Репродуктивные органы растения. Цветок

Высшие растения подразделяются на споровые и семенные. Семенные растения являются более совершенными. К ним относят отделы Голосеменные и Покрытосеменные. Голосеменные получили такое название за счёт того, что их семена лежат открыто на поверхности чешуи шишек.

Покрытосеменные же, как считают учёные, произошли от древних голосеменных. Это самая молодая и в то же время самая многочисленная группа царства Растения. Она включает примерно 250 тыс. видов, произрастающих во всех климатических зонах.

Покрытосеменные, или Цветковые, – отдел наиболее совершенных высших растений, имеющих цветок.

Преобладающее поколение покрытосеменных – это спорофит (зелёное автотрофное растение). Гаметофит редуцирован. Кроме того, гаметофит никогда не бывает самостоятельным, он живёт за счёт спорофита, то есть является гетеротрофным.

Цветковые растения, будучи более совершенными по сравнению с другими растениями по способу размножения, быстро распространились по Земле и приспособились к самым разнообразным экологическим факторам.

Выделяют три основные морфологические группы покрытосеменных: деревья, кустарники и кустарнички.

Одной из наиболее важных форм адаптации стало появление травянистых растений.

В зависимости от продолжительности жизни травянистые растения подразделяют на однолетние, двулетние и многолетние.

Однолетние растения отмирают сразу же после развития плодов.

Двулетние обычно в первый год жизни образуют только вегетативные органы, а во второй цветут и плодоносят.

Многолетние травы живут и плодоносят несколько лет, но при этом каждый год все надземные побеги у них отмирают, а подземные зимуют и на следующий год дают начало новому поколению надземных побегов.

Некоторые растения прошли путь обратной трансформации травянистых форм в древесные (например, пальмы).

У покрытосеменных тело расчленено на главные вегетативные органы – побег и корень. В зависимости от условий обитания побег имеет разнообразное строение. Он может быть прямым, лежачим, вьющимся, цепляющимся и т. д. Разнообразны и метаморфозы побегов.

Проводящие ткани покрытосеменных – самые совершенные среди всех растений. Ксилема имеет сосуды, которые обеспечивают более быстрый транспорт воды и растворенных в ней веществ от корня по стеблю и далее в листья. Проводящие элементы флоэмы представлены безъядерными ситовидными трубками.

У покрытосеменных листья, покрывающие стебли, разнообразны по размерам, степени рассеченности, форме листовой пластинки и т. д.

Корневая система всегда начинается с зародышевого корешка семени и возникающих от него боковых корней. Существует два типа корневой системы цветковых: стержневая и мочковатая.

Как мы уже сказали, в отдел Покрытосеменные входят самые высокоорганизованные растения. У них имеются совершенно новые структуры, осуществляющие как половое, так и бесполое размножение, – цветок.

Цветок – это укороченный видоизменённый побег, состоящий из нескольких частей. Цветок занимает апикальное положение (то есть расположен в верхней части), но при этом он может располагаться на верхушке главного и бокового побега.

Цветоножка цветка – это относительно удлинённое междоузлие. Цветоножка связывает цветок с остальным растением. У многих видов цветовых она отсутствует или сильно укорочена, это сидячие цветки.

Расширенная дистальная часть цветоножки называется цветоложем, обычно оно уплощённое, но иногда может быть вогнутым или, наоборот, выпуклым. Цветоложе является сильно укороченной осью цветка, и в пазухах её очень коротких междоузлий располагаются все органы цветка.

Околоцветник образован чашечкой и венчиком. Венчик состоит из лепестков, а чашечка из чашелистиков.

У подавляющего большинства растений чашечка и венчик присутствуют в цветке одновременно, такой околоцветник называют двойным. Однако чаще всего имеется только чашечка или только венчик – такие цветки простые.

Цветок небольшого числа видов лишён околоцветника и поэтому называется беспокровным или голым.

Чашечка образована различным количеством чашелистиков, которые происходят из обычных вегетативных листьев. Они часто зелёные и фотосинтезируют. Основной функцией чашелистиков является защита развивающихся частей цветка до его распускания.

