§ 36. Опыление у цветковых растений

Определения и обозначения

Опыление — перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика. Тычинка образует пыльцу, а рыльце — часть пестика, на которую она попадает. Это необходимый этап размножения цветковых растений: после него может произойти оплодотворение и начаться развитие семян.

Самоопыление — попадание пыльцы на рыльце пестика того же цветка или другого цветка того же растения. Пыльца может попасть на пестик без участия переносчика, например если тычинки и пестик расположены близко. Этот способ позволяет растению размножаться, даже когда рядом нет другого растения того же вида.

Перекрёстное опыление — перенос пыльцы с цветка одного растения на цветок другого растения того же вида. Пыльца при этом должна попасть на рыльце подходящего пестика, а не просто оказаться на любом цветке. Такой перенос соединяет наследственные признаки разных растений и влияет на разнообразие потомства.

Опылители — факторы, которые переносят пыльцу от тычинок к рыльцам пестиков. К ним относятся ветер, насекомые и другие животные, например некоторые птицы. Зная возможного опылителя, можно объяснить, почему у цветка есть определённые признаки, помогающие переносу пыльцы.

Как это устроено

Пыльца содержит мужские половые клетки растения, а в завязи пестика находятся семязачатки с женскими половыми клетками. Чтобы они могли встретиться, пыльца сначала должна попасть на рыльце пестика, а затем мужская половая клетка должна достигнуть семязачатка. Поэтому опыление предшествует оплодотворению, но само по себе ещё не является оплодотворением. После успешного оплодотворения из семязачатка развивается семя, а завязь обычно превращается в плод.

При самоопылении пыльца одной тычинки оказывается на рыльце пестика того же цветка или другого цветка на этом же растении. Такое возможно, если строение цветка и время созревания его частей позволяют пыльце попасть на рыльце. Например, органы могут находиться близко, а цветок может опыляться без помощи ветра или животного. Самоопыление обеспечивает перенос внутри одного растения, но не означает, что пыльца переносится между разными растениями.

При перекрёстном опылении пыльца должна преодолеть расстояние между двумя растениями одного вида. Ветер подхватывает пыльцу и переносит её воздушными потоками; такой перенос зависит от направления и силы ветра. Насекомое или другое животное посещает цветок, пыльца цепляется за его тело и попадает на рыльце следующего цветка. Поэтому растения привлекают опылителей или образуют пыльцу, которую легко подхватить ветру.

Цветки, опыляемые ветром, обычно мелкие и невзрачные: им не нужно привлекать животных яркой окраской или запахом. Они не выделяют нектар, а их лёгкая сухая пыльца легко разносится воздухом и образуется в большом количестве, поскольку многие пылинки не попадают на цветки. Цветки, опыляемые насекомыми, часто заметны, пахнут и выделяют нектар — пищу, которая привлекает посетителей. Их пыльца обычно липкая или шероховатая, поэтому лучше удерживается на теле насекомого.

При перекрёстном опылении потомство получает наследственный материал от двух разных растений одного вида. Поэтому у него могут сочетаться признаки родителей, а отдельные потомки могут отличаться друг от друга. Такое разнообразие называют наследственной изменчивостью: оно помогает виду сохранять разные варианты признаков. Однако перекрёстное опыление не означает, что каждое семя обязательно будет лучше приспособлено, — оно лишь увеличивает разнообразие потомства.

Способы опыления и их особенности

Сравнивайте способы по источнику пыльцы и тому, кто или что её переносит: это помогает не спутать самоопыление с перекрёстным. Признаки цветка и пыльцы показывают, каким способом перенос наиболее вероятен. Примеры в таблице типичны, но отдельные виды могут иметь особенности.

Разбор задач

У цветка пыльца попала с тычинки на рыльце пестика того же цветка. Нужно определить способ опыления. В условии важно не только то, что пыльца оказалась на рыльце, но и то, откуда она пришла.

1. Находим источник пыльцы: это тычинка данного цветка.
2. Сравниваем источник и место попадания: и тычинка, и пестик принадлежат одному цветку.
3. По определению такой перенос относится к самоопылению, а не к перекрёстному опылению.

