Перекрестное опыление и самоопыление растений. Двойное оплодотворение цветковых и образование семян. Опыление цветковых растений


описание, особенности, этапы и виды

В качестве конечной задачи типичного цветка выступает формирование плодов и семян. Для этого необходимо два процесса. Первым является опыление цветков растений. После него происходит собственно оплодотворение - появляются плоды и семена. Рассмотрим далее, какие существуют виды опыления растений. опыление растений

Общие сведения

Опыление растений – этап, на котором осуществляется перенос мелких зерен с тычинок на рыльце. Оно тесно связано с другой стадией развития культур - формированием органа размножения. Учеными было установлено два вида опыления: аллогамия и автогамия. При этом первая может осуществляться двумя путями: гейтоногамией и ксеногамией.

Характеристики

Автогамия – опыление растений путем переноса зерен с тычинок на рыльце одного органа размножения. Другими словами, одна система самостоятельно осуществляет необходимый процесс. Аллогамия – перекрестный перенос зерен с тычинок одного органа на рыльце другого. Гейтоногамия предполагает опыление между цветками одной, а ксеногамия – разных особей. Первая генетически схожа с автогамией. В этом случае имеет место только перекомбинация гамет в одной особи. Как правило, такое опыление характерно для многоцветковых соцветий.

Самой благоприятной по своему генетическому эффекту считается ксеногамия. Такое опыление цветковых растений способствует увеличению возможностей перекомбинации генетических данных. Это, в свою очередь, обеспечивает повышение внутривидового разнообразия, последующей приспособительной эволюции. Между тем, автогамия обладает немаловажным значением для стабилизации видовых признаков. опыление цветков растений

Способы

Метод опыления зависит от агентов переноса зерен и структуры цветка. Аллогамия и автогамия могут осуществляться с помощью одних и тех же факторов. Ими, в частности, выступают ветер, животные, человек, вода. Наибольшим разнообразием отличаются способы при аллогамии. Выделяют следующие их группы:

  1. Биологические – опыление растений осуществляется с помощью живых организмов. В этой группе выделяют несколько подгрупп. Классификация осуществляется в зависимости от переносчика. Так, осуществляется опыление растений насекомыми (энтомофилия), птицами (орнитофилия), летучими мышами (хироптерофилия). Существуют и другие способы – с помощью моллюсков, млекопитающих и пр. Однако они выявляются в природе достаточно редко.
  2. Абиотические – опыление растений связано с влиянием небиологических факторов. В этой группе различают перенос зерен с помощью ветра (анемофилию), воды (гидрофилию).

Способы, которыми осуществляется опыление растений, считаются адаптациями к конкретным окружающим условиям. В генетическом плане они менее важны, чем типы.  опыление растений насекомыми

Приспособление растений к опылению

Рассмотрим первую группу способов. В природе, как правило, встречается энтомофилия. Эволюция растений и переносчиков пыльцы проходила параллельно. Энтомофильные особи легко выделяются среди прочих. У растений и переносчиков есть взаимные приспособления. В некоторых случаях они настолько узкие, что культура не в состоянии самостоятельно существовать без своего агента (или наоборот). Насекомых привлекает:

  1. Цвет.
  2. Пища.
  3. Запах.

Кроме этого, некоторые насекомые используют цветки как убежище. Например, они прячутся там ночью. Температура в цветке выше, чем у внешней среды, на несколько градусов. Существуют насекомые, которые сами размножаются в культурах. Например, осы-хальциды используют для этого цветки.

Орнитофилия

Опыление птицами наблюдается преимущественно в тропических районах. В редких случаях орнитофилия имеет место в субтропиках. К признакам цветков, привлекающих птиц, можно отнести:

  1. Отсутствие запаха. У птиц достаточно слабое обоняние.
  2. Венчик имеет в основном оранжевый или красный цвет. В редких случаях отмечается синяя или фиолетовая окраска. Стоит сказать, что птицы легко отличают эти цвета.
  3. Большое количество слабоконцентрированного нектара.

Птицы зачастую не садятся на цветок, а опыляют, зависая рядом с ним. опыление цветковых растений

Хироптерофилия

Летучие мыши опыляют преимущественно тропические кустарники и деревья. В редких случаях они участвуют в переносе зерен на травы. Летучие мыши опыляют цветки ночью. К признакам культур, которые привлекают этих животных, относят:

  1. Наличие флуоресцентной белой или желто-зеленой окраски. Она также может быть коричневатой, в редких случаях фиолетовой.
  2. Наличие специфического запаха. Он напоминает секреты и выделения мышей.
  3. Цветки распускаются ночью либо вечером.
  4. Крупные части свисают с ветвей на длинных цветоножках (баобаб) либо развиваются непосредственно на стволах деревьев (какао).