Чашелистики могут быть обособлены друг от друга или срастаться между собой.

Венчик образован различным количеством лепестков.

Лепестки венчика, как и чашелистики, могут срастаться между собой краями (сростнолепестный венчик) или оставаться свободными (свободнолепестный венчик).

Вблизи основания лепестков иногда образуются дополнительные структуры, которые вместе называют привенчиком (коронкой).

Венчик развит у цветков, опыляемых насекомыми. У ветроопыляемых покрытосеменных венчик развит относительно слабо или вовсе редуцирован.

Тычинки цветка состоят из тычиночной нити и пыльника, образованного микроспорангиями. Отдельные микроспорангии называются пыльцевыми гнёздами.

Совокупность тычинок одного цветка называют андроцеем.

Количество тычинок в одном цветке у разных покрытосеменных широко варьирует от одной до нескольких сотен. Часто тычинки, расположенные в одном цветке, имеют различное строение по форме или длине тычиночных нитей.

Кроме того, все тычинки или несколько из них могут срастаться между собой – это однобратственный андроцей (если срастаются все тычинки); двубратственный, если одна из тычинок не срослась с остальными; и многобратственный, если тычинки срастаются, образуя несколько групп. Разнообразие тычинок связано с особенностями опыления цветков.

Плодолистики (гинецей) являются мегаспорофиллами. В типичных случаях плодолистик состоит из трёх частей: завязи, столбика и рыльца.

У покрытосеменных растений пыльцевые зёрна попадают не на семязачаток, как это происходит у голосеменных, а на рыльцевую область. При этом семязачатки скрыты в полости плодолистика и надёжно защищены его стенками.

Если завязь не срастается с окружающими стерильными частями цветка, а возвышается над цветоложем, её называют верхней (бобовые, паслёновые и др.). Если завязь полностью обрастает элементами околоцветника или цветоложем, она называется нижней (например, тыквенные). Промежуточные варианты называют полунижней завязью (например, земляника). Нижняя завязь считается более прогрессивной, поскольку в ней семязачатки, кроме стенок завязи, покрыты дополнительным защитным покровом.

Иногда плодолистики называют карпеллами, имея в виду, что из них впоследствии разовьётся плод. Другое название – пестик, но его чаще применяют для характеристики всех плодолистиков одного цветка. Однако правильнее называть всю совокупность плодолистиков, находящихся в одном цветке, гинецеем.

В зависимости от того, насколько тесно связаны плодолистики между собой, различные типы гинецеев подразделяют на две большие группы: апокарпный (если все плодолистики свободны) и ценокарпный, если боковые стенки соседних плодолистиков срастаются между собой.

Нектарники – это особые желёзки, продуцирующие жидкие секреты, богатые растворимыми сахарами, – нектар, привлекающий питающихся им насекомых-опылителей, поэтому нектарники особенно хорошо развиты у энтомофильных (опыляемых насекомыми) растений.

Нектарники могут быть и вполне самостоятельными структурами, но нередко они являются видоизменяющейся частью цветка. Нектарники лучше всего развиты у двудольных.

Большинство цветков имеют и тычинки, и плодолистики, поэтому их называют обоеполыми. Но существует множество видов, цветки которых содержат только тычинки или только плодолистики. Первые принято называть мужскими, вторые – женскими.

У некоторых покрытосеменных на одном растении одновременно или последовательно развиваются мужские и женские цветки. Такие формы называют однодомными (например, огурец).

У других одна особь имеет цветки только одного пола, и в соответствии с этим отдельные экземпляры подразделяют на мужские и женские, а вид в целом называют двудомным. При этом мужские экземпляры значительно отличаются от женских не только по строению цветка, но и по ряду других признаков (например, конопля, тополь, ива и другие).

Вокруг продольной оси большинства цветков можно провести несколько плоскостей, каждая из которых разделит этот цветок на равные половины с одинаковым набором одинаковых органов. Такие цветки называют актиноморфными или правильными (подобный тип симметрии в животном мире называется радиально-симметричным). Однако у многих покрытосеменных относительно продольной оси возможно провести лишь одну плоскость, делящую цветок на две равные половины. Такой цветок называют зигоморфным или неправильным (у животных подобный тип именуется билатерально-симметричным). Наконец, можно встретить цветки, которые невозможно разделить даже на две половины. Это асимметричные цветки.

