Морфология растений

При  перекрестном   опылении на рыльце пестика переносится пыльца с цветков других растений того же вида. Хотя материнские   и  отцовские экземпляры   при этом  и относятся к одному виду, но имеют индивидуальные отличия, поэтому семенное потомство при перекрестном опылении более разнообразно по наследственным признакам и обычно более жизненно.

Среднее положение между этими формами занимает соседнее опыление, при котором пыльца одного цветка переносится на рыльце другого цветка той же особи (например, опыление между двумя цветками одного дерева липы, черемухи) или между особями одного клона (например, у земляники). По однообразию наследственных признаков в потомстве соседнее опыление близко к самоопылению, но в природе оно распространено широко, а самоопыление встречается сравнительно редко. Однако у некоторых видов культурных растений (у гороха, пшеницы, ячменя) самоопыление обязательно. Оно происходит в закрытых цветках и лишь после него цветки открываются. Самоопыление происходит в отдельных случаях и у перекрестно опыляемых растений. Так, для подсолнечника характерно перекрестное опыление, но если оно не произошло, то длинные лопасти рыльца загибаются, прикасаются к пыльникам своих тычинок и происходит самоопыление.

У некоторых лесных растений (кислицы, фиалки) одновременно с крупными раскрытыми цветками, опыляемыми насекомыми, образуются мелкие, нераскрывающиеся цветки, в которых происходит обязательное самоопыление.

Гораздо чаще в природе встречаются виды, у которых в процессе эволюции выработались приспособления, препятствующие самоопылению.

1. Автостерильность — непрорастание собственной пыльцы. Так, пыльца клевера красного, ржи, попав на рыльце того же цветка, не прорастает, следовательно, самоопыление у них невозможно.
2. Разностолбчатость. У гречихи, первоцвета есть особи двух форм: одни имеют цветки с длинными столбиками и короткими тычинками, другие — с длинными тычинками и короткими столбиками. Успешное опыление происходит только между цветками разных форм, благодаря чему исключается самоопыление.
3. Р а з н о е   время   созревания   тычинок и  пестиков.   У ряда видов тычинки и пестики в одном цветке созревают неодновременно.   Так,   у   колокольчика,   сныти   пыльца   созревает раньше, высыпается и к моменту созревания пестика уносится из цветка, а позднее созревшее рыльце опыляется пыльцой других цветков.   Такое   явление  называется   протерандрией. У жимолости и подорожника раньше созревают пестики, происходит перекрестное  опыление, и  к моменту созревания   своей пыльцы рыльце увядает.  Это   явление называется протогинецей
4. Однодомность.   Многие древесные растения   (береза, дуб, бук, орех, из  травянистых растений — кукуруза, некоторые виды осок) имеют однополые цветки, при этом мужские и женские образуются на одном дереве. Такие растения называются однодомными, у них исключено самоопыление. Возможно соседнее и перекрестное опыление.
5. Двудомность.  У некоторых видов растений на одних особях образуются только женские цветки, на других — только мужские. Такое явление называется двудомностью. Двудомными являются: из древесных — ива, осина, тополь, клен ясенелистный, из травянистых — конопля, крапива двудомная. У них возможно только перекрестное опыление.

Кроме опыления пыльцой того же вида, в природе иногда) наблюдается опыление между близко родственными видами — гибридизация, в   результате   которой   образуются  (гибриды — потомство, соединяющее признаки двух видов: материнского и отцовского. Так, в лесах встречаются естественные гибриды берез, у которых в разной степени проявляются признаки березы пушистой и березы повислой. Так же легко образуются естественные гибриды между некоторыми видами ив, тополей. Гибриды обладают большим разнообразием наследственных признаков, и в результате естественного отбора некоторые из них могут дать начало разновидностям и видам. 

Для получения  новых  форм культурных растений  широко применяется искусственная гибридизация — искусственное опыление рыльца цветка одного вида пыльцой другого вида растений  или сорта.   В   полеводстве,  овощеводстве, цветоводстве и плодоводстве отбором  из гибридов получают ценные сорта культурных растений. У гибридов некоторых древесных растений ускоряется рост. Получены гибриды осины и тополя белого, растущие быстрее родительских форм, гибрид тополя пирамидального с лавролистным. 

