Половое размножение покрытосеменных растений

У цветковых растений органом семенного размножения является цветок. Вспомним его строение.

Пестик является женской частью цветка. Тычинка является мужской частью цветка. В пыльниках тычинки образуются пыльцевые зёр­на, или пыльца.

Одновременно с образованием пыльцы в семязачатке пестика формируется зародышевый мешок. Каждый семязачаток одет покровом. На вершине семязачатка есть узкий канал — пыльцевход. Он ведёт к ткани, занимающей центральную часть семязачатка. В этой ткани в результате деления клеток образуется зародышевый мешок, состоящий из восьми клеток: по три клетки на полюсах, и две клетки в центре, сливаясь, образуют центральную клетку. На одном из полюсов находится крупная яйцеклетка.

Для дальнейшего развития  пыльца  должна попасть на рыльце пестика. Итак, опыление – это процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика.

Если пыльца попадает с  тычинки на рыльце пестика в пределах одного цветка, то  такой процесс называется самоопылением. Так опыля­ются пшеница, рис,  горох, фасоль.  При самоопылении сливаются половые клетки, образовавшиеся на одном растении и, следовательно, имеющие одинаковые наследствен­ные признаки. Вот почему потомст­во, образовавшееся в результате процесса самоопыления, очень похо­же на родительское растение.

А если пыльца цветка одного растения переносится на рыльце пестика цветка другой особи, то происходит перекрёстное опыление. При перекрёстном опылении происходит перераспределение наследственных признаков отцовского и материн­ского организмов, и образовавшееся потомство может приобрести новые свойства, которых не было у родите­лей.

Разберёмся, как пыльца может попасть с тычинки на пестик. Чаще опыление происходит с помощью ветра или участием животных (насекомых, птиц и даже летучих мышей), а также с помощью воды и человека.

У водных растений перенос пыльцы осуществляет вода. У некоторых водных растений (элодея, валлиснерия) пыльца переносится водой. У таких растений оболочка пыльцы содержит много жирных веществ, благодаря которым пыльца плавает, не смачивается водой, не разбухает и не лопается.

Растения, которые опыляются с помощью насекомых, называются насекомоопыляемыми. Опылителями являются пчёлы, шмели, бабочки, жуки. Насекомые-опылители посещают цветки ради сбора пыльцы и нектара, которые служат для них пищей. У насекомоопыляемых растений выработался ряд приспособлений для привлечения опылителей. Многие растения имеют ярко окрашенные цветки, которые хорошо заметны на фоне зелёной листвы. Многие цветки выделяют сахаристую жидкость — нектар. У душистого табака, маттиолы цветки раскрываются в ночное время и издают приятный аромат, который привлекает ночных бабочек. Цветки рябины, наоборот, имеют неприятный запах, но он привлекает мух, которые их и опыляют. Для многих жуков пищей является пыльца, ради сбора которой они и посещают цветки. Перемазавшись в пыльце, они перелетают с одного растения на другое и переносят прилипшие к телу пы­линки на рыльца пестиков соседних цветков.

Растения, у которых опыление происходит с помощью ветра, называются ветроопыляемыми. Они имеют мелкие невзрачные цветки, лишённые нектарников и в большинстве случаев, не имеющих запаха, свисающие пыльники на длинных тычиночных нитях, длинные пестики с широкими рыльцами для улавливания большого количества пыльцы. Пыльца лёгкая и образуется в большом количестве.  Многие ветроопыляемые растения (орешник, ольха, берёза) растут большими скоплениями и цветут рано весной, когда на деревьях еще нет листьев, которые могли бы помешать распространению пыльцы.

Человек иногда сознатель­но переносит пыльцу с тычинок одного растения на рыльца пестиков другого растения. Та­кое опыление называют искусственным. Его осуще­ствляют с целью выведения новых сортов и повышения урожайности некоторых растений. Переносят пыльцу чистой сухой кисточкой.

Пыль­ца попадает на рыльце пестика и прикрепляет­ся к нему благодаря особенностям строения оболочки, а также липким сахаристым выделениям рыльца, к ко­торым пыльца прилипает. Пыльца одета двумя оболочками – тонкой, внутренней, и прочной, наружной. В наружной оболочке есть более тонкие участки – поры. Наружная оболочка, как правило, неровная, с шипиками, бородавочками. Каждое пыльцевое зерно покрытосеменных растений состоит из двух клеток: вегетативной и генеративной.

Процесс оплодотворения — очень важный биологический процесс. Под оплодотворением понимают слияние двух половых клеток — гамет. При половом размножении происходит слияние двух гамет и образуется особая клетка – зигота. Из которой в дальнейшем образуется новый организм. Запишем формулу полового размножения: гамета + гамета = зигота.

При попадании на рыльце пестика пыльцевое зерно  прорастает и  превращается в длинную, очень тонкую пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка образуется в результате деления вегетативной клетки. Генеративная клетка пыльцевого зерна перемещается в пыльцевую трубку, делится и образует два спермия. Когда пыльцевая трубка через пыльцевход проникает внутрь зародышевого мешка, один из спермиев сливается с яйцеклеткой. Происходит оплодо­творение, и образуется зигота.

Второй спермий сливается с централь­ной клеткой и образуется эндосперм, в котором накапливаются запасы питатель­ных веществ. Они необходимы для питания и развития зародыша.

Таким образом, у цвет­ковых растений при оплодотворении происходит два слияния: первый спермий сливается с яйцеклеткой, в результате чего образуется зигота, а вто­рой спермий сливается с крупной центральной клеткой, и в результате образуется эндосперм. Этот процесс от­крыл в 1898 г. русский ботаник, академик Сергей  Гаврилович Навашин и назвал его двойным оплодотворением. Двойное оп­лодотворение характерно только для цветковых расте­ний.

Разберёмся, что же происходит с цветком после двойного оплодотворения. Сначала начинает образовываться эндосперм и в его клетках постепенно накапливаются запасные питательные вещества. После этого начинает делиться зигота. Из зиготы образуется зародыш — зачаток нового организма. Для своего развития он использует питательные вещества, накапливающиеся в клетках эндосперма.

После оплодотворения весь семязачаток разрастается и превращается в семя.

Параллельно с развитием семени завязь преобразуется в зрелый плод.

Стенки завязи образуют стенку плода — околоплодник. Околоплодник защищает семена от неблаго­приятных воздействий.

Если в образовании плода принимают участие только стенки завязи, то такой плод называется истинным (горох, томат). В образовании плода могут участвовать разросшиеся цветоложе, основания тычинок и лепестков. Такие плоды называются ложными (шиповник, яблоко).

Внутри плода развиваются семена. Таким образом, плод состоит из околоплодника и семян.