Будова квітки і житєвий цикл рослин

Щоб зрозуміти і запам’ятати будова квітки, спочатку потрібно отримати уявлення про типи розмноження рослин і про їх життєвому циклі. Розмноження – це загальна властивість всіх живих організмів, в основі якого лежить здатність клітин до поділу. Воно може виконувати дві різні функції: виробництво потомства, генетично ідентичного батьківському ( безстатеве розмноження ), або створення особин, що відрізняються від батьківських по складу генів ( статевий ).

Безстатеве розмноження відбувається без участі статевих клітин і без об’єднання генетичного матеріалу батьківських особин. З’явився в результаті організм повністю генетично ідентичний материнському. Статеве розмноження – це процес, що відбувається за участю статевих клітин – гамет , з об’єднанням їх генів і отриманням нової генетичної комбінації. Всі способи розмноження мають свої недоліки і переваги.

Переваги і недоліки статевого і безстатевого типів розмноження

Якщо навколишнє середовище стабільна протягом багатьох поколінь, то організму вибірково вигідно розмножуватися безстатевим шляхом – столонами, повзучими пагонами, кореневими нащадками і ін., Виробляючи нові особини, так само добре адаптовані, як і вони самі. Однак якщо умови нестабільні, то покоління, ідентичне батьківському, може виявитися не готовим до змін. Якщо всі представники виду будуть однаковими по генному складу, то всі можуть загинути.

Суниця розмножується повзучими пагонами

Нестабільність навколишнього середовища може бути результатом багатьох факторів:

  • зсуви;
  • лавини;
  • вплив діяльності людини;
  • нерегулярні кліматичні події (сильні морози, посухи, урагани, повені).

У середовищі генетично різноманітних особин виду при змінних умовах більшість представників загине. Але декількох, які зуміли пристосуватися і вижити, може бути досить, щоб знову заселити ділянку.

При статевому розмноженні рослини утворюють безліч дуже дрібних гамет, які виробляють в свою чергу тисячі насіння. І всі вони відрізняються по генотипу , а значить є тисячі можливостей пристосуватися до будь-яких умов. Далеко не всі вони виживуть і дадуть початок новим рослинам, але навіть мала частка переможців забезпечить нормальне існування виду.

Один з чемпіонів з виробництва насіння – кульбаба

Статеве розмноження має і негативні аспекти:

  • для його здійснення потрібно як мінімум дві особи;
  • статеві клітини повинні переміщатися від однієї рослини до іншої. У насіннєвих рослин пилок може переноситися вітром, комахами, птахами та ін .;
  • кожен спосіб запилення вимагає великого запасу пилку на випадок невиконання таких умов і витрати поживних речовин, а також енергії на виробництво нектару для залучення запилювачів.

Потенційні партнери можуть бути розташовані дуже далеко один від одного. Наприклад, в популяції дерев ті деякі особини, які ростуть на найбільших висотах, можуть не мати сусідів, не отримувати пилку і не давати потомства багато років. У той час як ті, які ростуть на більш низьких висотах, мають численних сусідів. Рослини ж, що розмножуються безстатевим шляхом, можуть давати потомство і при відсутності поруч інших особин їх виду. Деякі з них в таких умовах пристосувалися до самозапилення, але при цьому теж не формується генетичну різноманітність.

Є рослини, що розмножуються як статевим, так і безстатевим шляхом (про всяк випадок). Полуниця має квіти і насіння, що з’явилися в результаті злиття сперміїв і яйцеклітин різних особин. Але вона так само швидко розмножується і за допомогою столонов. У багаторічній трави бамбука квіти і насіння з’являються лише зрідка (у деяких видів – раз в 80 років), але їх кореневища щорічно дають численні нащадки. Каланхое, поряд з великою кількістю насіння, щорічно по краях своїх листів виробляє безліч виводкових бруньок.

