Строение цветка, фото

Строение цветка

Чтобы понять и запомнить строение цветка, сначала нужно получить представление о типах размножения растений и о их жизненном цикле. Размножение — это общее свойство всех живых организмов, в основе которого лежит способность клеток к делению. Оно может выполнять две разные функции: производство потомства, генетически идентичного родительскому (бесполое размножение), или создание особей, отличающихся от родительских по составу генов (половое).

 

Бесполое размножение происходит без участия половых клеток и без объединения генетического материала родительских особей. Появившийся в результате организм полностью генетически идентичен материнскому. Половое размножение — это процесс, происходящий при участии половых клеток — гамет, с объединением их генов и получением новой генетической комбинации. Все способы размножения имеют свои недостатки и достоинства.

Достоинства и недостатки полового и бесполого типов размножения

Если окружающая среда стабильна на протяжении многих поколений, то организму избирательно выгодно размножаться бесполым путём — столонами, ползучими побегами, корневыми отпрысками и др., производя новые особи, так же хорошо адаптированные, как и они сами. Однако если условия нестабильны, то поколение, идентичное родительскому, может оказаться не готовым к переменам. Если все представители вида будут одинаковыми по генному составу, то все могут погибнуть.

Земляника, фото
Земляника размножается ползучими побегами

Нестабильность окружающей среды может быть результатом многих факторов:

  • оползни;
  • лавины;
  • влияние деятельности человека;
  • нерегулярные климатические события (сильные морозы, засухи, ураганы, наводнения).

В среде генетически разнообразных особей вида при изменяющихся условиях большинство представителей погибнет. Но нескольких, сумевших приспособиться и выжить, может быть достаточно, чтобы вновь заселить участок.


При половом размножении растения образуют множество очень мелких гамет, производящих в свою очередь тысячи семян. И все они отличаются по генотипу, а значит представляют собой тысячи возможностей приспособиться к каким-либо условиям. Далеко не все они выживут и дадут начало новым растениям, но даже малая доля победителей обеспечит нормальное существование вида.

Размножение покрытосеменных растений, семена одуванчиков, фото
Один из чемпионов по производству семян — одуванчик

Половое размножение имеет и негативные аспекты:

  • для его осуществления требуется как минимум две особи;
  • половые клетки должны перемещаться от одного растения к другому. У семенных растений пыльца может переноситься ветром, насекомыми, птицами и др.;
  • каждый способ опыления требует большого запаса пыльцы на случай невыполнения таких условий и затраты питательных веществ, а также энергии на производство нектара для привлечения опылителей.

Потенциальные партнёры могут быть расположены слишком далеко друг от друга. Например, в популяции деревьев те немногие особи, которые растут на самых больших высотах, могут не иметь соседей, не получать пыльцы и не давать потомства многие годы. В то время как те, которые растут на более низких высотах, имеют многочисленных соседей. Растения же, размножающиеся бесполым путём, могут давать потомство и при отсутствии рядом других особей их вида. Некоторые из них в таких условиях приспособились к самоопылению, но при этом тоже не формируется генетическое разнообразие.

Есть растения, размножающиеся как половым, так и бесполым путём (на всякий случай). Клубника имеет цветы и семена, появившиеся в результате слияния спермиев и яйцеклеток разных особей. Но она так же быстро размножается и при помощи столонов. У многолетней травы бамбука цветы и семена появляются лишь изредка (у некоторых видов — раз в 80 лет), но их корневища ежегодно дают многочисленные отпрыски. Каланхое, наряду с большим количеством семян, ежегодно по краям своих листьев производит множество выводковых почек.

Выводковые почки каланхое, фото
Выводковые почки каланхое

Семена часто имеют приспособления для распространения на дальние расстояния. Поедая клубнику, животные переносят её семена с собственными испражнениями. Плоды и семена бамбука уносятся ветром, а кокоса — водой. Так растения занимают далеко расположенные и разные по условиям участки.

Новые растения, произведённые вегетативным путём, напротив, не способны к расселению на дальние расстояния. Столоны, корневища и выводковые почки приводят к появлению новых растений в том же районе, что и их родители. Зато воспроизводство бесполым путём позволяет растению быстро заполнить своими копиями вновь занятую им область. Причём все его потомки будут так же приспособлены к местным условиям, как и оно.

Осины, фото
Целая роща осин может быть клонами одного дерева и иметь общий корень

Половое размножение покрытосеменных растений

О бесполом размножении мы подробно поговорим в отдельном уроке. Органом же полового (и бесполого) размножения растений является цветок. В нём производятся гаметы и закладываются зародыши. Для того, чтобы лучше понять суть цветка, давайте сначала вспомним жизненный цикл растений.