Анемофилия

Опыление приблизительно 20 % растений умеренной полосы осуществляется с помощью ветра. На открытых площадях (в степях, пустынях, полярных территориях) этот показатель значительно выше. Анемофильные культуры обладают следующими признаками:

  1. Мелкие невзрачные цветки, имеющие желтоватый или зеленоватый оттенок, часто не имеющие околоцветника. Если же он присутствует, то представлен в форме пленок и чешуй.
  2. Наличие многоцветковых соцветий. Такой "букет" может быть представлен повислой осью – сережкой. виды опыления растений
  3. Наличие пыльников на тычиночных тонких нитях.
  4. Достаточно крупные и зачастую перистые рыльца, выступающие за пределы цветка.
  5. Культуры одно- или двудомные.
  6. Образование большого количества пыльцы. Она сухая, мелкая, гладкая. Зерна могут иметь дополнительные приспособления (воздушные мешки, например).

Анемофильные культуры часто формируют большие скопления. Это значительно увеличивает шансы на опыление. В качестве примеров выступают березовые рощи, дубравы, заросли бамбука.

Гидрофилия

Такое опыление достаточно редко встречается в природе. Это обуславливается тем, что вода не является обычной средой обитания культур. У многих растений цветки находятся над поверхностью и опыляются преимущественно насекомыми либо с помощью ветра. К признакам гидрофильных культур можно отнести:

  1. Цветки мелкие и невзрачные. Они развиваются поодиночке или собираются в небольшие "букеты".
  2. Как правило, цветки однополые. В качестве примеров выступают валлиснерия, элодея.
  3. В пыльниках стенка тонкая. В них отсутствует эндотеций. Часто пыльники имеют нитевидную форму. У некоторых культур они оплетают рыльце. Это способствует быстрому проникновению и прорастанию пыльцы.
  4. В зернах нет экзины. Это обусловлено тем, что пыльца находится в воде и ей не требуется защита от высыхания. приспособление растений к опылению

Автогамия

У 75 % растений присутствуют обоеполые цветки. Это обеспечивает самостоятельный перенос зерен без внешних носителей. Автогамия нередко бывает случайной. Это имеет место особенно при неблагоприятных условиях для переносчиков.

Автогамия базируется на принципе "лучше самостоятельное опыление, чем вообще никакого". Такой тип переноса зерен известен у многих культур. Как правило, они развиваются в неблагоприятных условиях, на территориях, где сильно холодно (тундра, горы) или очень жарко (пустыня) и отсутствуют переносчики.

В природе, между тем, встречается и регулярная автогамия. Она постоянна и крайне важна для культур. К примеру, самоопыляются такие растения, как горох, арахис, пшеница, лен, хлопчатник и прочие.

Подтипы

Автогамия может быть:

  1. Контактной. При движении тычиночных нитей пыльники непосредственно касаются рыльца. Такая автогамия характерна для копытня, седмичника.
  2. Гравитационной. В этом случае пыльца попадает на рыльце с пыльников, располагающихся выше. При гравитационной автогамии, таким образом, действует сила тяжести. Это характерно для вересковых, грушанковых культур. опыление растений этап
  3. Клейстогамной. В этом случае опыление осуществляется в бутоне или закрытом цветке. Клейстогамия считается крайней степенью автогамии. Она может обуславливаться неблагоприятными факторами (высокая влажность или засуха). Клейстогамия может быть и регулярной, генетически закрепленной. К примеру, у фиалки удивительной в весеннее время появляются сначала нормальные цветки, но опыление в них не происходит, соответственно, не появляется плодов и семян. Впоследствии появляются клейстогамные органы размножения. Они не раскрываются и представлены в форме бутонов. Прорастание пыльцы происходит непосредственно в пыльниках. Трубка проходит сквозь стенку и достигает рыльца. В результате формируется коробочка с семенами.

Клейстогамия обнаруживается в разных систематических группах культур (в некоторых злаках, например).

fb.ru

Как происходит опыление и оплодотворение у цветковых растений? Что у цветковых растений из стенки завязи развивается?

Цветковые растения являются многочисленной и разнообразной группой, доминирующей среди большинства наземных экосистем. От основных цветковых растений, культивируемых человеком, зависит его существование. Но чтобы цветковые растения появились, они должны пройти стадию опыления и оплодотворения. Как это происходит, читайте в данной статье.

Опыление

Этот процесс осуществляется переносом пыльцы с тычинок на пестик. Как происходит опыление и оплодотворение у цветковых растений? Делается это двумя способами: самоопылением и перекрестным опылением. В первом случае перенос зерен пыльцы на пестик происходит в одном и том цветке. Так опыляется горох или тюльпаны. При перекрестном опылении пыльца цветка одного растения переносится на пестик другого. Опыляются растения чаще всего насекомыми, в редких случаях – ветром (осока и береза), птицами и водой.

