§ 22. Цветение и опыление растений

Определения и обозначения

Цветение — раскрытие цветков и период, когда в них происходят процессы, необходимые для размножения растения. Цветки могут распускаться не одновременно, поэтому цветение одного растения иногда продолжается некоторое время. В этот период пыльца может попасть на пестик, а позднее при подходящих условиях образуются семена.

Опыление — перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика. Пыльца образуется в пыльниках тычинок, а рыльце принимает её; так начинается путь к оплодотворению. Без попадания пыльцы на пестик у многих растений не смогут развиться семена.

Самоопыление — попадание пыльцы на рыльце пестика того же цветка или другого цветка того же растения. Для такого переноса не обязательно, чтобы пыльца пришла от соседнего растения. Это определение помогает отличать опыление в пределах одного растения от переноса пыльцы между растениями.

Перекрёстное опыление — перенос пыльцы с цветка одного растения на цветок другого растения того же вида. Здесь участвуют именно разные растения, хотя оба могут расти рядом. Различие важно: перенос между двумя цветками одного растения всё ещё относится к самоопылению.

Как это устроено

Цветок служит органом размножения покрытосеменных растений, потому что в нём находятся структуры, связанные с образованием семян. Тычинки производят пыльцу, в которой находятся мужские половые клетки, а в завязи пестика расположены семязачатки с женскими половыми клетками. Когда пыльца попадёт на рыльце, она может прорасти и образовать путь к семязачатку. После оплодотворения из семязачатка развивается семя.

При цветении цветок раскрывается, и его части становятся доступными для переноса пыльцы. Окраска, запах и нектар могут привлекать насекомых и других животных: посетитель касается цветка, пыльца цепляется за его тело и переносится дальше. Ветроопыляемым растениям привлекать животных обычно не нужно, поэтому их цветки часто мелкие и невзрачные. Их строение помогает пыльце высыпаться и попадать в воздушные потоки.

Опыление начинается с попадания пыльцы на рыльце пестика, но этим процесс размножения ещё не заканчивается. Пыльцевое зерно может прорасти, и мужские половые клетки получают возможность добраться до семязачатка. Их слияние с женской половой клеткой называется оплодотворением. Значит, опыление — перенос пыльцы, а оплодотворение — последующее слияние половых клеток.

При самоопылении пыльца остаётся в пределах одного растения, а при перекрёстном переносится между двумя растениями одного вида. Самоопыление может быть надёжным, когда рядом нет другого растения, способного дать пыльцу. Перекрёстному опылению необходим переносчик — например, ветер или животное, — зато при нём соединяется наследственный материал разных растений. Это помогает потомству отличаться от родительских растений, хотя конкретный результат зависит от наследственных особенностей.

Ветер, насекомые и другие животные переносят пыльцу разными способами, поэтому признаки цветка связаны с его опылителями. У насекомоопыляемых цветков заметная окраска, запах или нектар помогают привлечь посетителей, а пыльца может цепляться за их тело. У ветроопыляемых растений пыльца обычно лёгкая и сухая, а её образуется много, потому что ветер разносит её не направленно. Выступающие тычинки помогают пыльце высыпаться, а рыльца пестиков могут лучше улавливать её из воздуха.

Способы переноса пыльцы и приспособления растений

Сначала определите, остаётся ли пыльца в пределах одного растения или переносится на другое растение того же вида. Затем сопоставьте строение цветка и пыльцы с возможным переносчиком. Эти признаки помогают предположить способ опыления, но один признак лучше проверять вместе с остальными.

Разбор задач

Задача 1. У цветка заметные лепестки, сильный запах и нектар. Определите наиболее вероятный способ переноса пыльцы и назовите признаки, которые помогли сделать вывод.