Жизненный цикл растений

Жизненный цикл млекопитающих, в том числе и человека, прост: взрослые диплоидные особи имеют половые железы, которые путём мейоза производят гаплоидные половые клетки, называемые гаметами (сперматозоиды и яйцеклетки). Особи, производящие сперматозоиды, называются самцами, а особи, производящие яйцеклетки — самками. Один сперматозоид и одна яйцеклетка соединяются вместе, образуя диплоидную клетку — оплодотворённую яйцеклетку или зиготу. Она вырастает и превращается в новую диплоидную особь, напоминающую своих родителей, но не являющуюся их копией.

У растений жизненный цикл более сложен. Знакомые нам деревья, кустарники и травы — это только одна фаза жизненного цикла растений, называемая фазой спорофита (исключение составляют мхи и печёночники, у них знакомое нам растение — это гаплоидный гаметофит). Спорофиты растений всегда диплоидны, как и большинство взрослых животных, и у них есть органы с клетками, образованными в результате мейоза (у покрытосеменных они расположены в цветках).

Жизненный цикл покрытосеменных растений, фото
Жизненный цикл покрытосеменных растений

У животных мейоз приводит к образованию гаплоидных гамет, а у растений — к образованию гаплоидных спор. Разница между гаметами и спорами велика: гаметы в процессе оплодотворения могут сливаться с другими гаметами, тем самым производя диплоидную зиготу. Гаметы, которые не подвергаются слиянию, погибают, потому что они не могут жить сами по себе и обычно не способны вырасти в новую гаплоидную особь. Исключение — неоплодотворённые яйца некоторых насекомых, таких как пчёлы, они превращаются в стерильных рабочих пчёл.

Споры растений, напротив, не могут участвовать в оплодотворении, но каждая из них подвергается митозу и вырастает в совершенно новую гаплоидную стадию, называемую гаметофитом. Она называется так потому, что производит гаметы. Во время полового размножения спорофит производит не новое диплоидное растение, как он сам, а гаплоидную часть своего жизненного цикла.

Соотношение гаметофитов и спорофитов растений, фото
Соотношение гаметофитов и спорофитов растений.
Источник: https://infourok.ru

У всех сосудистых растений гаплоидный (с половинным набором хромосом) гаметофит даже отдалённо не напоминает диплоидный (с полным набором хромосом) спорофит. Это крошечная масса клеток без корней, стеблей, листьев, или группа сосудистых тканей. Но всё равно это целое растение.

Следующее отличие жизненного цикла растений от животных в том, что гаметы образуются гаплоидными растениями путем митоза, а не мейоза. И только после этого они участвуют в оплодотворении, образуя зиготу, вырастающую в новый диплоидный спорофит. И жизненный цикл завершается.

Гаметы млекопитающих бывают двух типов: маленькие подвижные сперматозоиды (микрогаметы) и большие неподвижные яйцеклетки (мегагаметы). Так же бывает и у многих растений, такой половой процесс называется оогамией. При наличии у растений двух типов спор их называют разноспоровыми.

У оогамных растений, как и у животных, сперматозоиды (и спермии) производятся одним типом особей, а яйцеклетки — другим. Следовательно, существуют «мужские» и «женские» гаметофиты растений. Два типа гаметофитов вырастают из двух типов спор: микрогаметофиты — из микроспор, макрогаметофиты — из мегаспор.

Строение цветка

По преобладающей ныне версии цветок — это укороченный видоизменённый спороносный побег древних семенных папоротников, все части которого, кроме цветоложа и цветоножки, имеют листовидную природу. Цветок — это орган не только полового, но и бесполого размножения покрытосеменных растений, так как там образуются гаметы и споры. В цветах не происходит вторичного роста, они никогда не одревесневают. Они развиваются из генеративных (цветочных) почек на верхушке или в пазухах побега.

Строение цветка, фото
Строение цветка

Стебель цветка — это цветоножка, а самый конец её оси, где прикреплены другие части цветка, называется цветоложем. Оба они являются видоизмененными стеблями. Цветоножка может отсутствовать, тогда цветок называют сидячим, при наличии она может быть короткой или длинной. Цветоложе — расширенная часть цветоножки. Оно может быть плоским, выпуклым или вогнутым.

Строение цветка: цветоножка цветка баобаба, фото
У цветка баобаба длинная цветоножка.
Автор: Lưu Ly, Attribution-Share Alike 3.0

Существует 4 типа цветочных придатков, листового происхождения:

  • чашелистики;
  • лепестки;
  • тычинки;
  • плодолистики.

Большинство цветков имеет все четыре типа этих продуктов и являются полными. Они содержат по 3, 4, 6 или более придатков каждого типа. Например, лилии имеют 6 чашелистиков, 6 лепестков, 6 тычинок и 1 пестик, состоящий из 3 плодолистиков.

