§ 21. Половое размножение покрытосеменных (цветковых) растений

Определения и обозначения

Опыление — перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика. Оно бывает самоопылением, если пыльца попадает на пестик того же цветка или растения, и перекрёстным опылением, если переносится с другого растения. Этот этап нужен, чтобы пыльца оказалась там, где сможет прорасти.

Оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток с образованием зиготы. У цветковых растений мужские половые клетки называются спермиями, а женская — яйцеклеткой. Оплодотворение запускает развитие зародыша нового растения.

Двойное оплодотворение — процесс у цветковых растений, при котором один спермий сливается с яйцеклеткой, а второй — с центральной клеткой зародышевого мешка. В результате возникают зародыш и ткань, которая будет питать его в семени. Так растение обеспечивает будущий зародыш и запасом пищи.

Зародышевый мешок — часть семязачатка, в которой находятся яйцеклетка и центральная клетка. Именно сюда по пыльцевой трубке попадают спермии. Такое расположение позволяет провести оба события двойного оплодотворения внутри семязачатка.

Как это устроено

Строение цветка помогает растению образовать семена. В тычинках созревает пыльца, содержащая мужские половые клетки, а в завязи пестика находятся семязачатки. В каждом семязачатке расположен зародышевый мешок с клетками, участвующими в оплодотворении. Поэтому части цветка работают как связанная система: одни производят пыльцу, другие содержат будущие семена.

Чтобы оплодотворение стало возможным, пыльца должна попасть на рыльце пестика. При самоопылении она переносится с тычинки на пестик того же цветка или другого цветка того же растения. При перекрёстном опылении пыльца прибывает с другого растения того же вида. Её могут переносить ветер и животные: такой перенос помогает пыльце преодолеть расстояние между цветками.

Попав на рыльце, пыльцевое зерно прорастает и образует тонкую пыльцевую трубку. Она растёт от рыльца через ткани пестика к семязачатку, потому что спермиям нужно добраться до зародышевого мешка. По трубке перемещаются два спермия. Так они достигают клеток, с которыми должны слиться, не перемещаясь самостоятельно по всему цветку.

В зародышевом мешке происходят два слияния. Первый спермий соединяется с яйцеклеткой, и образуется зигота — первая клетка будущего зародыша. Второй спермий сливается с центральной клеткой; из этого слияния развивается питательная ткань семени. Она станет источником питательных веществ для зародыша.

После оплодотворения меняются части цветка. Из оплодотворённого семязачатка развивается семя, в котором находятся зародыш и запас питательных веществ. Завязь пестика превращается в плод, окружающий семена. Такое преобразование помогает защитить семена и способствует их дальнейшему распространению.

Этапы полового размножения цветковых растений

Читайте таблицу сверху вниз: этапы расположены в порядке, в котором они происходят. Столбец «Где происходит» помогает найти место каждого события, а «Результат» показывает, к чему оно приводит. Обратите внимание, что образование семени и плода следует после оплодотворения.

Разбор задач

Задача 1

Пыльца с тычинки цветка попала на рыльце пестика того же цветка. Нужно определить способ опыления. Для решения достаточно выяснить, с какого цветка или растения перенесена пыльца. Здесь источник пыльцы и место её попадания находятся в одном цветке.

1. Находим источник пыльцы: это тычинка данного цветка.
2. Сравниваем его с местом попадания: пыльца оказалась на пестике того же цветка.
3. Называем способ переноса: это самоопыление.

Ответ: самоопыление. При перекрёстном опылении пыльца должна была бы попасть с другого растения.

Задача 2

Проследите путь спермиев от пыльцевого зерна до зародышевого мешка и укажите, что обеспечивает их перемещение. Пыльцевое зерно сначала должно оказаться на рыльце пестика. Затем оно прорастает, а спермии проходят по образовавшейся трубке.

1. Пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика.
2. Зерно прорастает и образует пыльцевую трубку.
3. Трубка растёт к семязачатку, и по ней спермии достигают зародышевого мешка.

Ответ: спермии перемещаются по пыльцевой трубке, которая растёт от рыльца к семязачатку. Не следует говорить, что спермии сами плывут к яйцеклетке: путь обеспечивает трубка.

Задача 3

В семязачаток попали два спермия. Нужно установить, с какими клетками сливается каждый и что появляется в результате. Для этого следует различить яйцеклетку и центральную клетку зародышевого мешка. У каждого спермия своя роль в двойном оплодотворении.

1. Первый спермий сливается с яйцеклеткой.
2. В результате первого слияния образуется зигота, из которой развивается зародыш.
3. Второй спермий сливается с центральной клеткой.
4. Второе слияние участвует в образовании питательной ткани семени.

Ответ: первый спермий образует с яйцеклеткой зиготу, второй с центральной клеткой участвует в создании питательной ткани. Именно два разных слияния объясняют название «двойное оплодотворение».

Типичные ошибки

Ошибка: считать опыление и оплодотворение одним процессом. Их легко перепутать, потому что оба этапа связаны с образованием семени, но при опылении переносится пыльца, а при оплодотворении сливаются клетки. Проверь себя: если речь идёт о переносе, это опыление; если о слиянии, это оплодотворение.

Ошибка: путать самоопыление с перекрёстным. Иногда смотрят только на то, что пыльца попала на пестик, и не выясняют её источник. Спроси себя, с какого растения пришла пыльца: с того же — самоопыление, с другого — перекрёстное.

Ошибка: утверждать, что оба спермия сливаются с яйцеклеткой. Это заблуждение возникает из-за того, что яйцеклетка кажется главным участником оплодотворения. Проверь, назвал ли ты обе клетки: один спермий соединяется с яйцеклеткой, второй — с центральной клеткой.

Ошибка: менять местами происхождение семени и плода. Обе части формируются из частей цветка, поэтому их легко перепутать. Проверь себя по паре: семязачаток становится семенем, завязь — плодом.

Связь с другими темами

Для понимания размножения нужно знать строение цветка: где находятся тычинки, пестик и семязачатки. После этой темы легче изучать строение семени и плода, потому что становится понятно, откуда они возникают. Образование семян связано с размножением и появлением новых растений. А распространение семян помогает цветковым растениям заселять разные места.

Что запомнить

• Пыльца образуется в тычинках, семязачатки находятся в завязи пестика.
• Опыление — перенос пыльцы на рыльце пестика.
• После опыления пыльца прорастает и образует пыльцевую трубку.
• У цветковых растений происходит двойное оплодотворение.
• Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш.
• Семязачаток становится семенем, а завязь — плодом.