Виводкові бруньки каланхое

Насіння часто мають пристосування для поширення на далекі відстані. Поїдаючи полуницю, тварини переносять її насіння з власними випорожненнями. Плоди і насіння бамбука несуться вітром, а кокоса – водою. Так рослини займають далеко розташовані і різні за умовами ділянки.

Нові рослини, вироблені вегетативним шляхом, навпаки, не здатні до розселення на далекі відстані. Столони, кореневища і виводкові нирки призводять до появи нових рослин в тому ж районі, що і їх батьки. Зате відтворення безстатевим шляхом дозволяє рослині швидко заповнити своїми копіями знову зайняту їм область. Причому все його нащадки будуть так само пристосовані до місцевих умов, як і воно.

Цілий гай осик може бути клонами одного дерева і мати спільний корінь

Статеве розмноження покритонасінних рослин

Про безстатевому розмноженні ми детально поговоримо в окремому уроці. Органом ж статевого (і безстатевого) розмноження рослин є квітка. У ньому виробляються гамети і закладаються зародки. Для того, щоб краще зрозуміти суть квітки, давайте спочатку згадаємо життєвий цикл рослин. Про безстатевому розмноженні ми детально поговоримо в окремому уроці. Органом ж статевого (і безстатевого) розмноження рослин є квітка. У ньому виробляються гамети і закладаються зародки. Для того, щоб краще зрозуміти суть квітки, давайте спочатку згадаємо життєвий цикл рослин. Про безстатевому розмноженні ми детально поговоримо в окремому уроці. Органом ж статевого (і безстатевого) розмноження рослин є квітка. У ньому виробляються гамети і закладаються зародки. Для того, щоб краще зрозуміти суть квітки, давайте спочатку згадаємо життєвий цикл рослин.

Життєвий цикл рослин

Життєвий цикл ссавців, в тому числі і людини, простий: дорослі диплоїдні особини мають статеві залози, які шляхом мейозу виробляють гаплоїдні статеві клітини, звані гаметамі (сперматозоїди і яйцеклітини). Особи, що виробляють сперматозоїди, називаються самцями, а особини, що виробляють яйцеклітини – самками. Один сперматозоїд і одна яйцеклітина з’єднуються разом, утворюючи диплоїдну клітку – запліднену яйцеклітину або зиготу . Вона виростає і перетворюється в нову диплоїдну особина, що нагадує своїх батьків, але не є їх копією.

У рослин життєвий цикл більш складний. Знайомі нам дерева, чагарники і трави – це тільки одна фаза життєвого циклу рослин, звана фазою спорофіта (виняток становлять мохи та печіночники, у них знайоме нам рослина – це гаплоїдний гаметофіт). Спорофіти рослин завжди диплоїдні, як і більшість дорослих тварин, і у них є органи з клітинами, утвореними в результаті мейозу (у покритонасінних вони розташовані в квітках).

Життєвий цикл покритонасінних рослин

У тварин мейоз призводить до утворення гаплоїдних гамет , а у рослин – до утворення гаплоїдних спор . Різниця між гаметамі і спорами велика: гамети в процесі запліднення можуть зливатися з іншими гаметамі, тим самим роблячи диплоїдну зиготу. Гамети, зміст яких не повинен злиття, гинуть, тому що вони не можуть жити самі по собі і зазвичай не здатні вирости в нову гаплоидное особина. Виняток – незапліднені яйця деяких комах, таких як бджоли, вони перетворюються в стерильних робочих бджіл.

Спори рослин, навпаки, не можуть брати участь в заплідненні, але кожна з них піддається митозу і виростає в абсолютно нову гаплоидное стадію, звану гаметофитом . Вона називається так тому, що виробляє гамети. Під час статевого розмноження спорофіт виробляє не нове диплоидное рослина, як він сам, а гаплоїдний частину свого життєвого циклу.

