Морфология растений

Чашечка и венчик цветка образуют околоцветник. Если в цветке есть и чашечка и венчик, околоцветник называется двойным (у липы, вишни). Если же цветок имеет только венчик (у ландыша, тюльпана) или только чашечку (у вяза, крапивы), то околоцветник называется простым. Если все лепестки венчика имеют одинаковые форму и величину (например, у липы, шиповника), цветок можно мысленно разделить несколькими плоскостями на симметричные части. Такой цветок называется правильным (актиноморфным). Если же лепестки венчика имеют разные форму и величину (у желтой акации, фиалок), цветок можно разделить только одной плоскостью на две равные части. Такой цветок называют неправильным (зигоморфным). У ветроопыляемых растений околоцветник часто слабо развит или отсутствует (у березы, осины). Такой цветок называют голым.

За венчиком в глубине цветка имеются один-два круга тычинок, совокупность которых образует андроцей. Тычинка состоит из тонкой, иногда довольно длинной, тычиночной нити, несущей на конце пыльник, в котором образуется пыльца (рис. 10,3). Число тычинок обычно соответствует числу частей околоцветника или в 2, реже в 3 раза больше. В последнем случае они расположены не в один, а в два-три круга (у клена, гвоздики). Иногда тычинок много (больше 10 шт.), тогда число их в цветке колеблется и расположены они на цветоложе не кругами, а спирально (у мака). Иногда тычинки срастаются пыльниками (у подсолнечника) или нитями (у акации желтой), реже их нити прирастают к венчику и кажутся очень короткими, растущими на лепестках (у первоцвета).

Пыльник имеет продолговатую форму и разделен перегородкой на две части, каждая из которых имеет две полости — гнезда. В гнездах образуется особая ткань — археспорий. Каждая клетка этой ткани, дважды делясь, образует четыре клетки, которые называются п ы л ь ц о й. Пыльца всегда состоит из одной клетки с двумя оболочками — внутренней тонкой (истиной) и наружной, белее плотной (экзиной), часто имеющей на поверхности бугорки, выемки, иногда даже отверстия в виде пор. По этим неровностям, их форме и величине пыльца разных видов хорошо различается под микроскопом. При созревании пыльники лопаются и пыльца переносится насекомыми или ветром на цветки других растений.

В центре цветка находится один или несколько пестиков (рис. 10,4), совокупность которых называется гинецей. Если пестик один, его называют простым, если несколько — сложным. Нижнюю, расширенную часть пестика называют завязью. В завязи образуются семяпочки. Стенки завязи защищают семяпочки и развивающиеся из них семена от внешних неблагоприятных условий и механических повреждений. В верхней части завязь переходит в столбик, на вершине которого находится рыльце. Столбик выносит рыльце вверх, иногда даже над венчиком, что способствует лучшему попаданию на него пыльцы. Рыльце бывает округлое или лопастное, с неровной поверхностью, липкое от выделяющихся на нем сахаристых веществ, обеспечивающих лучшее прилипание пыльцы.

Пестик образуется из метаморфизированных листьев — плодолистиков. Если в цветке один плодолистик, он, срастаясь краями, образует один пестик, если плодолистиков несколько и каждый из них образует отдельный пестик, то развивается сложный пестик (у пиона). Из нескольких плодолистиков, если они, срастаясь краями, образуют одну завязь (у мака), может образоваться и простой пестик (рис. 10,7). Иногда плодолистики срастаются только в завязи, а выше каждый образует отдельный столбик. В таких случаях одна завязь имеет несколько столбиков (два, три, пять), по числу которых легко определить число плодолистиков, образовавших завязь (два у ивы, три — пять у колокольчика). Внутри завязи находится одна или несколько полостей — гнезд, в которых развиваются семяпочки. Число гнезд зависит от числа плодолистиков и от того, как они срастаются (рис. 10).