1. Сначала ищем признаки, которые могут привлекать животных. Заметные лепестки видны издалека, а запах помогает найти цветок. Нектар служит пищей для насекомых.
2. Затем представляем, что происходит при посещении цветка. Насекомое касается тычинок, пыльца цепляется за его тело, а на другом цветке может попасть на рыльце пестика. Так пыльца переносится между растениями одного вида.
3. Наконец, выбираем способ переноса. Сочетание лепестков, запаха и нектара указывает на насекомоопыление, а не на перенос пыльцы ветром.

Ответ: наиболее вероятно перекрёстное опыление насекомыми; на вывод указывают заметные лепестки, запах и нектар, привлекающие насекомых.

Задача 2. Пыльца одного цветка попала на рыльце пестика другого цветка того же растения. Определите, произошло ли самоопыление или перекрёстное опыление, и объясните ответ.

1. Уточняем, откуда и куда перенеслась пыльца. Она оказалась на пестике другого цветка, значит, цветки разные.
2. Проверяем, принадлежат ли эти цветки разным растениям. В условии сказано, что оба цветка растут на одном растении, поэтому переноса между растениями не было.
3. Сравниваем ситуацию с определениями. Самоопыление возможно между разными цветками одного растения, а перекрёстное опыление требует участия двух растений одного вида.

Ответ: это самоопыление, потому что оба цветка принадлежат одному растению.

Задача 3. У растения мелкие невзрачные цветки, много лёгкой сухой пыльцы и длинные выступающие тычинки. Предположите способ опыления и объясните, как особенности строения помогают переносу пыльцы.

1. Отмечаем признаки, связанные с привлечением животных. Цветки невзрачные, и в условии не указаны запах или нектар, поэтому привлечение насекомых маловероятно.
2. Обращаем внимание на пыльцу. Лёгкие сухие пылинки легко подхватываются воздухом, а их большое количество увеличивает шанс, что часть попадёт на подходящий цветок.
3. Связываем выступающие тычинки с переносом. Их положение помогает пыльце высыпаться наружу и попадать в воздушный поток.

Ответ: вероятно опыление ветром. Невзрачные цветки не привлекают животных, а многочисленная лёгкая сухая пыльца и выступающие тычинки помогают ветру разносить её.

Типичные ошибки

Ошибка — считать опыление и оплодотворение одним процессом. Их путают, потому что оба события связаны с размножением и идут одно за другим. Проверьте себя: опыление отвечает на вопрос «куда перенеслась пыльца?», а оплодотворение — «слились ли половые клетки?».

Ошибка — называть перенос пыльцы между цветками одного растения перекрёстным опылением. Слово «перекрёстное» может навести на мысль о любых двух разных цветках, но важны не цветки, а растения. Чтобы проверить ответ, выясните, растут ли цветки на одном растении или на разных растениях одного вида.

Ошибка — думать, что все цветки опыляются насекомыми. Яркие цветы часто заметны, поэтому легко принять этот способ за единственный, но пыльцу также переносят ветер и другие животные, а некоторые растения самоопыляются. Сверьте свои предположения с признаками пыльцы и цветка, а не только с тем, что вы видите в саду.

Ошибка — считать яркую окраску и запах обязательными для любого цветка. Такие признаки особенно полезны, когда нужно привлечь животных-опылителей, однако ветроопыляемому растению привлекать их незачем. Проверьте себя: если цветки невзрачные, а пыльца лёгкая и сухая, вероятнее перенос ветром.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в опылении, нужно знать строение цветка и различать тычинки, пыльники, пестик, рыльце и завязь. Эти части показывают, где образуется пыльца и куда она должна попасть. Следующий шаг — изучение оплодотворения, образования плодов и семян, а также размножения растений. Приспособления цветков и пыльцы связывают тему с тем, как организмы приспосабливаются к условиям среды.

Что запомнить

• Цветок — орган размножения покрытосеменных растений.
• Опыление — перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика.
• Опыление предшествует оплодотворению, но не является им.
• При самоопылении пыльца переносится в пределах одного растения.
• При перекрёстном опылении пыльца переносится между растениями одного вида.
• Признаки цветка и пыльцы связаны со способом переноса пыльцы.