Строение цветка лилии, фото
Строение цветка лилии

Но нередко в цветах некоторых видов не хватает одного или двух основных цветочных придатков. Такие цветки называют неполными. Например, цветки бегонии неполные, так как они лишены чашелистиков и имеют либо тычинки, либо плодолистики. Цветки рябины тоже неполные, они имеют все части, кроме чашелистиков.

Строение цветка бегонии, фото
Строение цветка бегонии

Строение околоцветника цветка

Околоцветник — это наружная часть цветка, в его состав могут входить чашелистики и лепестки венчика, тогда околоцветник называют двойным. Часто в околоцветнике отсутствует какая-либо из составляющих, либо венчик, либо чашечка, тогда он носит название простого. Некоторые (голые) цветки и вовсе лишены околоцветника.

Строение цветка: околоцветник колокольчика, фото
Строение цветка: колокольчик

Чашелистики

Они защищают бутон в процессе его развития, удерживая бактериальные и грибковые споры подальше от основной части цветка. Поддерживают высокую влажность и сдерживают кормящихся на растении насекомых и птиц.

Если же бутоны цветка развиваются в защищённом положении, например под специальными покровными тканями или окружённые ветвями и листьями растения, чашелистики имеют менее важную роль и могут быть небольшими или совсем отсутствовать. Нередко чашелистики помогают привлекать насекомых к невзрачным венчикам, они видоизменяются, становятся большими и ярко окрашенными.

У фуксии яркие чашелистики, фото
Чашелистики фуксии помогают лепесткам привлекать опылителей

Строение цветка: лепестки венчика

Над чашелистиками на цветоложе расположен венчик, состоящий из лепестков. Они отличаются меньшей толщиной и меньшим количеством волокон, а также тем, что содержат пигменты, отличные от хлорофилла. Интересно, что они имеют вторичное происхождение из тычинок, произошедших в свою очередь от листьев. У розы можно заметить переходные стадии тычиночного происхождения лепестков. Лепестки имеют разную форму и могут быть как свободными (раздельнолепестной венчик), так и сросшимися (спайнолепестной, или сростнолепестной).

Типы околоцветников, фото
Типы околоцветников

Лепестки важны для привлечения правильного опылителя. Цветы каждого вида отличаются размером, формой, цветом и расположением лепестков, что позволяет определённым опылителям опознавать нужные им виды. Если цветок имеет характерный рисунок и предлагает хорошую награду, такую как нектар или пыльца, опылитель будет искать и другие цветы с тем же рисунком, тем самым усиливая перекрёстное опыление. Помимо цвета, который заметен и нам, лепестки, поглощая ультрафиолетовое излучение, создают узоры, заметные только насекомым.

Заметить цветы ночью труднее. Тогда им приходится прибегать к помощи белого цвета, крепких околоцветников и производству летучих ароматов. Многие ночные насекомые и летучие мыши находят цветы, ориентируясь на их аромат. Как правило, лепестки не развиваются у тех цветов, которые опыляются ветром или водой. Незачем тратить ресурсы на строительство нефункциональных структур.

Строение цветка кактуса, фото
Многие цветы кактусов опыляются ночью летучими мышами

Могут возникать привенчики или коронки, усиливающие привлекательность цветка для опылителей (привенчик — у гвоздики травянки, коронка — у нарцисса).

Тычинки — андроцей

Андроцей — совокупность тычинок одного цветка. Количество тычинок у различных цветков колеблется от одной до нескольких сотен. У большинства растений их число постоянно в пределах одного рода или семейства. Тычинки расположены над лепестками. Их часто называют мужской частью цветка, так как они производят пыльцу. Но технически они не являются мужскими, потому что цветок, будучи частью спорофита, производит не гаметы, а споры.

Строение цветка: тычинки розы, фото
Строение цветка: тычинки розы.
Автор: Ваутер Хагенс, CC BY-SA 4.0

Типичные тычинки состоят из тычиночной нити (её стебля) и пыльника, построенного из сближенных микроспорангиев, где и производится пыльца. Отдельные микроспорангии называются пыльцевыми гнёздами. Как правило, в одном пыльнике находится 4 пыльцевых гнезда. Являясь частью спорофита, пыльник состоит из диплоидных клеток, в каждой из которых по 4 длинных столбика ткани становятся отчётливо заметными, когда приходит пора мейоза. Материнские клетки (микроспоры и микроспороциты) делятся мейотически и образуют по 4 микроспоры. Соседние пыльниковые клетки слоя под названием тапетум действуют как клетки-кормилицы, способствуя развитию и созреванию микроспор.

Первоначально микроспоры соединяются в тетрады, оставаясь вместе, но позже разделяются. Каждое ядро микроспоры делится митотически на два ядра — вегетативное и генеративное. Вокруг ядер концентрируются участки цитоплазмы и формируются две клетки — вегетативная и генеративная. Они расширяются, приобретают характерную форму и формируют прочную стенку. Тогда их и называют пыльцой.