Формула и диаграмма цветка

Формула цветка представляет собой краткую запись, в которой в зашифрованной форме обозначены все части цветка, а также указаны их численность и особенности. Вначале указывают пол цветка. Если в нем имеются только тычинки, но нет плодолистиков, то он обозначается как мужской – (стрела Марса) или тычиночный; если, наоборот, имеются только плодолистики – женский – (зеркало Венеры) или пестичный.

Обоеполые (гермафродитные) цветки, имеющие как тычинки, так и плодолистики, либо не указываются вообще, либо обозначаются совмещённым значком.

Затем обозначается тип симметрии цветка. Если он имеет радиальную симметрию, то он обозначается звёздочкой. Такой цветок в ботанике называется актиноморфным, или правильным, как, например, у розы или тюльпана.

Билатерально-симметричный цветок обозначается вертикальной или косой стрелкой или вертикальной линией с точками по обеим сторонам. Билатерально-симметричный цветок называется зигоморфным, (например, у гороха). Наконец, у некоторых растений цветки асимметричные, т. е. вокруг продольной оси у них вообще нельзя провести ни одной плоскости, которая делила бы цветок на две равные половины. Асимметричный цветок обозначается зигзагообразной стрелкой. Затем в формуле указываются отдельные части (члены) цветка.

Для обозначения каждого такого члена используются буквенные символы, соответствующие их латинскому названию.

Количество одноименных членов выражается цифрами, если их не более 12, а если количество превышает 12 или непостоянное, то знаком бесконечность. Если члены цветка срастаются между собой, то цифру, обозначающую их численность, помещают в скобки, например (5).

Если срастаются не все одноименные члены, то сросшиеся помещаются в скобки, а свободные – вне: например (3) + 2 указывает, что три члена сросшиеся, два несросшиеся.

Встречаются цветки, у которых одноименные члены, например тычинки, имеют разную длину. В этом случае более длинные части выделяются размером обозначающих их цифр: например, запись 2+3 говорит, что два члена имеют большую длину, чем три другие.

Если одноименные члены цветка располагаются несколькими кругами, то последовательно записывают количество их в каждом круге, соединяя знаком +.

Кроме того, характеризуя завязь, необходимо показать, является ли она верхней или нижней.

Для этого над (если завязь нижняя) или под (если завязь верхняя) цифрой, показывающей количество плодолистиков в гинецее, ставится чёрточка.

В качестве примера приведём формулу цветка яснотки белой.

Формула говорит о том, что цветок у яснотки зигоморфный, имеет сложный околоцветник, состоящий из пяти сросшихся чашелистиков и такого же количества лепестков венчика, расположенных в виде двух кругов, причём лепестки также сросшиеся. Андроцей состоит из двух и более тычинок, причём две из них выделяются большей длиной. Гинецей образован двумя сросшимися плодолистиками, завязь – верхняя.

Несколько иной будет формула цветка лютика едкого, т. е. цветок обоеполый, актиноморфный со сложным околоцветником, состоящим из пяти свободных чашелистиков и такого же количества свободных лепестков. Тычинок и плодолистиков много, завязь верхняя.

Для схематического обозначения цветка используют диаграмму, которая представляет собой проекцию поперечного разреза цветка.

Диаграмма более информативна, чем формула, потому что она более чётко и зримо показывает взаимное расположение в цветке всех его членов.

Ось соцветия в диаграмме обозначают маленьким кружком сверху, а кроющий лист – серповидной дугой с килем внизу.

У верхушечных цветков ось не обозначают. Так же, как и кроющий лист, обозначают прицветники и чашелистики, а лепестки венчика – серповидными дугами, но без киля. Символом тычинок в диаграмме является фигура, напоминающая пыльник, а плодолистика – завязь, кроме того, в завязи могут быть обозначены семязачатки. Сросшиеся члены в диаграмме объединяются общими линиями.