Співвідношення гаметофітів і спорофітів рослин

У всіх судинних рослин гаплоїдний (з половинною набором хромосом) гаметофит навіть віддалено чи не нагадує диплоїдний (з повним набором хромосом) спорофіт. Це крихітна маса клітин без коренів, стебел, листя, або група судинних тканин. Але всеодно це ціла рослина.

Наступна відмінність життєвого циклу рослин від тварин в тому, що гамети утворюються гаплоїдними рослинами шляхом мітозу, а не мейозу. І тільки після цього вони беруть участь в заплідненні, утворюючи зиготу, що виростає в новий диплоїдний спорофіт. І життєвий цикл завершується.

Гамети ссавців бувають двох типів: маленькі рухливі сперматозоїди (мікрогамети) і великі нерухомі яйцеклітини (мегагамети). Так само буває і у багатьох рослин, такий статевий процес називається оогамія . При наявності у рослин двох типів суперечки між ними називають різноспоровими .

У оогамних рослин, як і у тварин, сперматозоїди (і спермії) виробляються одним типом особин, а яйцеклітини – іншим. Отже, існують «чоловічі» і «жіночі» гаметофити рослин. Два типи гаметофітів, виростають з двох типів суперечок: мікрогаметофіти-з мікроспор, макрогаметофіти-з мегаспор.

будова квітки

За переважною нині версії квітка – це укорочений видозмінений спороносний втечу древніх насінних папоротей, всі частини якого, крім цветоложа і квітконіжки, мають листоподібну природу. Квітка – це орган не тільки статевого, а й безстатевого розмноження покритонасінних рослин, так як там утворюються гамети і суперечки. В кольорах не відбувається вторинного росту, вони ніколи не дерев’яніють. Вони розвиваються з генеративних (квіткових) нирок на верхівці або в пазухах втечі.

будова квітки

Стебло квітки – це квітконіжка , а самий кінець її осі, де прикріплені інші частини квітки, називається квітколожем. Обидва вони є видозміненими стеблами . Квітконіжка може бути відсутнім, тоді квітка називають сидячим , при наявності вона може бути короткою або довгою. Квітколоже – розширена частина квітконіжки. Воно може бути плоским, опуклим або увігнутим.

У квітки баобаба довга квітконіжка

Існує 4 типи квіткових придатків, листового походження:

  • чашолистки;
  • пелюстки;
  • тичинки;
  • плодолистики.

Більшість квіток має всі чотири типи цих продуктів і є повними. Вони містять по 3, 4, 6 або більше придатків кожного типу. Наприклад, лілії мають 6 чашолистків, 6 пелюсток, 6 тичинок і 1 товкач, що складається з 3 плодолистків.

Будова квітки лілеї

Але нерідко в кольорах деяких видів не вистачає одного або двох основних квіткових придатків. Такі квітки називають неповними . Наприклад, квітки бегонії неповні, так як вони позбавлені чашолистків і мають або тичинки, або плодолистики. Квітки горобини теж неповні, вони мають всі частини, крім чашолистків.

Будова оцвітини квітки

Оцвітина – це зовнішня частина квітки, в його склад можуть входити чашолистки і пелюстки віночка , тоді оцвітина називають подвійним . Часто в Оцвітина відсутня будь-яка зі складових, або віночок, або чашка, тоді він носить назву простого . Деякі (голі) квітки і зовсім позбавлені оцвітини.

Будова квітки: дзвіночок

чашолистки

Вони захищають бутон в процесі його розвитку, утримуючи бактеріальні та грибкові спори подалі від основної частини квітки. Підтримують високу вологість і стримують годуються на рослині комах і птахів.

Якщо ж бутони квітки розвиваються в захищеному становищі, наприклад під спеціальними покривними тканинами або оточені гілками і листям рослини, чашолистки мають менш важливу роль і можуть бути невеликими або зовсім відсутні. Нерідко чашолистки допомагають залучати комах до непоказним віночком, вони видозмінюються, стають великими і яскраво забарвленими.