По положению в цветке различают верхнюю и нижнюю завязь. Верхней называется завязь, свободно сидящая на плоском, выпуклом или вогнутом цветоложе и срастающаяся с ним только основанием. Такую завязь легко можно отделить, не повреждая цветоложе. В таких случаях части цветка (тычинки, венчик и чашечка) прикреплены к цветоложу ниже завязи и цветок называется подпестичным (у липы, клена, земляники, рис. 10,6). Если цветоложе в цветке сильно вогнуто, охватывает кругом завязь и плотно прирастает к ее стенкам, то венчик, тычинки и чашечка оказываются прикрепленными к краю цветоложа над завязью и цветок называют н а д п е с т и ч н ы м, а завязь нижней (у смородины, крыжовника, рис. 10,в).

Семяпочки-семязачатки — небольшие тела овальной формы, находятся в гнездах завязи и развиваются в дальнейшем в семена. Они прикреплены к стенкам завязи семяножками.

Число семяпочек в завязи различное: у вишни — одна, у акации желтой — несколько, у тополей, мака — много.

Вначале тело семяпочки состоит из многоклеточной ткани — нуцеллуса (рис. 11,4) и, покрыто двумя защитными покровами. В верхней части семяпочки покровы не срастаются, образуя маленькое отверстие — пыльцевход (микропиле). В дальнейшем одна из клеток нуцеллуса быстро растет, дважды делится и образуются четыре клетки (рис. 11,7). Три из них отмирают, четвертая, разрастаясь, заполняет внутреннюю часть семяпочки так, что от нуцеллуса остается только несколько наружных слоев клеток. Разросшаяся большая клетка называется зародышевым мешком (рис. И, 5). Ее ядро делится на два ядра, которые расходятся к полюсам клетки, где каждое делится дважды, образуя по четыре ядра. По три из них остаются на полюсах, обособляют вокруг себя цитоплазму и становятся голыми клетками (без оболочки).

Три голые клетки, расположенные ближе к пыльцевходу, называются яйцевым аппаратом. Из них две одинаковые клетки, лежащие рядом, называются спутницами (синергидами), третья клетка, расположенная под «ими, несколько большего размера, является яйцеклеткой — женской половой клеткой (рис. 11,5). Три одинаковые голые клетки на противоположном полюсе зародышевого мешка называются антиподами (рис. 11,10). Два ядра, по одному от каждого полюса, сближаются в центре зародышевого мешка и сливаются, образуя вторичное ядро зародышевого мешка (рис. 11,12). Следовательно, к моменту созревания семяпочки в зародышевом мешке находятся семь ядер: по три ядра голых клеток на каждом полюсе и одно ядро в центре — двойное.

К этому времени на рыльце пестика в результате опыления переносится пыльца (рис. 12,а). Впитывая сахаристые вещества рыльца, пыльца того же вида растений начинает прорастать, наружная оболочка на ней лопается, а внутренняя вытягивается образует пыльцевую трубочку, которая, прорастая в ткань рыльца и столбика, направляется к пыльцевходу семяпочки. Ядро пыльцы при ее прорастании делится «а два ядра (у некоторых видов, еще в пыльниках). Одно ядро остается в цитоплазме клетки пыльцы, которая теперь называется вегегативной клеткой, а второе ядро, обособляя вокруг себя цитоплазму, становится небольшой голой генеративной клеткой, погруженной в цитоплазму вегетативной клетки.

Ядро вегетативной клетки переносится током цитоплазмы в самый кончик пыльцевой трубки, где оно и остается до конца роста трубки, а затем растворяется. Генеративная клетка током цитоплазмы также увлекается в пыльцевую трубку, где она делится на две небольшие вытянутые клетки —спермии являющиеся мужскими половыми клетками (рис. 12,6). Когда пыльцевая трубка достигает зародышевого мешка, оболочка ее раство ряется и_содержимое переходит в  зародышевый мешок. 3атем первый спермий сливается с яйцеклеткой и образуется новая Клетка Г— з и г о т а с двойным ядром, которая сразу покрывается оболочкой (рис. 13). Второй спермий сливается с вторичным ядром зародышевого мешка, а остальные голые клетки (синергиды и антиподы) растворяются. Этот сложный процесс называется двойным оплодотворением. Он открыт русским ботаником С.Г. Навашиным и характерен для наиболее высоорганизованных покрытосеменных  растений.

