Опыление. Оплодотворение цветковых растений
Цветением называется состояние растения от начала раскрытия цветков до засыхания его тычинок и лепестков или всего околоцветника.
v Опылением называют перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика.
Различают самоопыление (горох) в пределах одного обое-полого цветка и перекрестное опыление (яблоня) — попа-дание пыльцы на рыльце пестика другого цветка.
Перекрестное опыление встречается в природе гораздо ча-ще и обеспечивает генетически более разнообразное по-томство. У перекрестноопыляемых растений самоопыляе-мость предотвращается (или ограничивается) такими их свойствами, как разделение цветков на мужские и женс-кие, двудомность растений, созревание пыльников и пес-тиков в одном цветке в разное время, невосприимчивость своей пыльцы у рыльца пестика, а у некоторых расте-ний даже ядовитость своей пыльцы для рыльца пестика.
Пыльца может переноситься в основном ветром и насекомыми, а также водой, птицами и др.
Приспособление цветков к опылению насекомыми:
ü Крупные одиночные цветки или мелкие, собранные в соцветия
ü ярко окрашенные лепестки
ü выработка сахаристой жидкости - нектара
ü привлечение запахом
ü много пыльцы, которой питаются насекомые
ü липкое рыльце пестика к моменту опыления
Приспособление цветков к опылению ветром:
· длинные тычиночные нити способствуют рассеиванию пыльцы
· сухая легкая мелкая пыльца образуется в большом кол-ве.
· рыльце пестика мохнатое разветвленное, хорошо улавливает пыльцу
· редуцированный околоцветник (две цветочные чешуи) не препятствуют проникновению пыльцы к пестику.
· цветки собраны в длинные и качающиеся соцветия
· большие массивы (береза, орешник, осина)
· цветут до появления листьев, что облегчает перенос пыльцы.
Искусственное опыление— это перенос с тычинок на пестики цветов, осуществляемый человеком с определенной целью: для повышения урожайности культурных растений или выведения новых сортов растений. При выведении новых сортов подбирают исходные вид и сорта растений для искусственного опыления, которое называется скрещиванием. Скрещивание двух или нескольких наследственно различающихся по тому или другому признаку растений получило название гибридизации.
Оплодотворениюпредшествует процесс формирования мужского и женского гаметофитов.
ü Женский гаметофит формируется внутри завязи пестика. В одной из диплоидных клеток семязачатка (мегаспорангия) в результате мейоза образуются четыре гаплоидные мегаспоры. Три из них отмирают, а одна проходит три митотических деления, в результате чего эта клетка содержит восемь гаплоидных ядер. Так возникает женский гаметофит, часто называемый зародышевым мешком. В зрелом женском гаметофите возникают яйцеклетка, диплоидная центральная клетка и ряд дополнительных клеток зародышевого мешка.
ü Мужской гаметофит образуется в пыльниках тычи-нок. В микроспорангиях мате-ринские клетки спор делятся мейозом, в результате чего из каждой образуются четыре гаплоидные микроспоры. Сформировавшаяся микроспора имеет оболочку и ядро. Ядро за-тем делится митозом с образова-нием генеративной и вегетатив-ной клеток. Генеративная клетка вскоре еще раз делится митозом и формирует два спермия. Таким образом, сформировавшееся пыльцевое зерно содержит веге-тативную клетку и два спермия и способно к оплодотворению.
Попав на рыльце пестика, пыль-ца прорастает. Из вегетативной клетки образуется пыльцевая трубка, которая растет по на-правлению к зародышевому мешку. Спермии перемещаются вслед за кончиком пыльцевой трубки. В зародышевом мешке пыльцевая трубка разрывается.
Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, другой — с дипло-идной центральной клеткой.
Такой способ оплодотворения был открыт С. Г. Навашиным и получил название двойного оплодотворения.
Яйцеклетка + 1й спермий = диплоидная клетка (зигота) 2n – зародыш
Центральная диплоидная клетка + 2й спермий = три-плоидный 3n эндосперм — ткань, запасающая питательные вещества,
Ø Из семяпочки формируется семя.