Как происходит опыление и оплодотворение у цветковых растений

В результате опыления насекомыми формируются яркие, хорошо заметные цветки с приятным запахом и нектарниками, которые вырабатывают сладкую жидкость. Еще такие растения образуют много пыльцы. Она является кормом для насекомых. Их привлекает яркая окраска или запах цветков. Когда насекомые извлекают нектар, они касаются поверхности зерен пыльцы, которые прилипают к их телу, и при перелете на цветок другого растения, остаются на пестике. Так и происходит опыление насекомыми. Многие цветковые растения опыляются только определенным насекомым: душистый табачок – ночной бабочкой, клевер ползучий – пчелой, а луговой – шмелем.

Растения с перекрестным опылением лучше приспособлены к изменяющимся условиям окружающей среды. Но процесс опыления в этом случае зависит от ряда факторов. А самоопыление не зависит ни от чего. Для него не страшны погодные условия и отсутствие посредников.

Оплодотворение

Зерно пыльцы, попадая на рыльце пестика, начинает постепенно прорастать. От вегетативной клетки происходит развитие длинной пыльцевой трубки. Вырастая, она дотягивается до уровня расположения завязи, а потом и семязачатка. Одновременно с этим образуется пара спермий, которая проникает в пыльцевую трубку. Она, в свою очередь, по пыльцевходу попадает в семяпочку. Затем трубка на самом кончике разрывается и освобождает мужские спермии, которые сразу же направляются в зародышевую оболочку, ее называют мешочком. Здесь развиваются яйцеклетки.

Появление цветковых растений

Далее происходит оплодотворение яйцеклетки одним спермием, и образование зиготы, из которой начинает формироваться маленький зародыш совершенно нового организма растительного происхождения. В это же время происходит слияние второго спермия с ядром зиготы или с полярными ядрами. В результате образуется триплоидная клетка, из которой возникает эндосперм. Его называют питательной тканью, которая содержит запасы необходимых веществ для нормального развития зародыша будущего растения. Вот так представлены органы полового размножения цветковых растений.

Когда один спермий с яйцеклеткой, а другой, с полярными ядрами, сольются воедино, такой процесс называется двойным оплодотворением. Оно свойственно только цветковым и является уникальной особенностью покрытосеменных растений. Оплодотворенная семяпочка вырастает в семя. В результате чего разрастается завязь пестика. У цветковых растений из стенки завязи развивается плод.

Размножение

Любое растение, достигая определенного размера и пройдя соответствующие стадии развития, начинает воспроизводить организмы подобного себе вида. Это и есть размножение, которое является необходимым свойством жизни. Все организмы таким образом продляют существование самого вида. Различают половое и бесполое размножение, которое происходит с участием одной особи. Когда у растений развиваются специализированные клетки – споры, организмы начинают размножаться.

Строение и развитие семязачатка растений

Это свойственно мхам, водорослям, папоротникам, плаунам и хвощам. Споры являются особыми мелкими клетками с ядром и цитоплазмой, которые покрываются оболочкой. Они способны длительное время переносить плохие условия. Но, попадая в благоприятную среду, быстро прорастают и начинают образовывать дочерние растения, свойства которых не отличаются от материнских.

При половом размножении женские и мужские половые клетки сливаются, в результате чего происходит образование дочерних организмов, качественно отличающихся от родительских. Здесь уже принимают участие родительские организмы женского и мужского начала.

Строение и развитие семязачатка растений

В составе семязачатка главенствующую роль играет макроспорангий. Именно в нем происходит закладка одной материнской клетки, из которой образуются макроспоры. Три штуки начинают отмирать, и, в конечном счете, разрушаются. Четвертая макроспора – женское начало, удлиняется и ее ядро делится. Затем происходит перемещение дочерних ядер в разные полюса удлиненной по форме клетки. Каждое образовавшееся ядро еще делится дважды.

Органы полового размножения цветковых растений

У клеток, расположенных около разных полюсов, образуется по четыре ядра. Это и называется зародышевым мешком, в котором находятся гаплоидные ядра в количестве восьми штук. Далее от каждой четверки ядер по одному из них следуют к центру мешка зародышевого. Там они сливаются, в результате чего образуют вторичное ядро -диплоидное.

Затем в зародышевом мешке, в цитоплазме, между ядрами образуются перегородки на клеточном уровне. В мешке становится семь клеток. Около одного его полюса располагается аппарат яйцевой, в состав которого входит крупная яйцеклетка и две вспомогательные клетки. У другого полюса размещаются клетки-антиподы, всего их три. Итак, в мешке теперь шесть гаплоидных клеток и одна диплоидная, со вторичным ядром. Она находится в центре мешка зародышевого.