Ответ: самоопыление. Пыльца не переносилась с одного растения на другое, поэтому перекрёстным такой случай не является. Самоопыление возможно и между разными цветками, если они принадлежат одному растению.

У растения мелкие невзрачные цветки без запаха и нектара, а пыльцы много, она лёгкая и сухая. Требуется определить наиболее вероятный способ опыления и обосновать выбор. Отдельный признак не всегда решает задачу, поэтому проверим, как они связаны между собой.

1. Цветкам не нужно привлекать насекомых: они не яркие и не дают нектара.
2. Лёгкую сухую пыльцу может подхватить и перенести воздушный поток.
3. Так как перенос ветром случаен, большое количество пыльцы повышает шанс её попадания на рыльце другого цветка.

Ответ: наиболее вероятно перекрёстное опыление ветром. В пользу этого говорят невзрачность цветков и свойства пыльцы. Такой вывод основан на совокупности признаков, а не только на отсутствии запаха.

Пыльца с цветка одного растения попала на рыльце пестика цветка другого растения того же вида. Нужно назвать способ опыления и объяснить, как он может повлиять на потомство. Сначала определим, одинаковы ли растения и к какому виду они относятся.

1. Источник пыльцы — одно растение, а цветок, на рыльце которого она попала, растёт на другом.
2. Оба растения принадлежат к одному виду, значит, условие перекрёстного опыления выполнено.
3. Потомство может получить наследственные признаки от обоих растений, поэтому между потомками возможно разнообразие.

Ответ: это перекрёстное опыление. Оно способствует наследственной изменчивости, поскольку у потомства могут сочетаться признаки разных растений. Если бы речь шла о разных видах, такой перенос нельзя было бы назвать перекрёстным опылением в данном значении.

Типичные ошибки

Ошибка — считать опыление и оплодотворение одним процессом. Их путают, потому что оба этапа связаны с размножением растения и следуют один за другим. Проверяйте себя вопросом: речь идёт о переносе пыльцы или о соединении половых клеток? Первое — опыление, второе — оплодотворение.

Ошибка — называть самоопылением попадание пыльцы на любой цветок. Сам факт попадания ещё не показывает, с какого растения пришла пыльца. Чтобы проверить ответ, установите, где находилась тычинка-источник: на том же растении или на другом.

Ошибка — считать перенос пыльцы между разными видами перекрёстным опылением. Слово «перекрёстное» иногда принимают за обозначение любого переноса между цветками, но растения должны быть одного вида. Проверьте видовую принадлежность обоих растений: если она различается, условие определения не выполнено.

Ошибка — полагать, что все цветки опыляются насекомыми. Их легко заметить, потому что насекомые часто посещают цветы, но пыльцу также переносят ветер и другие животные, а некоторые растения самоопыляются. Для проверки сопоставьте строение цветка и пыльцы с возможным переносчиком, а не делайте вывод только по привычному примеру.

Связь с другими темами

Чтобы понять опыление, нужно знать строение цветка: тычинки образуют пыльцу, а пестик принимает её на рыльце. Положение этих частей помогает представить, как пыльца может попасть на нужное место. Поэтому при разборе способа опыления полезно сначала определить, где находятся тычинки и пестик.

Опыление связано с размножением цветковых растений, но не заменяет оплодотворение. После переноса пыльцы может произойти оплодотворение, затем развиваются семена и плоды. Так прослеживается последовательность этапов размножения растения.

Разные способы переноса пыльцы показывают, как организмы приспосабливаются к условиям среды. Эти знания применяют и в растениеводстве: привлечение опылителей и правильное размещение растений могут помогать повышать урожайность культур. Поэтому опыление важно не только для природы, но и для получения плодов и семян человеком.

Что запомнить

• Опыление — перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика.
• Опыление предшествует оплодотворению.
• При самоопылении пыльца попадает на пестик того же растения.
• При перекрёстном опылении пыльца переносится между растениями одного вида.
• Ветер и животные могут быть переносчиками пыльцы.
• Признаки цветка и пыльцы связаны со способом опыления.
• Перекрёстное опыление способствует наследственной изменчивости потомства.