§ 30. Размножение и оплодотворение у растений

Определения и обозначения

Размножение растений — увеличение числа особей, благодаря которому вид может существовать и распространяться. Оно бывает бесполым и половым. При бесполом размножении новое растение возникает без слияния половых клеток, а при половом участвуют мужская и женская половые клетки. Различие важно, чтобы понимать, откуда берётся новое растение и какие признаки оно может унаследовать.

Опыление — перенос пыльцы с пыльника тычинки на рыльце пестика. Пыльца при этом ещё не сливается с яйцеклеткой, поэтому опыление не означает, что оплодотворение уже произошло. Это необходимый предшествующий этап: после попадания на рыльце пыльца может прорасти и доставить мужские половые клетки к семязачатку.

Оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток с образованием зиготы. У цветковых растений оно происходит внутри зародышевого мешка семязачатка, куда должны попасть спермии. Зигота начинает развиваться в зародыш нового растения, поэтому оплодотворение связывает размножение с образованием семени.

Двойное оплодотворение — характерный для цветковых растений процесс, при котором один спермий сливается с яйцеклеткой, а второй — с центральной клеткой зародышевого мешка. В результате возникают две структуры с разными задачами: зародыш и питательная ткань семени. Слово «двойное» помогает не перепутать два слияния и их результаты.

Как это устроено

При бесполом размножении новое растение развивается из части материнского организма или из специализированных клеток. Для этого не требуется слияния мужской и женской половых клеток: часть растения способна дать начало новому организму. Поэтому потомки обычно сохраняют наследственные признаки материнского растения; такой способ помогает быстро увеличить число растений, если условия подходят.

У цветкового растения пыльца образуется в пыльниках тычинок, а яйцеклетка находится в семязачатке внутри завязи пестика. Такое расположение означает, что мужским клеткам нужно пройти от поверхности цветка к внутренней части пестика. Половое размножение начинается с образования половых клеток, но само по себе их наличие ещё не создаёт зиготу.

Сначала пыльца должна попасть на рыльце пестика — это и есть опыление. Пыльцевое зерно прорастает и образует пыльцевую трубку, которая растёт к зародышевому мешку. По трубке спермии достигают нужного места, потому что яйцеклетка находится внутри семязачатка и не может встретиться с ними на поверхности цветка.

В зародышевом мешке происходят два слияния. Один спермий соединяется с яйцеклеткой, и образовавшаяся зигота развивается в зародыш. Второй спермий сливается с центральной клеткой, из которой формируется питательная ткань семени; она помогает обеспечивать развивающийся зародыш питанием.

После оплодотворения семязачаток развивается в семя, а завязь пестика обычно превращается в плод. Такое преобразование защищает семена и создаёт условия для их распространения. Способы опыления различаются: пыльцу могут переносить ветер, насекомые и другие животные, поэтому строение и особенности цветков связаны с тем, как пыльца достигает рыльца.

Способы размножения растений

Сравнивай способы по тому, какие части или клетки участвуют и как появляется новое растение. Последний способ в таблице — частный случай бесполого размножения, а не отдельный от него процесс. Примеры помогут определить способ по тому, из какой части растения вырос потомок.

Разбор задач

Задача 1. Укажите, какой способ размножения используется, если новое растение выросло из клубня картофеля. Нужно определить не только общий способ, но и его разновидность. Для этого выясним, является ли клубень частью материнского растения или результатом слияния половых клеток.

1. Клубень — часть растения, в которой может развиться новое растение.
2. Для его появления не требуется слияние мужской и женской половых клеток.
3. Размножение частями растения называют вегетативным, а оно относится к бесполому размножению.

Ответ: картофель размножается бесполым способом, а именно вегетативно — клубнями. Ключ к решению — происхождение нового растения из части материнского организма. Если бы в условии говорилось о зиготе и слиянии половых клеток, речь шла бы о половом размножении.

Задача 2. Расположите события полового размножения цветкового растения по порядку: образование зиготы, попадание пыльцы на рыльце, прорастание пыльцевой трубки. Здесь важно восстановить путь от переноса пыльцы до слияния половых клеток. Образование зиготы не может начаться раньше, чем спермии достигнут зародышевого мешка.

1. Сначала пыльца попадает на рыльце пестика — происходит опыление.
2. Затем пыльцевое зерно прорастает и образует трубку, по которой спермии движутся к зародышевому мешку.
3. После этого один спермий сливается с яйцеклеткой, и образуется зигота.

Ответ: попадание пыльцы на рыльце → прорастание пыльцевой трубки → образование зиготы. Проверить порядок можно по вопросу «что должно произойти, чтобы следующее событие стало возможным?»: без опыления пыльца не окажется на рыльце, а без трубки спермии не достигнут яйцеклетки.

Задача 3. Объясните, какие структуры семени образуются после двойного оплодотворения и из каких клеток они развиваются. В условии содержатся два слияния, поэтому решение удобно разделить на две части. Необходимо соотнести каждый спермий с клеткой, с которой он сливается, и назвать результат.

1. Первый спермий сливается с яйцеклеткой; возникает зигота, из которой развивается зародыш.
2. Второй спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка.
3. Из оплодотворённой центральной клетки формируется питательная ткань семени.

Ответ: зародыш развивается из зиготы, образованной при слиянии спермия с яйцеклеткой; питательная ткань формируется из оплодотворённой центральной клетки. Не следует менять эти результаты местами: именно два разных слияния объясняют название «двойное оплодотворение».

Типичные ошибки

Ошибка: считать опыление и оплодотворение одним событием. Так путают перенос пыльцы с последующим слиянием клеток, потому что оба процесса относятся к половому размножению цветка. Проверь себя вопросом: «Пыльца только переместилась или половые клетки уже слились?» Перенос — это опыление, слияние — оплодотворение.

Ошибка: считать пыльцевое зерно мужской половой клеткой. Пыльцевое зерно образует трубку и доставляет спермии, но само не сливается с яйцеклеткой. Ошибка возникает из-за того, что пыльца связана с мужской частью цветка. Для проверки назови, что именно движется по трубке: это спермии.

Ошибка: думать, что оба спермия сливаются с яйцеклетками. В зародышевом мешке один спермий соединяется с яйцеклеткой, а другой — с центральной клеткой. Можно проверить себя, назвав оба результата: зародыш и питательная ткань. Если для обоих указана яйцеклетка, двойное оплодотворение понято неверно.

Ошибка: путать семязачаток и семя. Семязачаток — часть пестика до оплодотворения, а после него он развивается в семя; завязь обычно становится плодом. Похожие названия легко смешать, если не проследить превращения. Проверяй себя по порядку: семязачаток превращается в семя, завязь — обычно в плод.

Связь с другими темами

Для понимания размножения нужно знать строение цветка: где находятся тычинки, пыльники, пестик, рыльце и завязь. Знание роли семян помогает проследить, во что превращается семязачаток и как начинается развитие нового растения. Так строение цветка связывается с его функцией.

Способы размножения помогают разобраться в образовании семян и плодов, распространении растений и выращивании культур человеком. Связь с клеточным делением объясняет, как из зиготы развивается зародыш, а тема наследственности — почему при половом размножении объединяются признаки двух родительских растений. Эти знания применяют и при размножении растений клубнями, черенками и семенами.

Что запомнить

• Размножение бывает бесполым и половым.
• Вегетативное размножение — разновидность бесполого.
• Опыление предшествует оплодотворению.
• Спермии доставляются к зародышевому мешку по пыльцевой трубке.
• При двойном оплодотворении у цветковых растений образуются зародыш и питательная ткань семени.
• После оплодотворения семязачаток развивается в семя.