В природе растения опыляются при помощи ветра — анемофилия или насекомых — энтомофилия. В цветках имеются различные приспособления для лучшего опыления тем или иным посредником. Для ветроопыляемых растений характерны невзрачные цветки, без ярких околоцветников, часто голые, так как околоцветник мешает опылению ветром, мелкие, густо собранные в соцветия сережки (осина, дуб), метелки, сложные колоски (злаки). Тычиночные нити длинные, выдвигающие пыльники из цветка, пыльца образуется в большом количестве, мелкая, сухая. У пестиков крупные, часто лопастные рыльца, также Выступающие из цветка. Ветроопыляемые древесные растения цветут до распускания листвы, которая мешает опылению ветром, или одновременно с распусканием, пока листва еще мелкая. К ветроопыляемым относится большинство лиственных деревьев: (дуб, береза, ясень, осина, ольха), все хвойные (ель, сосна, пихта, кедр, лиственница), из травянистых растений—все злаки, осоки, конопля, крапива.

У насекомоопыляемых растений цветки крупные с ярким околоцветником (шиповник, тюльпан), или более мелкие, собранные в яркие соцветия (липа, черемуха, подсолнечник). Цветки многих видов выделяют пахучие эфирные масла. У большей части насекомоопыляемых растений в цветках образуются особые желёзки—нектарники, (выделяющие сахаристую жидкость — н е к т а р,  который служит пищей для пчел, шмелей, бабочек и некоторых других насекомых.  Нектарники расположены обычно в глубине цветка у основания завязи. Нектар выделяется очень маленькими дозами и насекомые вынуждены собирать его с большого количества цветков. Забираясь в глубь цветка за нектаром, они осыпаются пыльцой и уносят ее на себе. Отыскивая нектар в следующих цветках, насекомые прикасаются к рыльцам, оставляют на них часть пыльцы и производят опыление.

Пыльца таких цветков липкая или имеет на поверхности различные выступы, благодаря чему лучше удерживается на теле насекомых-опылителей. Цветки без нектара образуют много пыльцы, частично поедаемой насекомыми, частично переносимой ими на соседние цветки. Яркая окраска и запах привлекают насекомых к цветкам с нектаром и съедобной пыльцой и они обеспечивают перекрестное опыление их.

В процессе эволюции у некоторых видов выработались сложные приспособления в цветках для обеспечения опыления насекомыми. У шалфея, например, сросшиеся лепестки образуют шлемовидный навес, под которым находятся две длинные тычинки. На нижней части нитей тычинок образуются выросты, закрывающие проход к нектарникам. Направляясь в глубь цветка, насекомое головой отодвигает эти отростки, наклоняя при этом, как рычагом, пыльники, которые сверху прикасаются к его спинке и высыпают на нее пыльцу. В цветках шалфея с созревшими пестиками над входом в цветок рыльце наклонено так, что пчела, направляясь к нектарникам, прикасается спинкой к рыльцу, оставляя на нем часть пыльцы.

У барбариса цветок открытый, с многочисленными тычинками. Садясь на цветок, насекомое касается лапками нитей тычинок, они сгибаются и прикасаются пыльниками к его бокам, оставляя на них пыльцу. Перелетая на другой цветок барбариса, насекомое опыляет его.

§ 7. Морфология плодов

Завязь пестика после опыления и оплодотворения превращается в плод, внутри которого развиваются семена. Плодолистики, образующие стенки завязи, превращаются в околоплодник— стенки плода. Плоды имеют большое значение в жизни растений: они защищают семена в период их созревания от внешних неблагоприятных условий, у некоторых видов (дуба, липы, лещины)—в период покоя семян, а также способствуют распространению семян.

У цветка, имеющего один пестик, из его завязи образуется один п р о с т о й   п л о д (мак, вишня), имеющего несколько пестиков — сложный плод (пион, лютик). Сложный плод следует отличать от соплодия. Плод образуется всегда из завязей одного цветка, соплодие — группа плодов, образующихся из группы цветков — соцветия. Например, початок кукурузы — соцветие, а все плоды данного початка образуют соплодие, плоды сережки березы также образуют соплодие.

Плод, образующийся из верхней завязи, называется настоящим, или в е р х н и м. Он развивается только из стенок завязи (липа, орешник). Плод, развивающийся из нижней завязи, называется ложным, или нижним. Его стенки образуются из стенок завязи и из сросшегося с ними цветоложа  (смородина, яблоня, крыжовник). На верхней части таких плодов обычно видны остатки засохшего околоцветника.

Рис. 16. Типы плодов:

а — семянка гречихи; 6 —листовка; в — боб; г — стручок; д — крылатый стручок; е — коробочка, раскрывшаяся створками; ж —двусемянка; з — коробочка с дырочками; и — коробочка с крышечкой; к — костянка; / — внешний слой; 2 — внутренний; 3 — средний

При созревании плода стенки могут терять влагу, образуя сухие плоды (дуб, вяз), или накапливать влагу, и тогда образуются сочные плоды (вишня, виноград). Сухие плоды бывают с одним семенем, нераскрывающиеся, или многосеменные, раскрывающиеся при созревании разными способами и рассыпающие семена. Среди многосеменных встречаются и дробные плоды, которые не раскрываются, а распадаются на части. Семена при этом отделяются окруженными частью околоплодника (двусемянка клена, укропа).

