Генеративные органы цветковых растений

Цветок – орган семенного размножения высших растений. Это видоизмененный укороченный побег, в котором образуются споры, гаметы; происходит опыление, оплодотворение, развитие семян и плодов.

Цветок заканчивает собой главный или боковые стебли (pис. 39). Часть стебля под цветком, лишенная листьев, называется цветоножкой. Нередко она укорочена или отсутствует. Такие цветки называют сидячими. Цветоножка продолжается в цветоложе, на котором располагаются все части цветка. В центре цветка находится пестик – женская часть цветка. Он состоит из рыльца, столбика и завязи. В завязи находится семяпочка. Закрытое расположение завязи отличает покрытосеменное растение от голосеменного. Пестик окружен тычинками, состоящими из тычиночной нити и пыльника. Каждый пыльник состоит из 4-х пыльцевых мешков (микроспорангий). Тычинки и пестик окружены венчиком, который состоит из лепестков разной окраски. Вокруг лепестков расположены чашелистики зеленого цвета. Лепестки и чашелистики образуют околоцветник. Иногда околоцветник состоит только из лепестков (у лилии, тюльпана) или только из чашелистиков (у березы, злаков). Околоцветник защищает тычинки и пестик, привлекает насекомых, участвует в распространении плодов после оплодотворения, когда он видоизменяется.

Цветки, которые несут и тычинки, и пестики, называются обоеполыми (у вишни). Цветки, у которых имеются только тычинки или только пестики, однополые (у крапивы). Растение, на котором образуются тычиночные (мужские) и пестичные (женские) цветки, называется однодомным (грецкий орех, арбуз). Если мужские цветки располагаются на одном растении, а женские – на другом, то такие растения называются двудомными (тополь).

Число тычинок, пестиков, чашелистиков, лепестков у каждого вида, как правило, постоянно. Поэтому для характеристики цветка часто пользуются формулой цветка – буквенными обозначениями его строения. Чашечка обозначается буквой Ч, лепестки – Л, тычинки – Т, пестик – П. Около каждой буквы цифрами обозначают число этих частей. Например, формула цветка семейства крестоцветных, написанная буквами русского алфавита, выглядит так: Ч4Л4Т2+4П1. Обычно формула записывается буквами латинского алфавита.

В состав цветка входят особые железы – нектарники, образующие сахаристую жидкость – нектар. Его собирают насекомые-опылители (пчелы), нектаром питаются птицы (колибри, цветочницы).

Соцветия – группа цветков, расположенных на одном цветоложе. Различают несколько типов соцветий (pис. 40). Соцветие, в котором от верхушки стебля отходят короткие цветоножки, называется простым зонтиком (яблоня, вишня) Несколько простых зонтиков могут образовывать сложный зонтик (укроп, морковь). Соцветие из цветков, не имеющих цветоножек, называется простым колосом (подорожник). Соцветие, состоящее из нескольких колосков, называют сложным колосом (рожь, ячмень).

Другая группа соцветий возникает из боковых цветоносных побегов. Наиболее простые соцветия этого типа – кисть (ландыш, черемуха). Это отдельные цветки, расположенные на боковых цветоножках, отходящих от одной общей. Из кисти в результате ветвления боковых осей возникает метелка (сирень, овес), ее называют еще сложной кистью. У подсолнечника, василька мелкие цветки расположены на утолщенной части стебля – цветоложе и образуют соцветие – корзинку. У кукурузы соцветие – початок, у березы – сережка, у клевера – головка.

Биологическое значение соцветий у насекомоопыляемых растений в том, что мелкие цветки, на которые расходуется мало пластического материала, собраны в соцветия и хорошо видны насекомым, что ускоряет их опыление. У ветроопыляемых растений соцветия обычно находятся на конце стебля, не прикрыты листьями, что способствует лучшей отдаче и улавливанию пыльцы. Кроме того, соцветие дает значительно большее число семян, что также важно для сохранения и процветания вида.

Опыление. Опылением называют процесс переноса пыльцы с тычинок на пестик. Известны два типа опыления: самоопыление и перекрестное. Самоопыление наблюдается в пределах одного цветка у растений с нераскрывающимися цветками (горох, фасоль, томаты) или у однодольных. Перекрестное опыление – перенос пыльцы с цветка одного растения на пестик цветков другого. Этот тип опыления наиболее распространен. Осуществляется перекрестное опыление разными способами: ветром, насекомыми, водой, птицами, млекопитающими, человеком.