 

 

 

 

 

Рис. 11. Образование (а) и развитие (б) зародышевого мешка покрытосеменных растений:

1 — семяпочка; 2 — покровы; 3 — пыльцевход; 4 —  нуцеллус; 5 — зародышевый мешок; в — ядро зародышевого мешка; 7 — три отмирающие клетки; 8 —  яйцеклетка; 9 — две синергиды; 10 — три антипода; 11 — два ядра в центре клетки; 12 — вторичное ядро зародышевого мешка

Рис. 12. Развитие пыльцы:

а — пыльца; б — деление пыльцы; в — прорастание пыльцы; г — конец пыльцевой трубки: 1 — наружная оболочка; 2 — внутренняя оболочка; 3 — ядро; 4 — ядро вегетативной клетки; 5 — ядро антеридиальной клетки; 6 — два спермия; 7 — растворяющееся ядро вегетативной клетки

Рис. 13. Строение пестика (а) и семяпочки (б), образование семени (в): 1— завязь;   2 — столбик;   3 — рыльце;   4 — прорастающая   пыльца;   5 — семяножка;   6 — покровы; 7 — остатки нуцеллуса;  8 — зародышевый мешок; 9 — три  антипода;   10 — две синергиды;  11 — яйцеклетка;   12— вторичное  ядро  зародышевого    мешка;   13 — кожура; 14 — эндосперм; 15 — зародыш

 

В результате многократного деления клеток, образующихся из зиготы, формируется зародыш с зачатками корня, стебля, листьев (рис. 13, 15). Одновременно с зиготой многократно делится оплодотворённое вторичное ядро зародышевого мешка. Возникшие клетки образуют ткань — вторичный эндосперм, в котором откладывается запас питательных веществ, Во время_развития зародыша и эндосперма семяпочка превращается в семя, покровы семяпочки становятся кожурой семени, а завязь превращается в плод.

Для краткого описания цветков пользуются формулами и диаграммами, при составлении которых применяют условные обозначения. Мужской цветок, в котором развиты только тычинки, обозначают знаком ♂ , женский, в котором развит только пестик — ♀ , правильный цветок * , неправильный ↑ . Части цветка обозначают первой буквой их латинских названий; простой околоцветник (перигониум) — Р, чашечка (калике) — К или Са, венчик (королля) — С или Со, тычинки (андроцей) — А, плодолистики (гинецей) — G.

Число частей цветка в одном кругу обозначают цифрой, расположение их в двух-трех кругах показывают знаком + (3+3). Неопределенное число частей цветка больше 10 обозначают знаком ~, срастание их между собой — скобками. Для обозначения верхней завязи число плодолистиков подчеркивают снизу, нижней завязи — сверху.

Примеры формул цветков: ландыша: * Р(6) , А3+3 , G(3) ; липы: * K3 , C5 , a~, G(5) ; лютика: * K5 , C5 , a~ , G~ ; колокольчика: * K5 , C(5) , a5 , G3 ; акации желтой ↑ K(5) , C(2)+2+1 , a(9)+1 , G1

 

 

 

        

 

Рис. 14. Диаграммы цветков:

а — ландыша; б — лютика; в — желтой акации

 

 

 

 

Рис. 15. Типы соцветий: Неопределенные:

/ — кисть;   2 — колос;   3 — початок  4 — зонтик;   5 — головка;   6 — корзинка;   7 — щиток; 8 —  сложный зонтик; 9 — метелка. Определенные: 10 — развилина; 11 — завиток; 12 —  извилина

 

В природе сравнительно редко встречаются цветки, расположенные одиночно на цветоножке (у тюльпана, розы). В таких случаях они обычно бывают крупными и яркими. Чаще побег несет несколько более мелких цветков, образующих соцветие (у ландыша, черемухи). Мелкие цветки, соединенные в соцветие, становятся более заметными и, следовательно, лучше опыляются насекомыми.

