Репродуктивные органы растений.

Репродуктивные органы растений являются наиболее специализированными образованиями, выполняющими функцию бесполого или полового размножения. К ним относятся спорангии, антеридии, архегонии и цветок.

Спорангии одноклеточные (у водорослей) или многоклеточные (у высших растений) органы, в которых образуются споры. У мхов они представлены коробочкой спорогона. У плаунов, хвощей и папоротников они развиваются на спорофиллах или в их пазухах и могут быть одиночными или собранными в группы (сорусы). У цветковых микроспорангии – это пыльцевые камеры (гнезда) пыльника, а видоизмененный мегаспорангий (нуцеллус) представлен семязачатком. Образующиеся в них микро- и мегаспоры участвуют в формировании мужского (пыльцевое зерно) и женского (зародышевый мешок) гаметофитов.

Антеридии – небольшие овальные тельца, внешняя стенка которых образована одним или несколькими слоями клеток. В них образуются сперматозоиды, которые выходят из созревшего антеридия наружу и активно передвигаются только в воде.

Архегонии – небольшие колбообразные тельца, состоящие из нижней расширенной части – брюшка и верхней удлиненной – шейки. Снаружи архегоний окружен бесплодными клетками, защищающими его от высыхания. В брюшке находится неподвижная яйцеклетка.

Цветок – видоизмененный укороченный и ограниченный в росте побег, приспособленный для размножения покрытосеменных растений. В нем совмещены все процессы бесполого и полового размножения. В обоеполом цветке происходят микро- и мегаспорогенез, микро- и мегагаметогенез, опыление, оплодотворение, образование плодов и семян.

Рис.31. Основные части цветка

Цветок прикрепляется к стеблю цветоножкой, ее верхняя расширенная часть называется цветоложе. Цветки, не имеющие цветоножки, называются сидячими. Наружные элементы цветка – зеленые чашелистики, образующие чашечку. За чашечкой располагаются лепестки, образующие венчик. Чашечка и венчик образуют околоцветник, который может быть двойным (имеется чашечка и венчик) или простым ( только чашечка или только венчик). Внутри цветка находятся тычинки, их совокупность называется андроцей. Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. В центре цветка находится один или несколько пестиков, их совокупность называется гинецей. Пестик состоит из трех частей: завязи (нижняя расширенная часть), столбика (средняя часть) и рыльца, расположенного на верхушке столбика. Цветки, имеющие тычинки и пестик, называются обоеполыми. Цветки, имеющие только тычинки, называются тычиночными или мужскими, а цветки, имеющие только пестики, называются пестичными или женскими. Растения с раздельнополыми цветками могут быть однодомными и двудомными. У однодомных растений (огурец, кукуруза, дуб) мужские и женские цветки размещаются на одном и том же растении, а у двудомных (ива, облепиха) – на разных.

Часто цветки собраны в соцветия. Соцветие – это группа цветов, расположенных в определенном порядке на одной цветочной оси. Биологическое значение соцветий состоит в том, что собранные в них мелкие цветки лучше заметны насекомым. Удобны они и для опыления ветром, так как летящая пыльца встречает на своем пути целую группу цветков.

Различают простые и сложные соцветия. Сложные соцветия состоят из нескольких простых.

Простые соцветия:

-кисть (черемуха, ландыш, гиацинт): боковые цветки имеют короткие цветоножки и сидят на удлиненной главной оси поочередно;

-простой колос (подорожник): на главной оси располагаются сидячие цветки;

-початок (белокрыльник, кукуруза): на утолщенной мясистой оси располагаются сидячие цветки;

- сережка (ива, грецкий орех): отличается от колоса и кисти свисающей главной осью;

-зонтик (примула, вишня): главная ось укорочена, боковые цветки выходят из одной точки на ножках разной длины и располагаются куполообразно или в одной плоскости;

-головка (клевер): имеет укороченную и утолщенную ось, на которой располагаются цветки на коротких цветоножках или сидячие;

-корзинка (подсолнечник, одуванчик): многочисленные мелкие сидячие цветки находятся на утолщенном расширенном цветоложе;

-щиток (груша): цветки расположены почти в одной плоскости, а цветоножки имеют разную длину и отходят то оси из разных точек.

Сложные соцветия:

-сложная кисть или метелка (мятлик, сирень): главная длинная ось представляет собой кисть, а боковые ее веточки – простые кисти;

-сложный щиток (рябина, калина): главная ось является щитком, боковые – тоже щитки;

- сложный колос (пшеница, рожь): на главной оси располагаются простые колоски;

-сложный зонтик (морковь, укроп): боковые оси соцветия заканчиваются простыми зонтиками.

