Страница - 28

§54. Опыление и оплодотворение

Опыление и оплодотворение у растений. Органом полового размножения у цветко­вых растений является цветок. Он состоит из главных и вспомогательных частей. Глав­ные части цветка - пестик и тычинки. Об­разовавшаяся в тычинках пыльца содержит мужские половые клетки. А в пестике на­ходятся женские половые клетки. Верхняя часть пестика называется рыльцем.

Вспомогательные части цветка - цвето­ножка. цветоложе, чашелистики и лепест ки (рис. 127).

Опыление - это процесс попадания пыль­цы с пыльников на рыльце пестика. После опыления происходит оплодотворение - сли­яние половых клеток (гамет).

Раздельнополые н обоеполые цветки. У некоторых растений цветки содержат толь­ко пестики или только тычинки. Такие цветки называются раздельнополыми. Они могут быть только женскими - пестичны­ми или только мужскими - тычиночными. Например, у кукурузы на верхушке стебля образуются мужские тычиночные цветки, а в центре стебля - женские, собранные в по­чаток (рис. 128).

И все-таки у большинства растений цвет­ки имеют и пестики, и тычинки. Вспомните тюльпаны, розы, цветки яблони, абрикоса, вишни или груши. В цветках этих растений есть и пестик (или множество пестиков, как у розы), и тычинки. Такие цветки называ­ются обоеполыми.

Перекрестное опыление и самоопыление у растений. При перекрестном опылении пыльца одного цветка попадает на рыльце пестика другого цветка. При самоопылении пыльца попадает из тычинок на рыльце пестика внутри одного цветка.

Несмотря на то что большая часть растений имеет цветки, про­цесс самоопыления в природе встречается нечасто. Из хорошо извест­ных вам видов растений самоопыляемыми являются горох посевной, арахис (земляной орех) и пшеница.

Большинство растений, которые мы часто видим вокруг себя, яв­ляются перекрестноопыляемыми.

Способы перекрестного опыления. Растения хорошо приспособле­ны к процессу опыления (рис. 129). Рыльца пестиков устроены так, чтобы пыльца именно этого вида растений могла легко на него при­землиться и задержаться. Сама пыльца неровная, поэтому ей нетруд­но удержаться на рыльце пестика. Цветки вырабатывают большое количество пыльцы, а способы опыления бывают разными.

Ветроопыление - процесс переноса пыльцы с помощью ветра. У ветроопыляемых растений много сухой и легкой пыльцы.

Насекомоопыление - процесс переноса пыльцы с помощью на­секомых. У таких растений пыльца шероховатая и липкая. Цветки обычно имеют крупные красивые лепестки яркого цвета, сильный запах и сладкий нектар. Все это привлекает главных опылителей растений.

Перекрестное опыление осуществляется также с помощью других животных, в том числе птиц, например колибри, и млекопитающих (летучие мыши, грызуны и др.).

Опыление с помощью воды бывает у водных растений - лилий, кувши­нок. Пыльца таких растений имеет воздушные полости, чтобы не тонуть, а скользить по водной глади. Лепестки расположены так, что образуют свое­образный "водоворота", направляющий плывущую пыльцу к рыльцу пестика.

Неважно, каким способом произошло опыление. После его успеш­ного завершения должен последовать процесс оплодотворения.

Знание и понимание:

1. Дайте определение опылению и оплодотворению. Каков их порядок? Обязателен ли он? В чем заключается различие между ними?
2. Выясните, какие части цветка участвуют в опылении и оплодотворе­нии, роль каждого из них.

Применение:

По рисунку расскажите об этом виде опыления.

1. Сравните обоеполые и раздельнополые цветки. Всегда ли обоеполые цветки способны к самоопылению?
2. Объясните значение опыления для растений.

Анализ:

1. Покажите разницу между обоеполыми и раздельнополыми цветками.
2. Проанализируйте и установите зависимость особенностей строения пыльцы, частей цветка от вида опыления.

Синтез:

1. Составьте схему «Типы опыления».
2. Можно ли по виду цветка догадаться, каким способом он опыляется? Ответ обоснуйте.

Оценка:

1. Считаете ли вы, что самоопыление можно генетически приравнять к бесполому размножению? Ответ аргументируйте.
2. Докажите, что наибольшее количество видов растений, опыляющихся перекрестно, является свидетельством того, что это более прогрессив­ный путь.

§55. Особенности двойного оплодотворения у цветковых растений

Образование и расположение гамет у растений. Основные части цветка, участвующие в образовании плодов, — тычинки и пестик. В них образуются гаметы.