Что такое завязь?

Ею называют нижнюю утолщенную часть пестика с замкнутой внутри полостью, в которой расположены семяпочки. Пыльца попадает с рыльца пестика в семязачаток, который предохраняется от неблагоприятных условий внутренней влажной полостью. В семязачатке происходит развитие женских половых клеток – яйцеклеток.

Завязь цветковых растений

У цветковых растений из стенки завязи развивается плод с семенами. Завязь у цветков бывает многогнездная и одногнездная. В первом случае она разделяется на гнезда перегородками, а во втором – нет. Завязь цветковых растений также делится на односемянную и многосемянную. Это зависит от количества семязачатков в ней: у сливы, например, – один, а у мака – много.

Какие бывают завязи?

Типы завязей цветковых растений бывают:

  • Верхняя. К цветоложу она крепится свободно, не срастаясь с иными отделами в цветке. Стенки завязи формируются из плодолистиков. У цветковых растений из стенки завязи развивается плод. Примером являются лютиковые и злаковые растения. Эти цветы носят название подпестичных или околопестичных.
  • Нижняя завязь находится всегда под цветоложем. Она образована при участии других отделов цветка: основания чашелистиков и тычинок с лепестками, которые у многих цветов крепятся к вершине завязи. У цветковых растений из стенки завязи развиваетсяплод. Примером являются сложноцветные, кактусовые и орхидные растения. Цветок называют надпестичным.

У цветковых растений из стенки завязи развивается

  • Полунижняя завязь. Ее верхушка не срастается с иными частями, поэтому она свободна. Цветки этого типа называют полунадпестичными. Вот такие типы завязей цветковых растений бывают.

Цветковые растения

Они являются самой прогрессивной группой растений, насчитывающей двести пятьдесят тысяч видов, распространенных по всей планете Земля. Самым маленьким растением считается ряска, диаметр которой равняется одному миллиметру. Она живет в воде. Самые крупные цветковые растения – это деревья, достигающие в высоту сто метров и больше.

Типы завязей цветковых растений

Появление цветковых растений происходит из-за развития особого органа размножения – цветка. У одних растений он окрашен в яркие цвета, у других – чудесно пахнет. Цветки бывают мелкими и невзрачными у растений, похожих на траву. Несмотря на огромное разнообразие цветковых растений, все они гармонично вписываются в нашу жизнь: украшают сады и парки, дарят радость общения с ними.

Строение цветка

Цветок является сложной системой органов, обеспечивающей размножение растений семенами. Его появление обусловило широкое распространение покрытосеменных (цветковых) растений на Земле. Цветок выполняет много функций. С его участием образуются тычинки с зернами пыльцы, пестики с семяпочками. Он играет главную роль в опылении, оплодотворении, формировании семян и плодов.

Цветок является укороченным, видоизмененным, ограниченным в росте побегом, несущим околоцветник, пестики и тычинки. Все покрытосеменные растения имеют сходные по строению и разные по форме цветки. Так происходит приспособление к опылению различными способами.

Цветком могут заканчиваться главные или боковые стебли, голая часть которых под самым цветком носит название цветоножки. Она сильно укорочена или вовсе отсутствует у цветков сидячих. Цветоножка переходит в цветоложе, которое бывает удлиненным, выпуклым, вогнутым или плоским. На нем размещены все части цветка. Это чашелистики с лепестками, тычинки с пестиком, в нижней части которого формируется завязь, в которой находятся семязачатки или семяпочки. У цветка с такой завязью цветоложе вогнутое. Если завязь формируется в верхней части пестика, цветоложе будет выпуклым или плоским.

fb.ru

Цветение и опыление растений — Науколандия

У растений цветение наступает с момента раскрытия цветков и продолжается до их засыхания. Продолжительность цветения у растений различна. Оно может длиться меньше часа (некоторые кувшинки) или продолжаться более двух месяцев (тропические орхидеи).

Только в период цветения растений возможно опыление цветков. При опылении пыльца переносится с пыльников тычинок на рыльце пестика. После опыления половые клетки сливаются, то есть происходит оплодотворение. Клетка, получившаяся в процессе оплодотворения, называется зиготой.

Если пыльца переносится на рыльце пестика своего же цветка, то такое опыление называют самоопылением. Если же пыльца переносится на рыльце другого цветка, то имеет место перекрестное опыление.

У большинства растений происходит перекрестное опыление. Такое опыление имеет преимущества перед самоопылением, так как дочернее растение получит признаки от двух родителей.

Переносить пыльцу с тычинок на рыльца могут ветер, вода, насекомые, даже птицы и другие животные. В процессе исторического развития растительного мира на Земле у растений возникли различные приспособления к факторам живой и неживой природы, которые осуществляют опыление.

