§ 18. Эволюционные «достижения» покрытосеменных растений

Определения и обозначения

Цветок — орган полового размножения покрытосеменных растений. В его тычинках образуется пыльца, а в завязи пестика находятся семязачатки, из которых развиваются семена. Яркие лепестки, запах или нектар могут привлекать опылителей, а другие особенности помогают переносить пыльцу ветром.

Плод — образование, которое обычно развивается из завязи цветка после оплодотворения. Внутри него созревают семена, а стенки плода защищают их от повреждений и высыхания. Форма и строение плода могут помогать семенам распространяться ветром, водой или с помощью животных.

Двойное оплодотворение — особенность покрытосеменных, при которой в зародышевом мешке сливаются с разными клетками два спермия. Один участвует в образовании зародыша, а второй — питательной ткани семени. Благодаря этому зародыш и запас питания возникают в одном семени.

Эндосперм — ткань семени, которая образуется при двойном оплодотворении и содержит запас питательных веществ. Этим запасом пользуется зародыш, пока развивается и начинает прорастать. Эндосперм помогает молодому растению получить питание на раннем этапе жизни.

Как это устроено

Цветок объединяет части, необходимые для размножения: тычинки производят пыльцу, а пестик содержит завязь с семязачатками. Такое расположение позволяет пыльце попасть к женским половым клеткам и после оплодотворения образовать семена. У растений, опыляемых насекомыми или другими животными, цветки могут привлекать их окраской, запахом и нектаром. У ветроопыляемых растений заметные лепестки часто не нужны: пыльца переносится потоками воздуха.

Сначала происходит опыление: пыльца попадает на рыльце пестика. Затем пыльцевое зерно прорастает и образует пыльцевую трубку, по которой спермии движутся к зародышевому мешку внутри семязачатка. Там находятся яйцеклетка и центральная клетка. Так спермии оказываются рядом с клетками, с которыми им предстоит слиться.

При двойном оплодотворении один спермий сливается с яйцеклеткой, и из образовавшейся клетки развивается зародыш. Второй спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка, в результате возникает ткань эндосперма. Это разделение ролей обеспечивает семя и будущим растением, и запасом питательных веществ. Запас нужен, потому что молодой зародыш не может сразу самостоятельно добывать себе пищу.

После оплодотворения семязачаток развивается в семя, а завязь — обычно в плод. Плод окружает семена и смягчает воздействие внешней среды, хотя у разных растений его строение различается. Некоторые плоды сочные и могут привлекать животных, которые переносят семена; другие имеют крылышки или легко подхватываются ветром. Так особенности плода помогают семенам оказаться в подходящих для роста местах.

Цветок обеспечивает образование семян, двойное оплодотворение связывает развитие зародыша с появлением запаса питания, а плод защищает и переносит семена. Эти приспособления работают вместе, поэтому покрытосеменные могут размножаться разными способами и заселять разнообразные места. Способ переноса пыльцы и распространения семян зависит от условий среды. Разнообразие таких приспособлений повышает вероятность того, что потомство растения выживет.

Особенности размножения голосеменных и покрытосеменных

Сравнивайте растения по каждой строке: так легче заметить, какие особенности отличают две группы. Особенно важно проследить связь между расположением семязачатков и тем, образуется ли плод. Таблица показывает общие признаки групп, а конкретные способы переноса пыльцы и семян у разных видов могут различаться.

Разбор задач

Задача 1. Назовите, какие части цветка участвуют в образовании семени и плода после оплодотворения. Нужно не перепутать начальные части цветка с тем, во что они превращаются. Сначала определим, где находится семязачаток, а затем — какая часть цветка его окружает.

1. Семязачаток находится внутри завязи пестика. После оплодотворения именно из него развивается семя.
2. Завязь окружает семязачатки и после оплодотворения обычно развивается в плод. Поэтому семя и плод возникают из разных частей цветка.

Ответ: из семязачатка развивается семя, а из завязи — плод. Проверка: семена находятся внутри плода, а не наоборот.

Задача 2. Объясните, почему двойное оплодотворение приводит к образованию в семени и зародыша, и питательной ткани. Чтобы ответить, проследим судьбу каждого спермия отдельно. У них разные клетки-мишени и разные результаты слияния.

1. Первый спермий сливается с яйцеклеткой. Из образовавшейся клетки развивается зародыш — зачаток будущего растения.
2. Второй спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка. Из результата этого слияния образуется эндосперм, содержащий запас питательных веществ.

Ответ: один спермий участвует в образовании зародыша, второй — эндосперма. Поскольку оба процесса происходят в семязачатке, в семени формируются и зачаток растения, и питание для его развития.

Задача 3. У растения плоды имеют крылышки. Объясните, какое значение это имеет и как связано с эволюционными преимуществами покрытосеменных. По строению плода можно предположить, каким способом он распространяется. Затем нужно связать перенос семян с возможностью растения занять новые места.

1. Крылышки увеличивают поверхность плода, поэтому ветер может подхватить его и унести от материнского растения. Так семена переносятся на некоторое расстояние.
2. Если семя попадает в подходящее место, оно может прорасти и дать начало новому растению. Расселение уменьшает тесноту рядом с материнским растением и позволяет осваивать новые территории.

Ответ: крылышки помогают ветру распространять плоды и семена. Это повышает вероятность расселения растения и показывает, как разнообразие плодов помогает покрытосеменным размножаться в разных условиях.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что плод образуется из семязачатка. Так думают, потому что семя и плод развиваются рядом и оба связаны с размножением. Проверь себя по цепочке: семязачаток становится семенем, а завязь — плодом.

Ошибка — путать опыление с оплодотворением. Оба процесса связаны с пыльцой, но опыление означает её попадание на рыльце, а оплодотворение — слияние половых клеток внутри зародышевого мешка. Чтобы проверить себя, назови сначала перенос пыльцы, а затем слияние клеток.

Ошибка — думать, что оба спермия образуют зародыш. Они участвуют в одном процессе, поэтому их роли легко смешать, но результаты у них разные. Проверь себя: один спермий участвует в образовании зародыша, другой — эндосперма.

Ошибка — считать, что все цветки опыляются насекомыми. Яркие цветки часто привлекают насекомых, но пыльцу могут переносить также ветер и другие животные. Сверь объяснение с признаками растения: способ опыления нельзя определять только по тому, что у него есть цветок.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать строение цветка, семязачатка и семени, а также различать опыление и оплодотворение. Эти знания связывают размножение растения с разнообразием плодов и способами распространения семян. По строению плодов можно увидеть, как растения приспосабливаются к условиям среды. Позже эти представления помогут сравнивать жизненные циклы и разные отделы растений.

Что запомнить

• Цветок — орган полового размножения покрытосеменных.
• Покрытосеменные образуют семена внутри плодов.
• При двойном оплодотворении участвуют два спермия.
• Из одного спермия развивается зародыш, из другого — эндосперм.
• Семязачаток после оплодотворения развивается в семя.
• Плод защищает семена и может помогать их распространению.