В процессе естественного отбора у растений выработались различные приспособления, облегчающие опыление. Так, у насекомоопыляемых растений крупные с яркими лепестками цветки, имеющие нектар и определенный запах. Пыльца крупная, шероховатая, часто склеенная в комочки (калина, ромашка). Ветроопыляемые растения имеют мелкие, невзрачные цветки. Околоцветник развит плохо или редуцирован, пыльники располагаются на длинных тычиночных нитях. Цветут до распускания листьев. Растут большими массивами. Продуцируют огромное количество мелкой, легкой, гладкой пыльцы (береза, крапива, кукуруза). У водных растений пыльца распространяется в толще воды (болотник) или на ее поверхности (элодея, валлиснерия).

В растениеводстве большое значение имеет искусственное опыление для получения новых сортов или повышения урожайности культурных растений. Однако перекрестное опыление предпочтительнее, т. к. происходит увеличение генетического разнообразия внутри вида за счет соединения гамет с различными наследственными задатками. У некоторых растений в процессе эволюции возникли приспособления, предотвращающие самоопыление: двудомность, самонесовместимость (пыльца на рыльце пестика того же растения не прорастает); неодновременное созревание пыльников и пестиков; недоразвитие мужской или женской части цветка (цветок функционирует как однополый). Однако самоопыление служит резервным способом опыления в тех случаях, когда из-за неблагоприятных условий перекрестное опыление не произошло. Самоопыление чаще наблюдается у однолетних растений.

Оплодотворение (pис. 41). После попадания на пестик пыльцы начинается ее прорастание. Из вегетативной клетки развивается пыльцевая трубка, по которой продвигаются два спермия. Пыльцевая трубка проникает в зародышевый мешок через пыльцевход, где оболочка ее растворяется. Один спермий сливается с гаплоидной яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу, из которой образуется зародыш; другой – с диплоидной клеткой, образуя триплоидную центральную клетку, из которой развивается питательная ткань – эндосперм. Этот процесс, открытый в 1898 году С. Г. Навашиным, называется двойным оплодотворением.

Семя и плод

Семя – зародыш с запасом питательных веществ, заключенный в кожуру и развивающийся из семяпочки. Семена однодольных и двудольных растений отличаются по количеству семядолей и месту отложения питательных веществ.

Строение семени двудольного растения (фасоли)

Семя фасоли состоит из зародыша и семенной кожуры (pис. 42). Зародыш состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки с двумя семядолями. Семядоли – это первые, видоизмененные листья зародыша. В семядолях находится запас питательных веществ, который расходуется на рост приростка и выполняет в почечке защитную функцию. У многих двудольных запас питательных веществ находится в эндосперме, а не в зародыше.

Строение семени однодольного растения (пшеницы)

Семя пшеницы также имеет семенную кожуру, которая плотно срастается с сухим околоплодником, зародыш и эндосперм. Зародыш содержит корешок, стебелек, почечку и одну семядолю, видоизмененную в щиток, отделяющий зародыш от эндоспермы. При прорастании семени эта семядоля (щиток) способствует поступлению питательных веществ от эндосперма к зародышу.

Плод

После того, как началось образование семени (зародыша), цветок вступает в новую фазу развития, которая завершается образованием плода.

Плоды бывают истинными, если околоплодник образуется из стенок завязи, и ложными, если околоплодник развивается из цветоложа или других частей цветка. Плоды разнообразны по строению околоплодника, форме, количеству семян, размерам и т. д. Классификации плодов искусственны и основаны на следующих признаках: 1) консистенция околоплодника; 2) количество семян; 3) нераскрывающийся (замкнутый) или раскрывающийся.

Сухие раскрывающиеся плоды: коробочка (мак, белена), стручок (капуста, редис), стручочек (пастушья сумка), боб (горох, фасоль).

Сухие нераскрывающиеся плоды: семянка (подсолнечник), зерновка (пшеница), орех (дуб, грецкий орех).

Сочные плоды: ягода (арбуз, виноград), яблоко (рябина, яблоня), костянка (вишня, слива), тыквина (тыква, огурец).

По количеству семян различают плоды односеменные (слива), двусеменные (груша), многосеменные (томаты).

Интересную по происхождению группу представляют сложные плоды, образующиеся из цветка, имеющего несколько пестиков (сборная листовка у магнолии), или из соцветия (соплодие у малины, шелковницы).

Плоды предназначены для защиты семян от неблагоприятных условий среды и распространения их в природе.

КЛАССИФИКАЦИЯ

ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ

Отдел Покрытосеменных растений делится на два класса: Двудольные и Однодольные. Однодольные растения произошли от двудольных, и поэтому между ними много общих черт.

