Отдел Покрытосеменные (Цветковые) растения

Определения и обозначения

Покрытосеменные (цветковые) растения — отдел растений, у которых семязачатки расположены внутри завязи, а после оплодотворения семена развиваются внутри плода. Иными словами, будущие семена защищены тканями материнского растения, пока развиваются. Это устройство отличает покрытосеменные от растений, у которых семена не заключены в плод.

Цветок — орган полового размножения покрытосеменных, в котором образуются половые клетки и происходят опыление и оплодотворение. Его части выполняют разные задачи: одни защищают внутренние органы, другие образуют пыльцу или содержат семязачатки. Понимание строения цветка помогает проследить, как возникает новое растение.

Двойное оплодотворение — процесс, при котором один спермий сливается с яйцеклеткой, а другой — с центральной клеткой зародышевого мешка. Спермии — мужские половые клетки, доставляемые пыльцевой трубкой. Такой процесс характерен для покрытосеменных и приводит к образованию зародыша и ткани, которая будет его питать.

Плод — орган, который развивается из завязи цветка после оплодотворения и содержит семена. Он может быть сочным или сухим, но в любом случае связан с завязью. Плод нужен растению, чтобы оберегать развивающиеся семена, а часто ещё и помогать им попасть в новые места.

Как это устроено

Название «покрытосеменные» связано с тем, что семязачатки скрыты внутри завязи пестика. Завязь окружает их своими тканями, поэтому семязачатки не лежат открыто на поверхности. После оплодотворения из них развиваются семена, а стенка завязи становится частью плода. Благодаря этому семена оказываются защищены до созревания, а плоды могут участвовать в их распространении.

Строение цветка связано с его задачей — обеспечить половое размножение. Наружные части околоцветника прикрывают нежные органы и могут привлекать опылителей. Тычинки образуют пыльцу, в которой находятся мужские половые клетки или клетки, дающие начало спермиям. В пестике есть рыльце, столбик и завязь; внутри завязи расположены семязачатки, содержащие женскую половую клетку.

Размножение начинается с опыления: пыльца попадает на рыльце пестика. Опыление — это перенос пыльцы, а не слияние половых клеток, поэтому оно только подготавливает дальнейший этап. Пыльцевое зерно прорастает, и из него образуется пыльцевая трубка, которая растёт к семязачатку. По трубке спермии достигают зародышевого мешка, где происходит двойное оплодотворение.

При двойном оплодотворении один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя начало зародыша. Второй соединяется с центральной клеткой зародышевого мешка; из неё развивается питательная ткань семени. После этого семязачаток превращается в семя, а завязь — в плод. Семя содержит зародыш и запас питательных веществ, а плод окружает его и помогает пережить время до прорастания.

Цветки, плоды и способы опыления у покрытосеменных очень разнообразны, потому что растения приспособлены к разным условиям и переносчикам пыльцы. Яркая окраска и запах могут привлекать насекомых, тогда как у опыляемых ветром растений цветки часто невзрачные, а пыльца легко переносится воздушными потоками. Плоды тоже различаются: одни распространяются животными, другие переносятся ветром или водой. Среди покрытосеменных есть травы, кустарники и деревья, что позволяет им занимать множество мест обитания.

Основные особенности покрытосеменных растений

В таблице собраны признаки, по которым удобно проследить путь от устройства цветка до появления семени и плода. Сначала сравни расположение семязачатков и строение органа размножения, затем проверь, как происходят опыление и оплодотворение. Последние строки показывают результат этих процессов и разнообразие жизненных форм.

Разбор задач

Задача 1

У растения обнаружены цветки и плоды с семенами. Объясните, к какому отделу оно относится и какой признак подтверждает ответ.

1. Сначала определяем, есть ли у растения цветок — орган полового размножения покрытосеменных. В условии сказано, что цветки обнаружены.
2. Затем проверяем, где находятся семена. Они заключены в плоде, а плод у цветковых развивается из завязи, внутри которой были семязачатки.
3. Сочетание цветков и семян, заключённых в плод, указывает на покрытосеменные растения. Это не просто один общий признак, а характерная связь цветка, завязи и плода.

Ответ: растение относится к отделу Покрытосеменные; это подтверждают цветки и семена, находящиеся внутри плода.

Задача 2

Проследите путь пыльцы от попадания на цветок до образования семени и плода.

1. Пыльца попадает на рыльце пестика — происходит опыление. Оно ещё не означает, что половые клетки уже слились.
2. Пыльцевое зерно прорастает, и пыльцевая трубка растёт через ткани пестика к семязачатку. По ней к зародышевому мешку перемещаются два спермия.
3. Один спермий сливается с яйцеклеткой, второй — с центральной клеткой: происходит двойное оплодотворение. После него из семязачатка образуется семя, а из завязи — плод.

Ответ: пыльца попадает на рыльце, прорастает трубкой, спермии достигают семязачатка и участвуют в двойном оплодотворении; затем образуются семя и плод.

Задача 3

В цветке после оплодотворения из завязи развился плод с семенами. Укажите, из каких частей цветка образовались семя и плод, и объясните значение плода для растения.

1. Разделяем два результата: семя и плод — разные органы, поэтому у каждого свой источник. Семя формируется из семязачатка, который находился внутри завязи.
2. Плод развивается из завязи пестика после оплодотворения. Значит, нельзя говорить, что плод образуется из семени или что семя получается из всей завязи.
3. Плод окружает семена и может защищать их от повреждений и высыхания. У многих растений его строение также помогает переносить семена животными, ветром или водой.

Ответ: семя образуется из семязачатка, плод — из завязи; плод защищает семена и часто способствует их распространению.

Типичные ошибки

Плод и семя — не одно и то же. Плод образуется из завязи, а семя — из семязачатка. Их путают, потому что семена находятся внутри плода; проверь себя, спросив, что именно окружает семена.

Опыление не равно оплодотворению. При опылении пыльца переносится на рыльце пестика, а при оплодотворении сливаются половые клетки. Путаница возникает из-за того, что события следуют одно за другим; чтобы проверить себя, назови перенос пыльцы и слияние клеток отдельно.

Тычинка и пестик выполняют разные функции. Пыльца образуется в тычинках, а семязачатки находятся в завязи пестика. Их можно перепутать, если помнить только, что оба органа находятся в цветке; проверка проста: найди, где образуется пыльца и где расположены семязачатки.

Не все цветки яркие и опыляются насекомыми. У ветроопыляемых растений цветки могут быть невзрачными, а пыльцу переносит ветер. Яркие цветки заметнее и потому чаще запоминаются, но это не признак всех покрытосеменных; сравни окраску цветка с тем, какой переносчик доставляет пыльцу.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в размножении покрытосеменных, нужно знать строение семени, различия полового и бесполого размножения и роль половых клеток. Эти знания помогают понять, что образуется после слияния клеток и почему семя содержит зародыш. Позже особенности цветков и плодов пригодятся при изучении семейств цветковых растений, способов опыления и распространения семян. Так отдельные признаки связываются с тем, как растения дают потомство и расселяются.

Что запомнить

• Семязачатки покрытосеменных находятся внутри завязи.
• Цветок — орган полового размножения покрытосеменных.
• Опыление предшествует оплодотворению.
• У покрытосеменных происходит двойное оплодотворение.
• Из семязачатка развивается семя, из завязи — плод.
• Плод защищает семена и часто помогает их распространению.