Тычинка - мужской орган. Каждая тычинка состоит из двух ча­стей: тычиночной нити и пыльника. Тычиночная нить приподнимает пыльник так, чтобы он был на оптимальной высоте. В пыльнике об­разуется пыльца, состоящая из сотен тысяч пылинок.

Пестик - женский орган. Он состоит из трех частей: рыльца, столбика и завязи. Рыльце - место для улавливания пыльцы. Можно сказать, что оно выполняет роль посадочной площадки для пыльцы, содержащей мужские половые клетки. Именно строение рыльца об­легчает процесс опыления. Столбик соединяет рыльце и завязь. Рас­ширенная нижняя часть пестика - завязь. Внутри нее образуется яй­цеклетка.

Двойное оплодотворение у цветковых растений. Его суть в том, что происходит одновременное слияние двух пар половых клеток.

Как вы помните, половые клетки содержат одинарный набор хромо­сом. У растений гаплоидные клетки (с одинарным набором хромосом) образуются и находятся внутри тычинок и пестиков. Это предшествен­ники гамет, из которых впоследствии образуются яйцеклетки и спер­мин (рис. 130).

Формирование спермиев. Зрелая пыльца покрыта оболочкой. Она содержит генеративную и вегетативную клетки. После опыления на­чинается процесс прорастания пыльцы в пыльцевую трубку. Эту роль выполняет вегетативная клетка. Пыльцевая трубка продвигается внутри столбика от рыльца пестика к завязи.

В это время находящаяся в пыльцевой трубке генеративная клетка делится на­двое, образуя два спермия. Именно они - го­товые мужские гаметы с одинарным набо­ром хромосом. Им предстоит участвовать в процессе двойного оплодотворения.

Процессы, происходящие в завязи пе­стика. Женские половые клетки находят­ся внутри завязи пестика - в зародышевом мешке. После нескольких последовательных делений в зародышевом мешке образуются яйцеклетка с одинарным набором (гаплоид­ным) хромосом и центральная клетка с двой ным набором (диплоидным) хромосом.

В момент оплодотворения один из спер­миев попадает в яйцеклетку, а второй - в диплоидную центральную клетку. В результате слияния из яйцеклетки и епермия образуется зигота. Она содер­жит двойной набор хромосом: один - от отцовской клетки (спермий), другой - от материнской (яйцеклетка).

Из центральной клетки и второго спермия образуется эндосперм - запас питательных веществ семени. Набор хромосом в эндосперме бу­дет тройным (триплоидным). В него попадает один отцовский набор хромосом из спермин и два материнских набора хромосом из централь­ной клетки.

Из оболочек семязачатка, внутри которого находится зародыше­вый мешок, образуется кожура семени. А из стенок завязи пестика образуется плод, внутри которого будут находиться семена.

Значение двойного оплодотворения. Прежде всего оно позволяет растениям экономить белки, жиры и углеводы, накапливающиеся в семени. Цветковые не тратят энергию на синтез питательных веществ, если нет гарантии в том, что зародыш образовался. Кроме того, без двойного оплодотворения у цветковых не формируются семена. Если несвоевременные заморозки погубили гаметы или дождь во время цве­тения смыл пыльцу, плодов и семян не будет.

В целом двойное оплодотворение у цветковых растений способство вало их прогрессу и позволило им занять господствующее положение на планете.

Партеногенез - это процесс развития зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки. При этом способе размножения не происходит оплодотворения. Отцовский организм в размножении не участвует. Примерами могут слу­жить одуванчики, многие сорта табака и свеклы, некоторые виды орхидей. При партеногенезе, как и при вегетативном размножении, потомство однооб­разно. Наверное, вы замечали, что одуванчики очень похожи между собой. А астры их близкие родственники - очень разнообразны и по цвету, и по форме.

Знание и понимание:

1. Опишите органы размножения цветковых растений.
2. Что такое двойное оплодотворение? Почему его так называют?

Применение:

1. Рассмотрите рисунок. Каким образом про­исходит процесс двойного оплодотворения?
2. Отразите в виде схемы процесс двойного оплодотворения н его результаты.

Анализ:

1. Соотнесите понятия: пыльцевая трубка, спермий №1, спермий №2, зигота.
2. Соотнесите понятия: оболочки семязачатка, центральная клетка, вегетативная клетка, яйцеклетка, генеративная клетка, стейка завязи, триплондный эндосперм, кожура семени, плод.

Синтез:

В чем смысл двойного оплодотворения? Какие преимущества оно дает растениям?

Оценка:

Оцените партеногенез с генетической точки зрения. Можно ли его при­равнять к бесполому размножению? Ответ аргументируйте.