Чашолистки фуксії допомагають пелюсток залучати запилювачів

Будова квітки: пелюстки віночка

Над чашелистиками на квітколоже розташований віночок , що складається з пелюсток. Вони відрізняються меншою товщиною і меншою кількістю волокон, а також тим, що містять пігменти, відмінні від хлорофілу. Цікаво, що вони мають вторинне походження з тичинок, що сталися в свою чергу від листя. У троянди можна помітити перехідні стадії тичинкового походження пелюсток. Пелюстки мають різну форму і можуть бути як вільними ( раздельнолепестний віночок), так і зрощеними ( зрослопелюстковий , або сростнолепестний ).

типи оцвітин

Пелюстки важливі для залучення правильного запилювачі. Квіти кожного виду відрізняються розміром, формою, кольором і розташуванням пелюсток, що дозволяє певним запилювачів впізнавати потрібні їм види. Якщо квітка має характерний малюнок і пропонує хорошу нагороду, таку як нектар або пилок, запильник буде шукати і інші квіти з тим же малюнком, тим самим посилюючи перехресне запилення. Крім кольору, який помітний і нам, пелюстки, поглинаючи ультрафіолетове випромінювання, створюють візерунки, помітні тільки комах.

Помітити квіти вночі важче. Тоді їм доводиться вдаватися до допомоги білого кольору, міцних оцвітин і виробництва летючих ароматів. Багато нічні комахи і кажани знаходять квіти, орієнтуючись на їх аромат. Як правило, пелюстки не розвиваються у тих квітів, які запилюються вітром або водою . Нема чого витрачати ресурси на будівництво не функціональних структур.

Багато квіти кактусів запилюються вночі кажанами

Можуть виникати прівенчиком або коронки, які посилюють привабливість квітки для запилювачів (прівенчиком – у гвоздики травянки, коронка – у нарциса).

Андроцей – сукупність тичинок однієї квітки. Кількість тичинок у різних квіток коливається від однієї до кількох сотень. У більшості рослин їх число постійно в межах одного роду або сімейства. Тичинки розташовані над пелюстками. Їх часто називають чоловічою частиною квітки, так як вони виробляють пилок. Але технічно вони не є чоловічими, бо квітка, будучи частиною спорофіта, виробляє не гамети, а суперечки.

Будова квітки: тичинки троянди.

Типові тичинки складаються з тичинкової нитки (її стебла) і пильовика, побудованого з зближених мікроспорангіев, де і виробляється пилок. Окремі мікроспорангіі називаються пилковими гніздами . Як правило, в одному пильовику знаходиться 4 пилкових гнізда. Будучи частиною спорофіта, пильовик складається з диплоїдних клітин, в кожній з яких по 4 довгих стовпчика тканини стають чітко помітними, коли приходить пора мейозу. Материнські клітини ( мікроспори і мікроспороцітов ) діляться мейотіческі і утворюють по 4 мікроспори . Сусідні Пильніковие клітини шару під назвою тапетум діють як клітини-годувальниці, сприяючи розвитку і дозріванню микроспор.

Спочатку мікроспори з’єднуються в тетради, залишаючись разом, але пізніше поділяються. Кожне ядро мікроспори ділиться мітотично на два ядра – вегетативне і генеративний . Навколо ядер концентруються ділянки цитоплазми і формуються дві клітки – вегетативна і генеративних. Вони розширюються, набувають характерну форму і формують міцну стінку. Тоді їх і називають пилком.

Мікроспорогенез і будова тичинки

Пильовики розкриваються (розпускаються) уздовж лінії і випускають пилок. Пилкові зерно покритонасінних рослин є чоловічий гаметофіт , в ньому будуть утворюватися гамети (але поки їх немає).