Чтобы препятствовать самоопылению у растений цветки делятся на мужские и женские, даже отдельные растения бывают только мужскими или женскими (на них растут цветки только с пестиками или только с тычинками). Если тычинки и пестик находятся на одном цветке, то они могут созревать в разное время, или пестик может быть не восприимчив к пыльце своего цветка.

Огромную роль в опылении играют насекомые. Цветки дают им пищу в виде сладкого нектара или большого количества пыльцы. У насекомоопыляемых растений развились яркие пахнущие цветки.

У ветроопыляемых растений (опыляемых с помощью ветра) рыльце пестика длинное и ветвистое, у тычинок длинные тычиночные нити. Так пестику легче улавливать пыльцу, а тычинкам ее разбрасывать. Околоцветник же у ветроопыляемых растений может вовсе отсутствовать или быть очень маленьким, и никогда не бывает ярким и пахнущим. Цветки часто собраны вы длинные качающиеся на ветру соцветия. В тычинках образуется много легкой пыльцы.

У водных и околоводных растений пыльца обычно переносится с помощью воды.

У самоопыляемых растений (пшеница, томат) обычно опыление происходит еще в бутонах, когда цветок еще не расцвел в полной мере.

Бывают растения, у которых есть как самоопыление, так и перекрестное опыление. Самоопыляемые цветки в таком случае появляются в конце цветения и более мелкие и невзрачные. Самоопыление является как бы страховкой на случай, если не произошло перекрестного опыления растения. Такое нередко встречается в холодных или пустынных областях Земли, где растения растут очень разреженно.

scienceland.info

Опыление | Биология

Под опылением у растений обычно понимают перенос пыльцы с пыльников тычинок на рыльце пестика. Поскольку цветки есть только у покрытосеменных растений, то уместно говорить лишь об их опылении. Однако, например, опыление с помощью ветра есть у голосеменных.

Чаще всего перенос пыльцы у растений происходит с помощью насекомых или ветра. Также встречается самоопыление в бутоне цветка, искусственное опыление (осуществляемое человеком), перенос пыльцы водой.

В природе широко распространено перекрестное опыление, когда пыльцой одного растения опыляются цветки другого. Но самоопыление встречается не только у самоопыляемых растений, бывает что растение самоопыляется с помощью насекомых или ветра.

Опыление насекомыми

Многие цветковые растения опыляются насекомыми. Такое приспособление выработалось у растений в процессе эволюции. Они привлекают насекомых-опылителей сладким нектаром и пыльцой. Насекомое садится на цветок и пачкается пыльцой. Далее летит на цветок другого растения того же вида и оставляет там часть пыльцы с первого растения. Таким образом, второй цветок опыляется пыльцой первого. Пыльца же второго цветка может оказаться на рыльце цветка третьего растения и т. д.

Насекомоопыляемые растения обычно имеют либо яркие крупные цветки, либо соцветия. В любом случае они хорошо заметны. Часто цветки источают приятный или не очень запах, привлекающий насекомых. Насекомые питаются не только пыльцой, но и нектаром, который выделяется нектарниками, находящимися обычно у оснований лепестков цветка.

В процессе эволюции не только растения приспосабливались к опылению насекомыми, но и насекомые приспосабливались к определенным цветкам растениям. Поэтому в природе часто встречается явление, когда один вид растения опыляется только одним своим видом насекомого. Например, львиный зев опыляется только шмелями. (Но это не значит, что шмели опыляют только львиный зев.)

Опыление насекомыми считается наиболее эффективным, чем опыление ветром. Поэтому при опылении насекомыми растениям не требуется производить огромное количество пыльцы.

Опыление ветром

Ветроопыляемые покрытосеменные растения по-видимому эволюционно возникли раньше насекомоопыляемых. При опылении ветром не нужны крупные пахнущие цветки или соцветия. Однако требуется производить куда больше пыльцы, так как основная часть ее не достигает цели, опадает на землю и уносится мимо цветков.

Опыление ветром наиболее эффективно, если растения одного вида растут группами, а не по одному. Так на кукурузном поле опыление почти точно произойдет, а вот если посадить несколько растений кукурузы в саду, то к осени получатся полупустые початки, так как на рыльца цветков попадало мало пыльцы.

Многие деревья являются ветроопыляемыми. Их пыльца легкая и сухая. Такие деревья растут зарослями (березовая роща, орешник) и цветут еще до распускания листвы, чтобы она не мешала переносу пыльцы.

У растений, которые специализируются на опылении ветром, мелкие невзрачные цветки, так как яркие и большие им не нужны. Зато часто наблюдаются длинные тычиночные нити и крупные пыльники. Такие тычинки свисают из цветка, ветер их колышет, в результате чего из них легко высыпается пыльца и уносится ветром.

biology.su

Лекция. Функции цветка. Опыление.