Соцветия по строению делят на две группы: неопределенные (мрноподиальные) и определенные (симподиальные). Неопределенные соцветия отличаются тем, что их главная ось имеет на конце точку роста, благодаря которой ось может расти неопределенно долго. На главной оси находятся боковые оси (иногда очень короткие), заканчивающиеся цветками. К неопределенным относятся следующие типы соцветий (рис. 15).

К и с т ь — главная ось, растущая вертикально или поникающая, несет боковые оси первого порядка, заканчивающиеся цветками. Нижние боковые оси обычно несколько длиннее верхних (у черемухи, смородины, ландыша). К о л о с — на вертикальной главной оси мелкие цветки расположены на очень коротких боковых осях или они даже сидячие (у подорожника, каштана съедобного).

С е р е ж к а — имеет такое же строение, как и колос, но главная ось мягкая, поникающая (мужские соцветия дуба, березы, осины).

П о ч а т о к — сильно утолщенная вертикальная главная ось несет сидячие мелкие цветки (женское соцветие кукурузы, белокрыльника).

Щ и т о к — от главной оси отходят боковые оси разной длины: нижние длинные, верхние короткие, в результате все цветки оказываются расположенными в одной плоскости (у рябины, калины).

З о н т и к — от сильно укороченной главной оси отходят боковые оси одинаковой длины (у лука, вишни, ясеня).

Г о л о в к а — на сильно укороченной главной оси тесно расположены почти сидячие или сидячие мелкие цветки (у клевера).

К о р з и н к а — сильно расширенная и укороченная главная ось плоской (в виде блюдца), вогнутой или выпуклой формы несет много очень мелких сидячих цветков (подсолнечник, василек).

Если боковые оси несут не один цветок, а несколько, т, е, сами являются как бы соцветиями, то образуется сложное соцветие (например, сложный зонтик укропа, сложный колос ржи, пшеницы).

Определенные соцветия отличаются тем, что их главная ось оканчивается цветком. Соцветие удлиняется за «чет боковой оси первого, а затем второго, третьего порядков, V также оканчивающихся цветками. К определенным относятся следующие соцветия (рис. 15, 10, 11, 12).

Завиток — главная ось заканчивается цветком, на ней развивается боковая ось первого порядка, оканчивающаяся цветком, на ней ось второго порядка и т. д. Все боковые оси развиваются с одной стороны главной оси и в одной плоскости. В результате образуется спирально закручивающееся соцветие (у незабудки, медуницы).

Извилина — главная ось оканчивается цветком и несет боковую ось первого порядка с цветком, на ней в свою очередь образуются оси с цветками второго, третьего порядка и т. д. Боковые оси растут последовательно в две взаимно противоположные стороны и расположены в одной плоскости (гладиолус).

Развилина — главная ось оканчивается цветком, на ней растут супротивно две боковые оси первого порядка, заканчивающиеся цветками, на которых также супротивно растут по две оси третьего порядка, и т. д. (у липы, звездчатки).

Некоторые виды имеют соцветия, соединяющие признаки разных типов. Такие соцветия называют смешанными. Например, у тысячелистника мелкие корзинки собраны в щиток, у овса и вейника колоски собраны в кисть или метелку.

Опыление растений

Процессу оплодотворения в цветке предшествует опыление перенос пыльцы с пыльников на рыльце пестика цветка того же или близкого вида, обеспечивающий прорастание пыльцы и возможность оплодотворения.

При самоопылении на рыльце пестика попадает пыльца того же цветка, опыление происходит в пределах одного цветка. При этом   материнские и отцовские   наследственные свойства очень  близки,  поэтому возникшее  в результате самоопыления потомство из семян по наследственным признакам более однородно.