Опыление – это перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Различают самоопыление, перекрестное опыление и искусственное опыление. Самоопыление происходит в обоеполых цветках, когда пыльца попадает с тычинок на рыльце пестика своего же цветка. Чаще всего самоопыление происходит до раскрытия цветка, в бутоне (горох, фасоль).

Типы соцветий /* function fnPlayWinMediaPlayer(objId) { try { var obj = document.all(objId); if ( obj.controls.isAvailable('Play') ) { if ( obj.playState != 3 ) { obj.controls.play(); } } else { if ( obj.playState != 3 ) { setTimeout("fnPlayWinMediaPlayer('"+objId+"')", 100); } } } catch(e){ alert("fnPlayWinMediaPlayer() error: " + (e.description ? e.description : e.toString())); } } */ function fnFullScreenVideo () { try { if (pictureRes.playState == 3) { pictureRes.fullScreen = 'true'; } } catch(e) { } }

Соцветия Простые цветки располагаются на главной оси по одному Сложные на главной оси располагаются не одиночные цветки, а простые соцветия Кисть (капуста, ландыш, черёмуха) Сложный кисть (метёлка) (сирень, виноград) Простой колос (подорожник) Сложный колос (рожь, пшеница) Щиток (груша, рябина) Сложный щиток (пижма, тысячелистник) Зонтик (вишня, лук) Сложный зонтик (морковь) Початок (кукуруза)   Головка (клевер)   Корзинка (ромашка, астра, подсолнечник)

Перекрестное опыление – это перенос пыльцы из пыльника одного цветка на рыльце пестика цветка другого растения. Оно может происходить при помощи ветра, воды, насекомых или птиц.

Признаки ветроопыляемых растений: мелкие невзрачные цветки, околоцветник отсутствует или плохо развит и не препятствует движению ветра, пыльники расположены на длинных свисающих тычиночных нитях, рыльце пестика перистое, длинное для лучшего улавливания пыльцы, пыльца легкая, сухая, образуется в большом количестве. К ветроопыляемым растениям относятся береза, рожь, крапива, кукуруза.

Признаки насекомоопыляемых растений: цветки крупные с яркой окраской и сильным ароматом, мелкие – собраны в соцветия, пыльца тяжелая, липкая; цветки имеют нектарники – особые железы, расположенные у основания лепестков внутри цветка и выделяющие сахаристую жидкость – нектар.

Искусственное опыление производит человек для выведения новых сортов, а также в случае плохой погоды или в теплицах и оранжереях.

Для того, чтобы за опылением последовало оплодотворение, необходимо образование и созревание мужских и женских половых клеток – гамет.Листостебельное растение представляет собой спорофит. Каждый пыльник тычинок образован двумя половинками, в которых развиваются по две пыльцевые камеры (гнезда)- микроспорангии. В них имеются диплоидные клетки. Созревание микроспоры – пыльцевого зерна – происходит в процессе мейотического деления диплоидных клеток пыльников. Затем гаплоидное ядро делится митозом, вокруг каждого ядра обособляется участок цитоплазмы, и образуются вегетативная и генеративная клетки. У многих растений генеративная клетка делится и образует два спермия. На поверхности бывшей микроспоры образуется плотная целлюлозная оболочка с несколькими округлыми порами, сквозь которые в конечном итоге прорастают пыльцевые трубки. В результате этих процессов каждая микроспора превращается в пыльцевое зерно – мужской гаметофит цветкового растения. Образование женского гаметофита происходит в семязачатке (семяпочке), находящемся внутри завязи пестика. Материнская диплоидная клетка делится мейотически и образует четыре гаплоидные макроспоры, три из которых разрушаются, а четвертая после трех последовательных митозов дает зародышевый мешок, состоящий из восьми клеток. Затем две центральные клетки сливаются в одну диплоидную клетку. В результате всех превращений зародышевый мешок или женский гаметофит имеет семь клеток: на полюсах зародышевого мешка расположены по три гаплоидные клетки, а в центре – клетка с диплоидным набором хромосом, а напротив пыльцевхода расположена яйцеклетка.