Конечная функция типичного цветка - образовании е плодов и семян. Для образования семени необходимо, чтобы произошло опыление\, а затем опдлодотворение.

Опыление – это процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика.

Опыление – одна из важнейших функций цветка.

Опыление тесно связано с цветением. Сроки цветения различных растений постоянны для каждого вида. Они могут колебаться в определённых пределах в зависимости от внешних условий. По срокам цветения выделяют: ранневесенние, поздневесенние, раннелетние, позднелетние и раннеосенние растения.

Для процесса цветения большое значение имеют температура и условия освещения. Сроки цветения растений различаются и потому, что разным растениям для цветения нужна разная длина дня. Поэтому выделяются две большие группы растений:

  1. Растения короткого дня (цветут при продолжительности дня 8-9ч.). Например, астры однолетние, георгины, рудбекия (золотые шары). Это растения более южного происхождения. Они привыкли к более короткому дню и длинному вегетационному сезону, в нашем климате летом при длинном дне они не цветут, а набирают биомассу и зацветают в конце лета - начале осени, когда дни становятся короче.

  2. Растения длинного дня (цветут при достижении продолжительности дня 10-12 ч.). Это наши местные растения (лен, крестоцветные и др..).

В течение своей жизни растения могут цвести однократно -монокарпические растения (все однолетники, двулетники и некоторые многолетники (бамбук, банан, агава и др.)) и многократно – поликарпические растения (их большинство: травянистые многолетники, все древесные)

Сущность цветения состоит во вскрывании пыльников и функционировании рылец пестиков, как органов, способных воспринимать пыльцу.

В настоящее время экология цветения и опыления выделилась в особое направление экологии растений – антэкологию («антос»- цветок). Она изучает особенности цветения и опыления, взаимосвязи между цветками и опылителями, влияние условий внешней среды на цветение и опыление.

Типы и способы опыления.

Различают два основных типа опыления: автогамию и аллогамию.

Типы опыления

Автогамия Аллогамия

Гейтоногамия Ксеногамия

Автогамия (самоопыление) - перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика того же самого цветка.

Аллогамия (перекрёстное опыление) - перенос пыльцы с тычинок одного цветка на рыльце пестика другого цветка.

Аллогамия может проявляться в двух вариантах: 1) гейтоногамия (соседственное опыление) - перенос пыльцы между цветками на одной особи; 2) ксеногамия - перенос пыльцы между цветками разных особей.

Гейтоногамия по генетическому эффекту близка к автогамии, так как происходит только перекомбинация гамет в пределах одной особи. Чаще всего она случается в многоцветковых соцветиях.

Наиболее благоприятной по генетическому эффекту и биологически выгодной является ксеногамия, так как при этом возрастают возможности перекомбинации генетического материала, что способствует увеличению внутривидового разнообразия и дальнейшей приспособительной эволюции. Однако, и автогамия имеет важное значение для стабилизации признаков вида.

Способ опыления зависит от структуры цветка и агентов (факторов) переноса пыльцы.

Все типы опыления могут осуществляться при помощи одинаковых факторов (ветра, воды, животных, человека). Наиболее разнообразные способы при перекрестном опылении.

Различают следующие способы опыления:

1 группа способов: Биотическое опыление - при помощи живых организмов.

Зоофиллия – опыление животными.

а) энтомофилия – опыление с помощью насекомых;

б) орнитофилия - опыление с помощью птиц;

в) хироптерофиллия - опыление с помощью летучих мышей.

Есть и другие способы (с помощью млекопитающих, моллюсков и других групп животных), но они бывают редко.

2 группа способов: Абиотическое опыление – опыление, связанное с воздействием факторов неживой природы (абиотических факторов).

а) анемофилия - опыление при помощи ветра;

б) гидрофилия - опыление при помощи воды.

Способы опыления являются адаптациями к определённым условиям среды. С генетической же точки зрения важен тип, а не способ опыления.

studfiles.net

Как происходит опыление и оплодотворение у цветковых растений

Опыление — это перенос пыльцы из пыльников тычинок на рыльце пестика. Различают два типа опыления: самоопыление и перекрестное опыление. При самоопылении пыльцевые зерна переносятся на рыльце пестика того же цветка (горох, тюльпан). У перекрестноопыляющихся растений осуществляется перенос пыльцы из тычинок цветков одного растения на рыльце пестика другого.Наиболее часто перекрестное опыление осуществляется насекомыми и значительно реже — ветром (береза, осоки), птицами, водой (водные растения).