Ø Завязь цветка разрастается, и образуется плод.
С1. Ветроопыляемые растения чаще зацветают до распускания листьев, и в их тычинках, как правило, образуется гораздо больше пыльцы, чем у насекомоопыляемых. Объясните, с чем это связано. 1) большое количество пыльцы ветроопыляемых растений погибает, не попав на рыльца пестиков; 2) листья создают дополнительную преграду при опылении этих растений
Семя
особая многоклеточная структура сложного строения, служащая для размножения и расселения семенных растений, обычно развивающаяся после оплодотворения из семязачатка (видоизмененный женский спорангий) и содержащая зародыш.
Хотя семя нередко описывают как «орган семенного размножения растений», семя не является органом в обычном значении этого термина, так как в нём объединены структуры двух (у голосеменных — трёх) разных поколений жизненного цикла. Органы полового размножения (половые органы, гаметангии) у голосеменных растений представлены архегониями, а у цветковых редуцированы. Более оправданно определение семени как «зачаточного растения», это определение подчеркивает, что из семени разовьётся новое поколение (спорофит) растения. При этом остальные части семени, кроме зародыша, можно считать добавочными структурами (органами), которые обеспечивают развитие зародыша.
Семя развивается из семязачатка и заключает в себе зародыш и запасные питательные вещества для него.
В зрелом семени различают семенную кожуру, питательную ткань и зародыш.
В нем различают зародышевые корешок и стебелек. К верхней части стебелька прикрепляются гомологичные листьям семядоли. Верхушка стебелька завершается почечкой. Из корешка образуется главный корень нового растения, почечка является зачатком главного побега растения. Число семядолей различно. У двудольных их две, у однодольных — одна. При наземном прорастании семядоли способны к фотосинтезу, а при подземном — служат хранили-щем питательных в-в.
В клетках эндосперма откладываются зерна крахмала, белков и капли жира в виде эмульсии. Семена без эндосперма состоят из двух основных частей: зародыша и семенной кожуры. Специальной ткани, богатой питательными веществами, нет. В процессе развития эндосперм поглощается зародышем, а запасные питательные вещества откладываются в первых видоизменен-ных зародышевых листьях — семядолях. В семядолях (фасоли, гороха и др.) сосредоточены все питательные вещества эндосперма, поглощаемые зародышем. В семени гороха семядоли прикрывают другие части зародыша: зачаточный корешок, зачаточный стебелек и верхушечную почку. У злаков, наоборот, семядоля небольшая и запасные питательные вещества откладываются в эндосперме, который занимает основной объем семени. Семенная кожура в основном образуется из покровов семяпочки, плотно окружает семя и является основным защитным покровом от высыхания, преждевременного насыщения влагой тканей семени. В неблагоприятных условиях семена могут долго пребывать в состоянии покоя. При определенной температуре и влажности семена всасывают воду и начинают прорастать.
Покой семян — важное приспособительное свойство, предохраняющее от преждевременного прорастания.
Прорасти и дать начало новому растению способны только семена с живым зародышем (всхожие).
Для определения всхожести семян определённое их число (100) помещают в оптимальные для прорастания условия и подсчитывают процент проросших семян. Всхожесть определяют для установления качества посевного материала, от которого зависит урожай растения
Прорастание семян — сложный физиологический процесс, для которого необходимы определенные внешние условия: доступ воздуха, влажность, тепло.
Воданеобходима для прорастания семян, т.к .зародыш может потреблять только растворенные питательные в-ва. Прорастание семени сопровождается сложными химическими превращениями веществ, в ходе которых при участии ферментов происходит распад крахмала эндосперма и мобилизация других запасных веществ, идущих на питание молодого проростка.
