Особенности полового размножения покрытосеменных растений

Определения и обозначения

Опыление — перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика. Оно предшествует оплодотворению, но не является слиянием половых клеток. Благодаря опылению пыльца оказывается там, откуда может начать путь к семязачатку.

Оплодотворение — слияние мужской половой клетки со卵цеклеткой. У покрытосеменных оно происходит внутри семязачатка после того, как спермии достигнут его по пыльцевой трубке. Это событие запускает развитие зародыша и других частей семени.

Двойное оплодотворение — особенность покрытосеменных, при которой в семязачатке участвуют два спермия. Один сливается с яйцеклеткой, а второй — с центральной клеткой, из которой развивается питательная ткань. Поэтому одновременно закладываются зародыш и запас пищи для его развития.

Пыльцевая трубка — вырост пыльцевого зерна, который появляется после его прорастания на рыльце пестика. Она растёт в направлении семязачатка и служит путём для спермиев. Без неё мужские половые клетки не смогли бы добраться до нужных клеток.

Как это устроено

Цветок содержит органы, которые обеспечивают размножение. Тычинки производят пыльцу, а в завязи пестика находятся семязачатки, внутри которых есть яйцеклетки. Такое расположение помогает встретиться мужским и женским половым клеткам: пыльца попадает на верхнюю часть пестика, а семязачатки защищены внутри завязи.

Чтобы началось размножение, пыльца должна попасть на рыльце пестика. Её могут переносить насекомые, которые посещают цветки ради нектара или пыльцы, либо ветер, который подхватывает пыльцевые зёрна. Цветки, опыляемые насекомыми, часто заметные и пахучие, а их пыльца бывает липкой; у ветроопыляемых растений пыльца обычно лёгкая и образуется в большом количестве. Эти особенности повышают вероятность того, что пыльца достигнет другого цветка.

Попав на подходящее рыльце, пыльцевое зерно прорастает и образует пыльцевую трубку. Она растёт через ткани пестика к завязи и семязачатку, потому что именно там находятся клетки, с которыми должны соединиться спермии. По трубке перемещаются два спермия. Так пыльца доставляет мужские половые клетки к месту оплодотворения.

Внутри семязачатка происходит двойное оплодотворение. Один спермий сливается с яйцеклеткой, и из образовавшейся клетки затем развивается зародыш растения. Второй спермий соединяется с центральной клеткой семязачатка, из которой образуется питательная ткань. Она будет служить запасом пищи для зародыша.

После оплодотворения части цветка меняются и развиваются. Из семязачатка образуется семя, внутри которого находятся зародыш и питательная ткань. Завязь пестика превращается в плод, окружающий семена. Поэтому семя и плод возникают из разных частей цветка.

Сравнение опыления насекомыми и ветром

Сравнивайте признаки не по одному, а вместе: например, липкая пыльца связана с переносом на теле насекомого. У ветроопыляемых растений лёгкая пыльца и выступающие части цветка помогают ей легче распространяться и попадать на рыльца.

Разбор задач

Задача 1. Расположите события в правильном порядке: образование пыльцевой трубки, опыление, слияние спермия с яйцеклеткой. Чтобы решить задачу, проследим, что должно произойти сначала, а что возможно только после доставки спермия. Здесь важно не путать перенос пыльцы с оплодотворением.

1. Сначала происходит опыление: пыльца переносится на рыльце пестика.
2. Затем пыльцевое зерно прорастает и образует пыльцевую трубку.
3. По трубке спермий достигает яйцеклетки и сливается с ней.

Ответ: опыление → образование пыльцевой трубки → слияние спермия с яйцеклеткой. Порядок объясняется тем, что трубка образуется из пыльцевого зерна уже на рыльце, а оплодотворение возможно лишь после доставки спермия к яйцеклетке.

Задача 2. На цветке пыльца с тычинки попала на рыльце того же цветка. Определите, произошло ли оплодотворение, и объясните ответ. Необходимо установить, какое именно событие описано в условии. Сам факт попадания пыльцы ещё не сообщает, достигли ли спермии семязачатка.

1. Перенос пыльцы с тычинки на рыльце соответствует определению опыления.
2. Для оплодотворения пыльцевое зерно должно прорасти, а спермий — добраться до яйцеклетки.
3. В условии говорится только о попадании пыльцы, поэтому слияние клеток не подтверждено.

Ответ: опыление произошло, но утверждать, что произошло оплодотворение, нельзя. Оно может произойти позже, если пыльца прорастёт и спермий достигнет яйцеклетки. Перенос пыльцы на рыльце того же цветка сам по себе не означает слияния половых клеток.

Задача 3. После попадания пыльцы на рыльце пестика пыльцевая трубка достигла семязачатка. Объясните, что произойдёт с двумя спермиями и какие части растения затем станут семенем и плодом. В условии уже указано, что спермии добрались до места оплодотворения. Значит, нужно применить правило о двойном оплодотворении и проследить дальнейшее развитие частей цветка.

1. Один спермий сливается с яйцеклеткой; из образовавшейся клетки развивается зародыш.
2. Второй спермий соединяется с центральной клеткой, и из неё развивается питательная ткань семени.
3. После оплодотворения семязачаток развивается в семя, а завязь пестика — в плод.

Ответ: один спермий участвует в образовании зародыша, второй — питательной ткани. Семя развивается из семязачатка, а плод — из завязи. Так двойное оплодотворение связано с образованием новых частей растения.

Типичные ошибки

Ошибка: считать опыление и оплодотворение одним событием. Их путают, потому что оба процесса связаны с пыльцой и происходят последовательно. Проверь себя: опыление — это перенос пыльцы на рыльце, а оплодотворение — слияние половых клеток внутри семязачатка.

Ошибка: считать пыльцу мужской половой клеткой. Такое представление возникает из-за того, что пыльца переносит мужские клетки. Но в пыльцевом зерне находятся спермии, а не сама яйцеклетка и не одна мужская клетка. Для проверки вспомни: пыльца прорастает и образует трубку, по которой спермии перемещаются к семязачатку.

Ошибка: забывать о втором спермии. Обычно внимание сосредотачивают на слиянии с яйцеклеткой, потому что так начинается развитие зародыша. Однако двойное оплодотворение включает и второй спермий: он участвует в образовании питательной ткани семени. Проверь себя, назвав результат для обоих спермиев.

Ошибка: путать части цветка, из которых развиваются семя и плод. Обе части формируются после оплодотворения, поэтому их происхождение легко перепутать. Свяжи названия напрямую: семязачаток становится семенем, а завязь — плодом. Если ответ получился обратным, значит, части перепутаны.

Связь с другими темами

Чтобы понять размножение цветковых растений, пригодятся знания о строении цветка: нужно различать тычинку, пестик, завязь и семязачаток. Также важно знать, что в семязачатке находится яйцеклетка. Эти сведения помогают проследить путь от пыльцы до появления семени.

Дальше тема связана с образованием семян и плодов, а затем — с их распространением. Семя содержит зародыш, из которого при подходящих условиях может вырасти новое растение. Изучая жизненный цикл растений, можно увидеть, как размножение соединяет поколения.

Что запомнить

• Опыление предшествует оплодотворению.
• Пыльца попадает на рыльце пестика.
• Пыльцевая трубка доставляет спермии к семязачатку.
• У покрытосеменных происходит двойное оплодотворение.
• Из семязачатка развивается семя.
• Из завязи развивается плод.