Общая характеристика класса Двудольные растения

Для двудольных растений характерны следующие признаки: зародыш несет две семядоли, которые прорастают обычно надземно; листья имеют сетчатое жилкование, черешок выражен; в стебле хорошо различаются кора и сердцевина; pасположение сосудисто-волокнистых пучков в стебле кpуговое, имеется камбий; корень у подавляющего числа видов стержневой (у травянистых мочковатый); цветки преимущественно пятичленные. Основные семейства двудольных: Сложноцветные, Крестоцветные, Бобовые, Пасленовые, Розоцветные.

Общая характеристика класса Однодольные растения

У однодольных растений зародыш с одной семядолей, которая прорастает, как правило, подземно; листья с параллельным или дуговым жилкованием, не расчленены на черешок и листовую пластинку; корневая система мочковатая; цветки трехчленные; в стебле нет ясно дифференцированной коры и сердцевины, pасположение сосудисто-волокнистых пучков в стебле беспоpядочное, камбия нет. Однодольные представлены травами, иногда древовидными формами (пальмы, бамбук). Число видов в классе Однодольных значительно меньше, чем в классе Двудольных растений.

Основные семейства класса Однодольные – Злаковые и Лилейные.

Биологические особенности и значение основных семейств двудольных и однодольных pастений пpедставлены в таблице 3.

ЖИВОТНЫЕ

Наука о животных – зоология. Она изучает строение и жизнедеятельность животных, их многообразие и распространение, связи друг с другом и средой обитания, их происхождение, закономерности индивидуального и исторического развития. Внешнее и внутреннее строение изучают такие морфологические дисциплины, как гистология, цитология, эмбриология, анатомия. Питание, дыхание, кровообращение, поведение и другие процессы жизнедеятельности изучает физиология. Взаимоотношения животных с окружающей средой исследует экология. Закономерностями наследственности и изменчивости занимается генетика; описанием различных организмов и установлением между ними родственных связей – систематика. Таким образом, зоология представляет комплекс биологических наук, тесно связанных друг с другом.

Основные методы, используемые в зоологии: исторический, сравнительный, экспериментальный, математический.

В настоящее время описано около 2 млн видов животных, которые различаются по строению, образу жизни, происхождению. Среди них есть как микроскопические организмы (одноклеточные), так и очень крупные (слон, кит). Животные отличаются от растений подвижностью, раздражимостью в виде таксисов и рефлексов, ограниченным ростом и возрастом, типом питания (гетеротрофное), строением структурной единицы – клетки (в ней нет плотной оболочки, вакуолей с клеточным соком, пластид; запасной углевод-крахмал).

Животные делятся на беспозвоночных и позвоночных. Беспозвоночные не имеют осевого скелета. К ним относятся простейшие, губки, кишечнополостные, плоские, круглые и кольчатые черви, членистоногие, моллюски. Позвоночные имеют осевой скелет и объединяют всех хордовых. Различают также холоднокровных животных (к ним относятся все беспозвоночные, оболочники, полухордовые, бесчерепные, круглоротые, рыбы, земноводные и пресмыкающиеся) и теплокровных (птицы и млекопитающие).

Животные заселили на Земле практически все среды обитания: почву, сушу, воду, воздух.

Значение животных в природе и жизни человека велико. Они являются звеном в общей цепи питания, играют положительную роль в почвообразовании, опылении растений, распространении семян. Многие виды используются человеком в пищу, как сырье для промышленности, источник витаминов и лекарственных веществ. Некоторые виды (лягушка, крыса, кролик, собака) используются в научных экспериментах. Накопленные знания о принципах строения органов животных легли в основу разработки новых технических конструкций при строительстве самолетов, подводных лодок и позволили сформировать новую биологическую науку – бионику.

Вместе с тем ряд животных приносит человеку вред. Так, многие виды простейших, паразитических червей и членистоногих являются возбудителями заболеваний человека и домашних животных, многие кровососущие виды выступают в роли переносчиков; ядовитые животные, вводя яд в организм человека, вызывают тяжелые отравления и смерть.

По современной классификации в царстве Животные выделяют два подцарства: Одноклеточные и Многоклеточные. Каждое подцарство делится на типы, типы – на подтипы, подтипы – на классы; классы – на отряды, отряды – на семейства, семейства – на роды, роды – на виды. Следует отметить, что общепринятой систематики животных пока нет.

ЭКОЛОГИЯ ПАРАЗИТОВ