(С6Н10О5)n + n H2O =ферменты= n C6H12O6
При набухании семян увеличивается тургорное давление в клетках, и семенная кожура лопается. Появляется корешок, выступающий наружу и постепенно углубляющийся в почву. Питательные вещества семени содержат запас энергии, которая освобождается при их расщеплении и расходуется на развитие проростка. В этом процессе велика роль кислорода как окислителя.
Свободный доступ воздуха обеспечивает процесс интенсивного дыхания прорас-тающих семян. Сухие семена дышат очень слабо. При набухании и последующем прорастании семян дыхание усиливается в сотни раз.
C6H12O6 + 6O2 =ферменты= 6CO2 + 6 H2O + Q (38 АТФ)
В пробирке, наполненной водой, семена набухнут, но не прорастут, а погибнут. Здесь вода вытеснила воздух, необходимый для дыхания. Семена риса прорастают даже под водой при очень малом количестве воздуха, растворенного в ней.
Интенсивность дыхания увеличивается при повышении температуры окружающей среды (активность ферментов).
Проведем опыт. На дно каждой пробирки нальем немного воды, чтобы семена могли прорасти. Одну пробирку поместим в теплое место, другой — на холод, например в холодильник. Когда семена, помещенные в теплое место, прорастут, сравним их с семенами, выставленными на холод. Мы увидим, что на холоде семена не проросли. Прорастающим семенам, так же как вода и воздух, необходимо тепло. Если семенам достаточно воды и воздуха, но не хватает тепла, они не прорастут и в конце концов погибнут).Тепло активизирует ферменты.
Оптимальная температура для прорастания семян большинства растений 20-30°С (теплолюбивые), минимальная колеблется в широких пределах. Например, у клевера семена могут наклевываться при температуре +0,5°С, у озимой ржи +2° +4°С (холодостойкие).
Важнейшим условием прорастания семян являются содер-жащиеся в них запасные питательные в-ва.Они обеспечивают первоначальное питание зародыша, его способность к увеличению размеров и числа клеток и прорастание в окружающую среду. Если запасных питательных веществ в семени мало, то развитие зародыша растения задержива-ется, поэтому для посева отбирают крупные, полновесные семена.
- Без использования питательных веществ, запасен-ных в семени, зародыш растения не способен раз-виться и прорасти.
Значение питательных веществ в прорастании семян легко проверить на следующем опыте. На влажную подстилку из марли или ваты положите три одинаковых по размеру семени фасоли или гороха. Когда они набухнут, то у одного из них острым ножом отрежьте одну семядолю, а другую семядолю оставьте нетронутой. У второго семени удалите целиком одну семядолю и еще половину у второй семядоли. Третье семя оставьте с целыми обеими семядолями для контроля. Все это накройте мокрой марлей. Через 8-10 дней будет видно, что проросток семени с двумя семядолями оказался более крупным, сильным, чем проросток с одной семядолей и половинкой семядоли. Опыт, проведенный с намоченными семенами кукурузы (или пшеницы) с удалением части эндосперма, покажет такие же результаты, как и при удалении семядолей у фасоли.
Преобладающему числу видов растений для прорастания семян свет не требуется. Наоборот, есть растения (например, чернушка), семена которых прорастают только в темноте.
Влияние света на прорастание семян можно проверить на простейшем опыте. Надо взять две тарелки и на каждую из них положить фильтровальную бумагу или тряпочку. Смочить их и на каждую поместить для проращивания по 50 семян гороха или редиса. Накрыть влажной тряпочкой. Затем одну тарелку поместить в темноту (например, в шкаф), а другую — оставить на свету. Дней через 5-7можно увидеть, что семена, которые содержались в темноте, развились лучше и проросло их больше, чем на свету.
Агротехника посева семян и выращивания растений.При посеве очень важно учесть глубину заделки семян в почву, которая прежде всего зависит от размеров самих семян.
- Чем крупнее семя, тем глубже его заделывают в почву.
Мелкие семена заделывают в почву не очень глубоко, а некоторые даже сеют по поверхности почвы.
