§32. Оплодотворение. Образование плодов и семян

Определения и обозначения

Оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток с образованием зиготы. У цветковых растений оно происходит внутри семязачатка, поэтому именно там начинается развитие будущего семени. Зигота — первая клетка зародыша, из которого вырастет новое растение.

Двойное оплодотворение — особенность цветковых растений: один спермий сливается с яйцеклеткой, другой — с центральной клеткой зародышевого мешка. Оно приводит к появлению и зародыша, и запаса питания для него. Слово «двойное» напоминает о двух отдельных слияниях, а не о двух яйцеклетках.

Семя — образование, развивающееся из семязачатка после оплодотворения и содержащее зародыш и запас питательных веществ. Оно помогает зародышу пережить время до прорастания и начать рост при подходящих условиях. В семени есть также оболочка, которая защищает его внутренние части.

Плод — образование, развивающееся из завязи пестика после оплодотворения; внутри него обычно находятся семена. Плод защищает семена и у многих растений помогает им распространяться. У некоторых растений в его формировании участвуют и другие части цветка.

Как это устроено

Когда пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, оно прорастает и образует пыльцевую трубку. Трубка растёт через столбик к семязачатку, потому что мужским половым клеткам нужно добраться до зародышевого мешка. Такой путь позволяет доставить спермии к яйцеклетке, хотя они не перемещаются самостоятельно.

По пыльцевой трубке к зародышевому мешку движутся два спермия. Один достигает яйцеклетки, а второй — центральной клетки. Их разные направления важны: оба спермия участвуют в оплодотворении, но дают начало разным структурам семени.

Первый спермий сливается с яйцеклеткой, и образуется зигота. Из неё развивается зародыш, то есть зачаток нового растения. Второй спермий соединяется с центральной клеткой, после чего образуется эндосперм — питательная ткань. Она накапливает запас, который нужен зародышу для развития.

После оплодотворения семязачаток превращается в семя. Из зиготы формируется зародыш, а покровы семязачатка становятся семенной кожурой, защищающей его. Эндосперм служит запасом питательных веществ, поэтому зародыш получает питание на ранних этапах развития.

Завязь пестика развивается в плод, а её стенки образуют стенку плода. Так семена оказываются внутри образования, которое может их защищать. У некоторых растений в создании плода участвуют также другие части цветка, поэтому его происхождение не всегда ограничивается одной завязью.

Как части цветка развиваются после оплодотворения

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите исходную часть цветка, а затем проследите, что с ней происходит. Особенно важно различать семязачаток и завязь: из первого получается семя, из второй — плод. По первым двум строкам можно проверить, какая часть двойного оплодотворения связана с зародышем, а какая — с запасом питания.

Разбор задач

Задача 1

Укажите, что образуется из семязачатка и завязи пестика после оплодотворения. Для ответа нужно не путать две части цветка, хотя обе участвуют в формировании будущих структур. Проследим отдельно судьбу каждой из них.

1. Сначала находим семязачаток: именно внутри него находится зародышевый мешок, где происходит оплодотворение. После него семязачаток начинает развиваться.
2. Затем определяем судьбу завязи: это часть пестика, окружающая семязачатки. После оплодотворения она разрастается и становится плодом.
3. Сверяем результаты: семязачаток даёт семя, а завязь — плод. Эти образования связаны, но имеют разное происхождение.

Ответ: из семязачатка развивается семя, из завязи пестика — плод.

Задача 2

Объясните, во что превращаются яйцеклетка, центральная клетка и покровы семязачатка. Здесь нужно учитывать оба слияния при двойном оплодотворении и не считать, что все части дают начало одной структуре. Разберём каждую часть по порядку.

1. Яйцеклетка сливается с первым спермием. Образовавшаяся зигота развивается в зародыш будущего растения.
2. Центральная клетка соединяется со вторым спермием. В результате формируется эндосперм, который обеспечивает зародыш запасом питательных веществ.
3. Покровы семязачатка не сливаются со спермиями, а сохраняются вокруг внутренних частей. Позже они образуют семенную кожуру, защищающую семя.

Ответ: из яйцеклетки после слияния с первым спермием развивается зародыш; из центральной клетки после слияния со вторым спермиям — эндосперм; покровы семязачатка становятся семенной кожурой.

Задача 3

В цветке произошло двойное оплодотворение. Опишите последовательность образования зародыша, эндосперма, семени и плода. Чтобы выстроить события, сначала разделите результат на две линии: развитие семязачатка и развитие завязи. Затем соедините промежуточные этапы в правильном порядке.

1. Первый спермий сливается с яйцеклеткой, и возникает зигота; из неё развивается зародыш. Второй спермий сливается с центральной клеткой, в результате образуется эндосперм.
2. Зародыш, эндосперм и покровы, ставшие семенной кожурой, входят в состав развивающегося семени. Поэтому семязачаток после оплодотворения превращается в семя.
3. Параллельно завязь пестика развивается в плод, а её стенки становятся стенкой плода. Плод заключает семена, но не превращается в семя сам.

Ответ: двойное оплодотворение даёт начало зародышу и эндосперму; семязачаток становится семенем, а завязь — плодом.

Типичные ошибки

• Ошибка — считать, что оба спермия сливаются с яйцеклеткой. Так думают, потому что оба спермия доставляются в один зародышевый мешок. Проверьте себя: один спермий соединяется с яйцеклеткой, а второй — с центральной клеткой.

• Ошибка — путать семязачаток и завязь. Обе части связаны с образованием плода и семян, поэтому их легко поменять местами. Проверьте соответствие: семязачаток развивается в семя, завязь — в плод.

• Ошибка — считать эндосперм зародышем. Такое смешение возникает потому, что оба образуются при двойном оплодотворении и находятся в семени. Задайте себе вопрос о функции: зародыш развивается в растение, а эндосперм служит ему запасом питательных веществ.

• Ошибка — думать, что плод появляется до оплодотворения или развивается только из семязачатка. Семязачаток находится внутри завязи, поэтому происхождение частей легко перепутать. Проверка проста: обычно плод образуется после оплодотворения из завязи, а семя — из семязачатка.

Связь с другими темами

Для понимания оплодотворения нужно знать строение цветка: где находятся пестик, завязь и семязачаток, а также какую роль играют пыльца и половые клетки. Эти знания помогают проследить путь спермиев и определить, из каких частей образуются семя и плод. Тема продолжает изучение размножения цветковых растений. Она подготавливает к изучению строения семени, распространения плодов и прорастания семян.

Что запомнить

• У цветковых растений оплодотворение происходит в зародышевом мешке семязачатка.
• При двойном оплодотворении участвуют два спермия.
• Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш.
• Эндосперм обеспечивает зародыш питательными веществами.
• Семязачаток после оплодотворения развивается в семя.
• Завязь пестика после оплодотворения развивается в плод.