Сочные плоды имеют хорошо развитую мякоть, в крупных паренхимных клетках которой накапливается много воды, углеводов, витаминов, органических кислот, различных ароматических соединений. Можно выделить следующие типы сочных плодов:

ягода – плод с тонкой кожицей, семена располагаются в сочной мякоти (виноград, картофель, томат);

яблоко – тонкий кожистый внеплодник (кожура), сочная, но плотная мякоть, семян много и находятся они в пленчатых камерах в середине плода (яблоня, груша);

тыквина – многосемянный плод, покрытый толстой кожурой (корой, коркой), ткие плоды характерны для арбуза, дыни, тыквы, кабачков;

померанец – плод покрыт пористой кожурой, богатой эфирными маслами, мякоть часто разделена на дольки (все цитрусовые);

костянка – плод с тонкой кожицей, сочной мякотью, в которой находится одно семя – косточка (вишня, слива, абрикос, черемуха);

многокостянка – сборный или сложный плод, состоящий из множества мелких костянок (малина, ежевика).

Сухие плоды имеют кожистый или деревянистый околоплодник. Различают следующие виды сухих плодов:

боб – многосемянный плод с двумя створками, на которых расположены семена (горох, соя, фасоль);

стручок – многосемянный плод, имеет две створки, между которыми расположена перегородка – на ней располагаются семена ( капуста, редька, репа);

коробочка – многосемянный плод, способный вскрываться крышечкой, отверстиями, зубцами на верхушке, продольными трещинами (мак, примула, лилия, колокольчик);

зерновка – невскрывающийся односемянный плод с тонким околоплодником, сросшимся с семенной кожурой (пшеница, рожь, рис, кукуруза);

орех – односемянный невскрывающийся плод с одревесневшим околоплодником (лещина);

семянка – односемянный невскрывающийся плод с кожистым околоплодником, который не срастается с кожурой семени ( у всех сложноцветных);

крылатка – похожа на семянку, но на поверхности околоплодника у нее имеется кожистый или перепончатый крыловидный вырост, который помогает планированию плода(ясень, береза, клен).

К сложным плодам относится земляничина или многоорешек - на сочном разросшемся цветоложе находится множество мелких беловатых орешков ( замляника, клубника).

Соплодие – совокупность зрелых, сросшихся между собой плодов (сухих или сочных) одного соцветия (ананас, хлебное дерево, шелковица).

У цветковых растений сформировались различные приспособления для распространения семян и плодов. Основные способы распространения плодов и семян: водой, ветром, животными, человеком, саморазбрасыванием.

Семя.

Семя – это генеративный орган цветкового растения, образующийся из семязачатков в результате двойного оплодотворения и выполняющий функции размножения и расселения растений. В типичном случае семя состоит из зародыша и эндосперма, окруженных семенной кожурой.

Семенная кожура образуется из покровов семязачатка. Она защищает семя от механических повреждений, излишней потери воды и проникновения микроорганизмов. Зародыш – это зачаток новой особи, миниатюрный спорофит. У большинства цветковых растений зародыш состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки. К верхней части стебелька прикрепляются семядоли (семядольные листья). При этом у двудольных закладываются две семядоли, у однодольных – одна. Эндосперм – ткань, содержащая питательные вещества. Она формируется не только у почти всех однодольных, но и у ряда двудольных (укроп, лен, морковь). В триплоидных клетках эндосперма, у также в семядолях зародыша находится запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша и формирования проростка.

Содержание органических веществ в семенах культурных растений зависит от биологических особенностей вида и сорта, условии окружающей среды. По количеству органических веществ в семенах оценивается качество урожая. В зерновых культурах качество зерна определяется содержанием белков и крахмала. В семенах бобовых культур содержится

Рис.32. Продольный разрез семян больше белков, но меньше крахмала.

Масличные культуры ( соя, рапс,

лен, подсолнечник) оцениваются по содержанию жиров в семенах. При попадании семян в благоприятные условия они начинают прорастать. Прорастание семян – это переход их от состояния покоя к вегетативному росту зародыша и формирующегося из него проростка. Для прорастания семени необходимы следующие условия:вода, кислород,тепло, живой зародыш. При прорастании семени первым появляется корешок, который быстро растет и укрепляется в почве, всасывает из нее воду и минеральные соли и поставляет их зародышу. Затем начинается рост зародышевого стебелька, который выносит из почвы почечку и семядоли. Из почечки развивается надземная часть растения – стебель с листьями. Такое прорастание называется надземным (огурец, тыква, фасоль, морковь). При подземном прорастании семядоли на поверхность почвы не выносятся, а остаются в семени (дуб, горох, пшеница). Молодые растеньица, которые развиваются из зародыша семени, называются проростками. В начальный период своего развития проростки питаются запасными веществами семени, а после образования настоящих листьев переходят на фототрофный тип питания.

Значение плодов и семян определяется тем, что они способствуют размножению и расселению растений, обеспечивая тем самым непрерывность и стабильность всех экосистем. Кроме того, им принадлежит важнейшая роль в пищевых цепях экосистем.