Различают четыре типа многосеменных сухих плодов (рис. 16).

Листовка — плод, развивающийся из пестика, образованного одним плодолистиком. Раскрывается такой плод по месту срастания краев плодолистика. Листовки бывают простые (живокость) и сложные (пион, магнолия).

Боб — плод, развивающийся также из пестика, образованного одним плодолистиком, но раскрывающийся по двум швам двумя створками, семена прикреплены к стенкам плода (акация желтая, горох).

Стручок—по внешнему виду очень похож на боб, так же раскрывается по двум швам створками, но развивается из пестика, образованного двумя плодолистиками, и в середине всегда имеет перегородку, к которой прикреплены семена. При созревании стручка створки опадают и семена хорошо видны на оставшейся перегородке (у капусты, сурепки). Короткий плод называют стручочком (пастушья сумка, ярутка).

Коробочка — плод, развивающийся из пестика, образованного двумя или несколькими плодолистиками, и раскрывающийся по-разному: створками (у тополя, бересклета), зубчиками (у гвоздики, звездчатки), дырочками (у мака), крышечкой (у белены).

Имеются четыре типа односеменных сухих плодов.

Зерновка — плод с околоплодником в виде пленки, плотно прирастающей к семени. Зерновка характерна для всех злаков. То, что принято называть семенами ржи, овса, пшеницы, морфологически является плодом.

Семянка — плод, развивающийся из пестика, образованного одним или двумя плодолистиками с кожистым околоплодником, не срастающимся с семенем (у березы, ясеня, вяза). Примером сборной семянки служат плоды лютика, ветреницы.

Орех — имеет сходное строение с семянкой, но отличается прочным деревянистым околоплодником, не срастающимся с семенем (у орешника). Мелкие плоды такого типа с менее твердым околоплодником называют орешками (у граба, липы).

Желудь —сухой, нераскрывающийся односеменной плод с плотным кожистым околоплодником, развивающийся из пестика, образованного тремя плодолистиками. У основания плода сросшиеся чешуйки образуют плюску в виде чашечки (у дуба) или коробочки (у бука, каштана съедобного).

Сочные плоды также делятся на односеменные и многосеменные.

Костянка — сочный односеменной плод с хорошо различимыми тремя слоями: наружный тонкий, в виде окрашенной кожицы, средний сочный или мясистый содержит сахаристые вещества, внутренний очень твердый, покрывает само семя (у вишни, сливы, черемухи). У некоторых видов (малина, костяника, ежевика) образуется сборная костянка.

Ягода — многосеменные сочные плоды, у которых сочными становятся средний и внутренний слои и в них находятся семена (у винограда, ландыша, помидора).

Многие из описанных типов плодов могут быть и ложными, если образуются из нижней завязи с участием цветоложа. Например, ложная коробочка колокольчика, ложная семянка подсолнечника, одуванчика, ложный ягодовидный плод смородины, клюквы, черники, огурца, арбуза. На вершине этих плодов видны остатки околоцветника, что указывает на образование их из нижней завязи. Ложные плоды яблони, груши, рябины, боярышника выделяют в группу яблоковидных. . Стенки завязи у них также плотно срастаются с разрастающимся цветоложем, образуя сочную мякоть плода. Своеобразно строение плода земляники. Ее цветок имеет много пестиков (сложный пестик), которые превращаются в многочисленные мелкие, сухие плодики — семянки. Все плодики одного цветка образуют сложную семянку. При созревании плодов цветоложе разрастается, становится мясистым, сочным, съедобным, неправильно называемым ягодой.

§ 8. Морфология семян и всходов

Основной частью семени является зародыш — зачаток нового растения. Снаружи семя покрыто кожурой, защищающей его от неблагоприятных внешних воздействий. У некоторых растений в семени кроме зародыша имеется особая ткань с запасом питательных веществ — э н д о с п е р м. Если во время развития зародыша запас питательных веществ откладывается в его первые листья, то семя образуется без эндосперма. В созревших семенах зародыш — маленькое растение, находящееся в состоянии покоя; зародыш состоит из зачатка корешка, переходящего в зачаток стебля, на вершине которого находится точка роста, окруженная зачатками листьев,— почечка. Первые листья зародыша называются с е м я д о л я м и. Число семядолей различно. По их числу семена делятся на однодольные, двудольные и многодольные.

У прорастающего зародыша — всхода, или проростка, различают еще корневую шейку — место перехода корня в стебель; подсемядольное колено — участок стебля от корневой шейки до семядолей; над семядольное колено — участок стебля от семядолей до первых нормально развитых листьев.