отбора. Разбрасывание плодов и семян происходит при помощи самого растения или используются различные посторонние силы (ветер, вода, животные). Наиболее простой способ самораспространения — это откатывание плодов и семян при падении их на землю с материнского растения (яблоня, грецкий орех и др.). У многих бобовых, недотроги, журавельника зрелые плоды при подсыхании с силой лопаются и отбрасывают семена на значительное расстояние от материнского растения. Растение бешеный огурец «стреляет», если прикоснуться к его зрелым плодам. Вместе с липкой жидкостью вылетают и семена на большое расстояние. Арахис, или земляной орех, «зарывает» свои плоды в почву на некотором расстоянии от материнского растения.

Наиболее часто встречаемый способ распространения плодов и семян ветром. Такие плоды и семена снабжены различными парусными приспособлениями.

Увеличение парусности идет за счет всякого рода выростов, крыльев, летучек и т. д. Выросты эти возникают из семенной кожуры, оболочек плода, частей цветка и др. Например, семена ив, тополей, иван-чая и др. имеют хохолок из волосков, выросших на кожуре семени. У других растений (гравилата, ветреницы, ковыля) имеются плоды-летучки. У вяза, клена, ясеня, березы — плоды-крылатки. Некоторые растения степей (курай, качим, василек растопыренный и др.) при созревании плодов отрываются от земли целиком и ветер «перекатывает» их по полю, рассеивая семена на большие расстояния. Такие, гонимые ветром растения получили название перекати-поле. Ветром разносятся и мельчайшие семена заразихи, орхидеи и др.

Распространение семян животными имеет место у растений, образующих сочные плоды, которые поедаются животными, а семена их не перевариваются и извергаются вдали от материнского растения.

Сухие плоды лопуха, череды, дурнишника снабжены зацепками, шипами, крючками. Этими выростами они цепляются к животным и разносятся на большие расстояния. У омелы, липкого шалфея и др. семена или плоды липкие. Они прилипают к животным и, подсохнув, отваливаются на новом месте.

Распространение водой характерно для плодов растений, обитающих на берегах водоемов. Такие плоды имеют выросты в виде лодочки или в виде мешочков, заполненных воздухом (осоки, кувшинки, тростник и др.).