Микроспорогенез, фото
Микроспорогенез и строение тычинки

Пыльники раскрываются (распускаются) вдоль линии и выпускают пыльцу. Пыльцевое зерно покрытосеменных растений представляет собой мужской гаметофит, в нём будут образовываться гаметы (но пока их нет).

Стенка пыльцевого зерна — это клеточная стенка, но довольно сложной структуры. Она имеет внутренний слой — интин, состоящий из целлюлозы, и внешний слой — экзин, построенный из полимера спорополленина. Стенка имеет одно или два тонких пятна — поры прорастания, места, где пыльца раскрывается после того, как будет перенесена на рыльце пестика.

Пыльцевые зёрна, фото
Пыльцевые зёрна под электронным микроскопом, окрашены в фоторедакторе

Спорополленин — водонепроницаемый и устойчивый ко всем химическим веществам полимер. Он защищает пыльцевые зёрна и не даёт им высыхать. Экзин может иметь гребни, выпуклости, шипы и другие характерные особенности, отличающиеся у каждого вида.

В большинстве случаев по одному пыльцевому зерну можно опознать вид растения, которое его произвело. Из-за устойчивости спорополленина пыльцевые зёрна очень хорошо окаменевают. Изучая образцы древних пород, палеоботаники или паллинологи легко определяют, какие растения существовали в той или иной местности в прошлом.

У некоторых растений часть тычинок превращается в нектарники.

Строение цветка: плодолистики — гинецей

Плодолистики — это видоизменённые мегаспорофиллы древних спороносных семенных папоротников, в этом они не отличаются от других частей цветка. Обычно один или несколько плодолистиков срастаются в общую структуру, называемую пестиком, и все вместе в одном цветке они составляют гинецей. Наиболее примитивные пестики образованы плодолистиками с несросшимися краями. Пестик состоит из:

  • рыльца, улавливающего пыльцу;
  • столбика, выносящего рыльце в удобное положение;
  • завязи, где образуются мегаспоры.
Строение цветка: пестик и двойное оплодотворение у цветковых растений, фото
Строение цветка: пестик и двойное оплодотворение у цветковых растений

Некоторые пестики не имеют столбика, а их рыльце сидит прямо на завязи. Такие пестики называют сидячими. Внутри завязи находятся участки ткани (семязачатки, или семяпочки), образующие яйцеклетки. Завязь защищает семязачатки от воздействия агрессивной среды суши. Из завязи образуется плод с семенами.

В семяпочке расположена центральная масса паренхимы, называемая нуцеллусом — мегаспорангием. Вокруг нуцеллуса лежат два тонких листа клеток, которые покрывают его почти весь, оставляя только небольшое отверстие (микропиле) в верхней части. Как и в пыльниках, некоторые клетки нуцеллуса, как правило по одной в каждой яйцеклетке, увеличиваются, подготавливаясь к мейозу — это материнские клетки мегаспоры, или мегаспороциты. Одна из них впоследствии становится зародышевым мешком  женским гаметофитом.

Образование мегаспор и мегагамет, фото
Образование мегаспор и мегагамет

После мейоза три из четырёх мегаспор вырождаются,  выживает только одна, становясь очень крупной, поглощая протоплазму трёх других. Затем она 3 раза митотически делится, в результате чего появляются: яйцеклетка, диплоидная центральная клетка (в результате слияния ядер) и вспомогательные клетки (синергиды). Мегаспоры отличаются от микроспор (пыльцы) тем, что яйцеклетка и плодолистик не распадаются, а мегаспора остаётся заключённой внутри семяпочки.


После оплодотворения яйцеклетка развивается в зародыш, а окружающая ткань и оплодотворённая центральная теперь уже триплоидная клетка разрастаются, становясь околоплодником или эндоспермом семени. Каждая завязь может иметь либо один, либо много семязачатков, несущих одну или несколько яйцеклеток. Завязи с одной яйцеклеткой развиваются у растений, имеющих плоды с одним семенем (например, авокадо или персик). Многосеменные плоды (помидор, дыня, тыква и др.) образованы из завязей со множественными яйцеклетками.

Строение цветка орхидеи, фото
Орхидеи

Пестики орхидей всегда состоят из трёх плодолистиков, каждый из которых может иметь десятки тысяч семяпочек. А некоторые плоды орхидеи содержат до миллиона крошечных семян.

Остальная часть плодолистика (кроме яйцеклеток) немного похожа на листья: самый наружный слой — нижний эпидермис листа — обычно даже имеет устьица. Внутренний слой клеток плодолистика — верхний эпидермис. В среднем слое содержится мезофилл и сосудистые пучки.

Цветоносные побеги объединяются в соцветия, об этом следующая статья: https://tvoiklas.ru/sozvetie/



Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.