Размножение семенных растений

Размножение семенных растений

У всех зелёных растений, обитающих на суше, и у высших водорослей наблюдается чередование поколений, при котором гаметофит чередуется со спорофитом. Наиболее совершенными органами размножения среди растений обладают покрытосеменные. В процессе адаптации к жизни на суше они развили семена и плоды, обеспечивающие питание и защиту зародышам. Мужские гаметы, заключённые в пыльце, переносятся на женские органы (опыление), после чего прорастает пыльцевая трубка.

Цветковые растения обладают уникальной системой размножения

Эволюция наделила покрытосеменные растения специализированным органом размножения – цветком, размещённом на цветоложе. Цветки могут объединяться в группы – соцветия: щитки, колоски, зонтики и другие. Наиболее сложными соцветиями считаются корзинки сложноцветных; нередко они объединяют в себе несколько типов простых цветков. По-видимому, крупные соцветия больше привлекают насекомых, нежели небольшие одиночные цветки.

Типы соцветий

Снаружи цветок окружён чашелистиками и лепестками. У двудольных растений они различаются по строению: внешние чашелистики (чашечка) служат, в основном, для защиты цветка, а расположенный внутри них венчик из лепестков привлекает внимание насекомых. У растений, опыляемых ветром, венчик мелкий и зеленоватый, а иногда отсутствует вовсе. И чашечка, и венчик могут состоять из отдельных лепестков, а могут – из сросшихся (хотя бы частично) в трубочку.

Строение цветка

Мужской половой орган цветка – андроцей – состоит из тычинок. Каждая тычинка составлена из заключённых в пыльник четырёх пыльцевых мешков, в которых образуется пыльца, и тычиночной нити, по которой подводятся питательные вещества и вода. Женский половой орган – гинецей (пестик). Он состоит из рыльца, на которое должна попадать пыльца, выполняющего опорные функции столбика и завязи, содержащей один или несколько семязачатков. В семязачатках развиваются зародышевые мешки, которые после оплодотворения превращаются в семена. Кроме того, в состав цветков, опыляемых насекомыми, входят нектарники, которые выделяют сахаристый нектар.

Тычинки и пестик могут развиваться как в одном гермафродитном цветке, так и в разных цветках. В последнем случае мужские и женские особи могут развиваться на одной особи (однодомные растения), либо на разных (двудомные растения).

Пыльцевые зёрна зреют в пыльцевых мешках. У каждого зерна образуется толстая стенка, поверхность которой покрыта рельефными узорами, специфичными для данного вида. Материал, составляющий стенку, очень устойчив, благодаря чему пыльца может сохраняться в неизменности миллионы лет. По мере созревания стенки пыльника ссыхаются и растрескиваются, и пыльца вываливается наружу. В процессе опыления пыльца переносится на пестики. Если пыльца переносится на другое растение, то происходит перекрёстное опыление. Оно менее надежно, чем самоопыление (особенно, в местностях, где представители данного вида существуют на больших расстояниях друг от друга), но зато способствует генетической изменчивости. В ходе эволюции цветковые растения выработали специальные механизмы, способствующие перекрёстному опылению: дихогамию (созревание тычинок и пестиков в разное время), самонесовместимость, строение цветка. У растений, опыляемых насекомыми, цветки имеют специфический аромат, а клейкие или шероховатые пыльцевые зерна легко пристают к телу животного. Растения, опыляемые ветром, вынуждены производить очень большое количество пыльцы.

Цветки могут опыляться при помощи ветра, насекомых и даже птиц

Попав на рыльце, пыльцевое зерно под действием ауксина и сахарозы начинает быстро прорастать вглубь. Направление роста определяется особыми веществами (хемотропизм). Ядро пыльцевого зерна делится, образуя две мужские гаметы. С помощью пыльцевой трубки они проникают в зародышевый мешок, где одно из них сливается с женской гаметой, а второе – с двумя полярными ядрами, образуя триплоидное ядро. Семязачаток становится семенем, а завязь – плодом. Плод называется истинным, если образован только завязью, и ложным, если в образовании плода помимо завязи участвуют и другие части цветка, например, цветоложе, венчик. В образовании сборных плодов участвуют несколько пестиков.

Слева – строение пыльника. Справа – пыльцевые зёрна под микроскопом

После многократного деления зигота превращается в многоклеточный зародыш, состоящий из первичного побега, первичного корешка и одной или двух семядолей. В семядолях запасаются питательные вещества. Триплоидное ядро многократно делится, образуя эндосперм, в котором также содержится запас питательных веществ. По мере развития содержание воды в семени снижется до 10–15 %. Плод созревает, стенки завязи приобретают порой весьма замысловатую форму, способствуя распространению семян (колючки и крючки, летучки, крылатки). Остальная часть цветка отмирает. Семена (вместе с плодом или без него) переносятся ветром, водой или животными в новое место, где прорастают, давая начало новому растению.

Семена являются приспособлением растения к наземному образу жизни. Они имеют защитные и питательные функции, дополнительные приспособления для переноса ветром или животными. С другой стороны, производство семян стоит растению большого количества энергии и питательных веществ, а вероятность неудачи при размножении семенами больше, чем при размножении спорами.

Сочные плоды. Слева направо: яблоко, ягода (помидор), многоорешек (косточки земляники с цветоложем), костянка (персик), многокостянка (ежевика)

Сухие плоды. Слева направо: орех, боб (горох), семенная коробочка (мак), семянка (подсолнечник), зерновка (пшеница), крылатка (клён)