· Семена гороха, фасоли, тыквы крупные, их заглубляютв почву на 4-5 см,
· семена, по размеру средние (например, огурцов, помидоров, редиса, моркови,свеклы, петрушки), — на глубину 2-3 см.
· Мелкие семена мака, репы, салата, сельдерея сеют по поверхности почвы, лишь слегка присыпав сверху слоем почвы не более 1,5-2 мм.
Глубина заделки семян зависит также от качества почвы. В песча-ную почву семена заделывают глубже, чем в плотную глинистую. Глинистая почва более плотная и тяжелая. Уже совсем близко к поверхности в ней мало воздуха, а влаги достаточно и в верхних слоях.
v Строгое соблюдение сроков и правил проведения посевных работ имеет большое значение для повышения урожайности растений.
Плоды— органы защиты и распространения семян, конечный этап развития цветка. В состав плода входят пестик и другие части цветка: разросшееся цветоложе, сросшиеся основания чашелистиков, лепестков и тычинок.
Функции плода:
· формирование,
· защита
· распространение семян.
Максимальное число семян в плоде равно числу семязачатков в завязи, но обычно меньше, т.к. не все семязачатки достигают зрелости.
Стенки завязи образуют околоплодник. В зависимости от типа околоплодника плоды делят на сухие и сочные, многосемянные и односемянные.
ü Сухие односемянные плоды — семянка, зерновка, орех (подсолнечник, рожь, лещина).
ü Сухие многосемянные плоды — боб, стручок, коробочка (соя, капуста, мак).
ü Сочные односемянные плоды — костянка (вишня, слива, абрикос).
ü Сочные многосемянные плоды — ягода (виноград, томат).
Особые виды сочных многосемянныхплодов:
Ø яблоко — завязь погружена в ткань цветоложа (яблоня, груша, айва);
Ø тыквина — околоплодник твердый, образован из нижней завязи (тыква, огурец, дыня);
Ø померанец — многогнездный плод, образованный из верхней завязи (апельсин, лимон, мандарин).
Плоды, образованные из нескольких цветков, называются соплодиями.
Ø Сложные плоды:
· многоорешек;
· многокостянка;
· земляничина (мякоть земляники — это цветоложе, а настоящие плоды — орешки на поверхности земляничины).
Когда в сухих плодах (боб, стручок, разнообразные коробочки) семена созревают, околоплодник должен вскрыться, чтобы дать возможность семенам рассеяться. Коробочки и бобы некоторых растений разбрасывают семена.
Семена, созревающие в сухих многосемянных плодах, имеют хорошо развитую семенную кожуру, которая защищает их после того, как они высеялись из плода.
У растений, образующих односемянные сухие плоды (орехи, желуди, зерновки, семянки), рассеиваются сами плоды вместе с семенами. Поэтому односемянные плоды не вскрываются. Их околоплодники разрываются лишь при прорастании семян. Семенная кожура у семени такого плода развита слабо, так как хорошо развит околоплодник.
У сухих плодов развиваются различные прищепки, крючочки, которые цепляются за шерсть животных, одежду человека и так помогают им распространяться. У многих растений плоды разносятся ветром: они легкие, имеют небольшую массу и снабжены летучками (одуванчик). В распространении плодов и семян огромная роль принадлежит человеку. Очень часто человек невольно способствует занесению некоторых видов растений в новые районы. Вместе с сеном, соломой, фуражным зерном переносятся семена самых разнообразных растений.
Семена сочных многосемянных плодов (ягод) и односемянных плодов (костянки) распространяют животные, поедающие эти плоды. Такие семена должны сохранить способность прорастать, пройдя через пищеварительный тракт животного. Поэтому семена, развивающиеся в ягодах, обладают хорошей семенной кожурой, а семена костянок защищены внутренним каменистым слоем околоплодника — косточкой. И только пройдя через пищеварительный тракт животного, косточка истончается и семя способно к прорастанию (калина).
Дата добавления: 2014-12-20; просмотров: 7883;