В процессе длительной эволюции приспособление цветка к опылению насекомыми привело к формированию ярких, хорошо заметных, часто с приятным запахом цветков с нектарниками, вырабатывающими сладкую сахаристую жидкость. Кроме того, у таких растений образуется много пыльцы, которая служит кормом для ряда насекомых. Привлеченные яркой окраской или запахом цветка, насекомые, извлекая нектар из глубины цветка, касаются липкой или шероховатой поверхности пыльцевых зерен, которые прилипают к их телу, Перелетев на другой цветок, насекомое переносят часть пыльцы на рыльце пестика.

У некоторых растений цветки приспособлены к опылению определенными насекомыми. Так, цветки душистого табака опыляются только ночными бабочками, клевер ползучий пчелами, клевер луговой — шмелями.

У цветков ветроопыляемых растений околоцветник отсутствует или плохо развит и не препятствует движению ветра; тычинки длинные, свисающие; пыльца сухая и мелкая, образуется в большом количестве; рыльца пестиков длинные, часто перистые. Большинство ветроопыляемых растений цветет до появления листьев, что облегчает опыление.

При перекрестном опылении, в отличие от самоопыления y растений повышается уровень гетерозиготности потомства, что позволяет ему легче адаптироваться к постоянному изменению условий среды. В то же время самоопыление имеет одно существенное преимущество в сравнении с перекрестным: оно не зависит от погодных условий и посредников, поэтому осуществляется при любых условиях.

Оплодотворение. Попав на рыльце пестика, пыльцевое зерно начинает прорастать. Из вегетативной клетки развивается длинная пыльцевая трубка (ее рост стимулируют ауксины пестика), которая по тканям столбика дорастает до завязи и далее до семязачатка. Из генеративной клетки к этому моменту образуются два спермия, которые спускаются в пыльцевую трубку.

Пыльцевая трубка входит в семяпочку через пыльцевход, ее ядро дегенерирует, а кончик трубки разрывается, освобождая мужские гаметы. Спермин проникают в зародышевый мешок.

Один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку с образованием зиготы. Из диплоидной зиготы формируется зародыш нового растительного организма. Второй спермий сливается с центральным диплоидным ядром или с двумя полярными ядрами, образуя триплоидную клетку, из которой впоследствии возникает питательная ткань — эндосперм. В его клетках содержится запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша растения.

Слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого с полярными ядрами — двойное оплодотворение — представляет собой уникальную особенность покрытосеменных. Такой способ оплодотворения был открыт в 1898 г. русским цитологом и эмбриологом С. Г. Навашиным.

После оплодотворения семяпочка разрастается и превращается в семя, а в результате разрастания завязи пестика формируется плод. Стенки завязи становятся стенкой плода — околоплодником, внутри которого находятся семена.

Благодаря двойному оплодотворению, происходит быстрое образование питательной ткани. Двойное оплодотворение ускоряет весь процесс формирования семяпочки я семени.

jbio.ru

Двойное оплодотворение цветковых растений. Опыление и образование семян

Перенос пыльцы из пыльника на рыльце пестика называется опылением. Различают два вида опыления: перекрестное и самоопыление.

При самоопылении рыльце принимает пыльцу того же цветка либо другого, но той же особи. Возможно опыление в закрытых, нераспустившихся цветках (горох). При перекрестном опылении переносится пыльца от разных особей. Это основной тип опыления цветковых растений (яблоня, ива, огурец и др.).

Схема перекрестного опыления и самоопыления Схема перекрестного опыления и самоопыления

Перекрестное опыление

Перекрестное опыление осуществляется естественным (насекомыми, птицами, летучими мышами, ветром, водой) и искусственным (производит человек) путями.

Приспособленность растений к опылению ветром проявляется в наличии голых цветков, либо невзрачных, слабо развитых околоцветников. Они лишены нектарников и запаха, пыльцы образуют много, она легкая, сухая, мелкая, рыльца длинные, с большой поверхностью для улавливания пыльцы (рожь, кукуруза).

Приспособленность растений к опылению насекомыми характеризуется яркой окраской венчика, наличием нектарников, запаха (одуванчик, земляника). Пищей для насекомых являются нектар и пыльца. Окраска и запах служат для привлечения опылителей. Иногда цветки обладают запахом, характерным для самок насекомых того же вида. Это привлекает к ним самцов, которые и осуществляют опыление. Эволюция цветковых растений и их опылителей шла параллельно. Это так называемая сопряженная эволюция.

Приспособление растений к опылению насекомыми и ветромПриспособление растений к опылению насекомыми и ветром

Перекрестное опыление обеспечивает обмен генами, поддерживает высокую гетерозиготность популяций, дает материал для естественного отбора и сохраняет самое выносливое потомство — носителей наиболее благоприятного сочетания генов.

