Половое размножение растений

Определения и обозначения

Половое размножение — образование нового организма при участии мужской и женской половых клеток, обычно с сочетанием наследственных признаков родителей. Это значит, что потомок получает наследственный материал от двух гамет. Такое размножение помогает появляться новым сочетаниям признаков.

Гамета — половая клетка, содержащая один набор наследственного материала. Мужская и женская гаметы соединяются при оплодотворении. Их участие нужно, чтобы наследственные признаки обоих родителей могли оказаться у потомка.

Опыление — перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика или, у некоторых растений, на семязачаток. Пыльца помогает доставить мужские гаметы к месту, где они могут встретиться с женской. Поэтому опыление подготавливает возможность оплодотворения, но не заменяет его.

Оплодотворение — слияние мужской и женской гамет с образованием зиготы, первой клетки нового организма. После слияния в зиготе объединяется наследственный материал обеих гамет. Это событие запускает развитие будущего зародыша.

Как это устроено

Для полового размножения нужны две гаметы, потому что каждая приносит часть наследственного материала будущего организма. В гаметах содержится по одному набору, а при их слиянии наборы соединяются. Так образуется зигота с полным наследственным набором, из которой развивается потомок. Сочетание материала двух гамет объясняет, почему потомство может отличаться от родителей.

Цветок создаёт условия для образования и встречи половых клеток. В пыльниках тычинок образуется пыльца, которая переносит мужские гаметы. Женские половые клетки формируются в семязачатках, находящихся внутри завязи пестика. Такое расположение помогает после переноса пыльцы доставить мужские клетки к женским.

Опыление и оплодотворение — последовательные, но разные процессы. Сначала пыльца попадает на рыльце пестика или к семязачатку, а затем мужская гамета должна соединиться с женской. Одного переноса пыльцы недостаточно: оплодотворение произойдёт только при слиянии гамет. Поэтому опыление считают подготовительным этапом полового размножения.

При самоопылении пыльца попадает на рыльце того же цветка или другого цветка того же растения. При перекрёстном опылении её переносят с одного растения на другое растение того же вида. Переносить пыльцу могут ветер, насекомые и другие животные; у некоторых растений в этом участвует вода. Самоопыление помогает размножаться, даже если рядом нет других растений, а перекрёстное обычно создаёт больше сочетаний признаков.

После оплодотворения из семязачатка развивается семя, внутри которого находится зародыш будущего растения. Завязь цветка у цветковых растений обычно превращается в плод. Плод защищает семена и у многих растений помогает им распространяться. Так результат встречи гамет получает условия для дальнейшего развития.

Сравнение самоопыления и перекрёстного опыления

Чтобы сравнить способы опыления, сначала выясните, откуда попала пыльца и кто её перенёс. Затем оцените, что это даёт растению и насколько разнообразным может быть потомство. Слова «обычно меньше» и «обычно больше» показывают общую тенденцию, а не правило без исключений.

Разбор задач

Задача 1. Укажите, какие процессы происходят в последовательности: образование пыльцы, перенос пыльцы на рыльце пестика, слияние половых клеток, образование семени. Нужно назвать этапы и сохранить правильный порядок событий. Образование пыльцы и перенос её к пестику предшествуют слиянию гамет. Семя формируется позднее, после оплодотворения.

1. Образование пыльцы — подготовка к переносу мужских гамет.
2. Перенос пыльцы на рыльце пестика — опыление.
3. Слияние мужской и женской гамет — оплодотворение.
4. Развитие семени происходит после оплодотворения.

Ответ: образование пыльцы, опыление, оплодотворение, образование семени.

Задача 2. У цветка пыльца попала на рыльце того же цветка. Определите вид опыления и объясните, возможно ли после этого оплодотворение. В условии важен источник пыльцы: она пришла с тычинки того же цветка. Но нужно отдельно проверить, произошёл ли перенос и случилось ли слияние гамет.

1. Пыльца попала на рыльце того же цветка, значит, это самоопыление.
2. Сам перенос пыльцы означает опыление, но не доказывает слияния гамет.
3. Если мужская гамета достигнет женской и они сольются, оплодотворение возможно.

Ответ: произошло самоопыление; оплодотворение возможно, но из условия нельзя заключить, что оно уже состоялось.

Задача 3. На изолированном участке растёт один экземпляр растения, способного к самоопылению, и группа растений другого вида, опыляемых насекомыми. Сравните вероятность образования семян и разнообразие потомства. Сначала определим, может ли каждый вариант получить пыльцу без соседей того же вида. Затем сравним возможные сочетания наследственных признаков.

1. Один экземпляр самоопыляющегося растения может перенести пыльцу на рыльце своего цветка, поэтому у него есть возможность образовать семена.
2. Для перекрёстного опыления группе растений одного вида нужен перенос пыльцы между ними; в задаче рядом есть растения другого вида, а не того же.
3. Самоопыление может дать семена, но разнообразие потомства обычно ниже, чем при перекрёстном опылении между растениями одного вида.

Ответ: у одиночного растения семена могут образоваться благодаря самоопылению. Насекомоопыляемой группе другого вида в описанных условиях сложнее получить семена, если нет совместимого источника пыльцы; при перекрёстном опылении разнообразие потомства обычно выше.

Типичные ошибки

Путать опыление и оплодотворение. Их иногда считают одним событием, потому что оба связаны с пыльцой. Но опыление — это её перенос, а оплодотворение — слияние гамет. Проверьте себя вопросом: «Пыльца только попала на рыльце или клетки уже слились?»

Называть пыльцу мужской половой клеткой. Так думают, потому что пыльца переносит мужские гаметы. Однако пыльца не равна одной гамете: она служит для их переноса. Чтобы проверить ответ, разделяйте понятия «пыльца» и «половые клетки».

Считать, что пыльцу всегда переносят насекомые. Насекомых часто замечают возле цветов, поэтому их роль легко принять за единственную. На самом деле пыльцу могут переносить ветер, вода и другие животные. Спросите себя, есть ли у растения другой возможный переносчик.

Утверждать, что самоопыление бывает только в одном цветке. Такое представление возникает из-за слова «само». Пыльца может попасть на рыльце того же цветка или другого цветка того же растения. Проверяйте не число цветков, а то, принадлежат ли они одному растению.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в размножении растений, нужно знать строение цветка и функции тычинки, пестика, завязи и семязачатка. Полезно также отличать половое размножение от бесполого: при половом участвуют гаметы. Далее эти знания понадобятся при изучении образования семян и плодов, наследственности и наследственной изменчивости. На практике понимание опыления помогает выращивать сельскохозяйственные растения и получать новые сорта.

Что запомнить

• Половое размножение происходит при участии мужской и женской гамет.
• Опыление — это перенос пыльцы, а не слияние половых клеток.
• Оплодотворение приводит к образованию зиготы.
• У цветковых растений пыльцу образуют тычинки, а семязачатки находятся в завязи пестика.
• Самоопыление происходит в пределах одного растения, перекрёстное опыление — между растениями одного вида.
• После оплодотворения семязачаток превращается в семя, а завязь обычно — в плод.
• Перекрёстное опыление обычно повышает наследственное разнообразие потомства.