Искусственное опыление

Искусственное опыление производит человек для повышения урожая или получения новых сортов растений. При этом для нанесения пыльцы на рыльце пестика используют разные способы. Так, у кукурузы, имеющей однополые цветы, пыльцу собирают, стряхивая верхушечные метелки мужских цветков в бумажные воронки. Затем собранной пыльцой посыпают выступающие на верхушке початка длинные рыльца женских цветков.

При искусственном опылении подсолнечника стебли двух соседних растений наклоняют так, чтобы можно было прижать цветущую поверхность одной корзинки к другой. Можно переносить пыльцу, поочередно прижимая руку в варежке из мягкой материи к цветущим корзинкам разных растений.

Схема искусственного опыленияСхема искусственного опыления

Для получения новых сортов растений с обоеполыми цветками необходима подготовка к искусственному опылению. Прежде всего из цветков растения, избранного в качестве материнского, еще в бутоне удаляют пыльники и защищают эти цветки марлевыми или бумажными мешочками от попадания пыльцы. Через 2-3 дня, когда бутоны раскроются, наносят на рыльца пестиков заготовленную пыльцу другого сорта чистой сухой акварельной кисточкой, мягким поролоном или кусочком резинки, прикрепленными к проволоке.

Двойное оплодотворение у цветковых растений

После опыления происходит процесс оплодотворения, но для этого нужен ряд условий: пыльца должна не только удержаться на рыльце, но и прорасти через столбик, достигнуть семязачатка и обеспечить слияние мужских клеток с женскими.

Двойное оплодотворение характерно для цветковых растений.

Обычно на рыльце попадает множество пыльцевых зерен. Они, как правило, имеют шероховатую поверхность и удерживаются липкой кожицей рыльца. Кроме этого, при попадании совместимой пыльцы клетки рыльца выделяют вещества, стимулирующие ее прорастание.

Схема двойного оплодотворения у цветковых растенийСхема двойного оплодотворения у цветковых растений

Начинается прорастание пыльцевых зерен с набухания. Затем через специальные поры (каналы) в наружной оболочке пыльцевого зерна внутренняя выпячивается в тонкую пыльцевую трубку, куда переходят вегетативное ядро и спермин. Пыльцевые трубки всех совместимых зерен, удержавшихся на рыльце пестика, растут по столбику, направляясь к семязачатку. Одна из них обгоняет в росте другие и, достигнув пыльцевхода, проникает через него к зародышевому мешку и здесь изливает в него свое содержимое.

Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой — со вторичным ядром центральной диплоидной клетки. Вегетативное ядро разрушается еще до проникновения пыльцевой трубки в зародышевый мешок.

Двойное оплодотворение у цветковых растений открыл русский цитолог и эмбриолог растений С.Г.Навашиным в 1898г.

При наличии в завязи семязачатков в каждом из них происходит вышеописанный процесс двойного оплодотворения. Называется он двойным потому, что сливаются две мужские клетки с двумя клетками женского гаметофита. В дальнейшем после оплодотворения в цветке начинается развитие семени и плода.

Образование семян

После оплодотворения внутри зародышевого мешка начинается быстрое митотическое деление триплоидного вторичного ядра, не имеющего периода покоя. Образуется большое количество ядер, затем между ними возникают, перегородки.

Эти вновь образовавшиеся клетки продолжают деление, заполняя всю полость зародышевого мешка питательной тканью — эндоспермом, который у одних растений полностью расходуется во время развития зародыша (бобовые, тыквенные), а у других — сохраняется в зрелых семенах (злаки). Одновременно происходит разрастание зародышевого мешка и семяпочки.

Формирование зародыша начинается с деления зиготы. После периода покоя зигота делится митотически на две клетки. Верхняя клетка, прилегающая к пыльцевходу, образует подвесок, отодвигающий нижнюю клетку в глубь эндосперма. Подвесок у одних видов растений остается одноклеточным, у других — делится поперечными перегородками и становится  многоклеточным. Нижняя клетка разрастается в предзародыш семени сферической формы. Предзародыш делится на 4 клетки двумя перпендикулярными перегородками, затем каждая из этих клеток делится еще на две.

Сначала клетки более или менее однородны. По мере дальнейшего деления происходит дифференцировка клеток на зачаточный корешок, зачаточный стебель, зачаточные листочки (семядоли) и зачаточную почечку, окруженную семядолями. К этому времени семяпочка превращается в семя, ее покровы и остатки эндосперма образуют кожицу семени.

Таким образом, из оплодотворенной диплоидной яйцеклетки формируется зародыш семени, а из вторичной триплоидной клетки — питательная ткань — эндосперм, покровы семязачатка превращаются в покровы семени, а стенка завязи, разрастаясь, образует околоплодник.

animals-world.ru