Стінка пилкового зерна – це клітинна стінка, але досить складної структури. Вона має внутрішній шар – інтіна , що складається з целюлози, і зовнішній шар – Екзіна , побудований з полімеру спорополленіна . Стінка має одне або два тонких плями – пори проростання, місця, де пилок розкривається після того, як буде перенесена на рильце маточки.

Пилкові зерна під електронним мікроскопом, пофарбовані в фоторедакторі

Спорополленін – водонепроникний і стійкий до всіх хімічних речовин полімер. Він захищає пилкові зерна і не дає їм висихати. Екзіна може мати гребені, опуклості, шипи та інші характерні особливості, що відрізняються у кожного виду.

У більшості випадків по одному пилкові зерна можна впізнати вид рослини, яке його зробило. Через стійкості спорополленіна пилкові зерна дуже добре окаменевают. Вивчаючи зразки древніх порід, палеоботаніки або паллінологі легко визначають, які рослини існували в тій чи іншій місцевості в минулому.

У деяких рослин частина тичинок перетворюється в нектарники.

Будова квітки: плодолистики – гинецей

Плодолистки – це видозмінені мегаспорофілли древніх спороносних насінних папоротей, в цьому вони не відрізняються від інших частин квітки. Зазвичай один або кілька плодолистків зростаються в загальну структуру, яка називається товкачем , і все разом в одній квітці вони складають гинецей . Найбільш примітивні маточки утворені плодолистками з незрослими краями. Маточка складається з:

  • рильця, вловлює пилок;
  • стовпчика, виносить рильце в зручне положення;
  • зав’язі, де утворюються мегаспори.

Будова квітки: маточка і подвійне запліднення у квіткових рослин

Деякі маточки не мають стовпчика, а їх рильце сидить прямо на зав’язі. Такі маточки називають сидячими . Усередині зав’язі знаходяться ділянки тканини ( семязачатки , або семяпочки ), що утворюють яйцеклітини. Зав’язь захищає семязачатки від впливу агресивного середовища суші. З зав’язі утворюється плід з насінням.

У семяпочке розташована центральна маса паренхіми, звана нуцеллусом –  мегаспорангию . Навколо нуцеллуса лежать два тонких листа клітин, які покривають його майже весь, залишаючи тільки невеликий отвір ( микропиле ) у верхній частині. Як і в пильовиках, деякі клітини нуцеллуса, як правило по одній в кожній яйцеклітині, збільшуються, готуючись до мейозу – це материнські клітини мегаспори , або мегаспороцита . Одна з них згодом стає зародковим мішком –  жіночим гаметофіту .

Освіта мегаспор і мегагамет

Після мейозу три з чотирьох мегаспор вироджуються, виживає тільки одна, стаючи дуже великої, поглинаючи протоплазму трьох інших. Потім вона 3 рази мітотично ділиться, в результаті чого з’являються: яйцеклітина, диплоидная центральна клітина (в результаті злиття ядер) і допоміжні клітини (синергіди). Мегаспори відрізняються від микроспор (пилку) тим, що яйцеклітина і плодолистик не розпадаються, а мегаспора залишається укладеної всередині семяпочки.

Після запліднення яйцеклітина розвивається в зародок, а навколишня тканину і запліднена центральна тепер уже триплоїдного клітина розростаються, стаючи околоплодником або ендоспермом насіння. Кожна зав’язь може мати або один, або багато семязачатков, що несуть одну або кілька яйцеклітин. Зав’язі з однією яйцеклітиною розвиваються у рослин, що мають плоди з одним насінням (наприклад, авокадо або персик). Многосеменние плоди (помідор, диня, гарбуз і ін.) Утворені з зав’язі з множинними яйцеклітинами.

орхідеї

Маточки орхідей завжди складаються з трьох плодолистків, кожен з яких може мати десятки тисяч семяпочек. А деякі плоди орхідеї містять до мільйона крихітних насіння.

Інша частина плодолистка (крім яйцеклітин) трохи схожа на листя: самий зовнішній шар – нижній епідерміс листка – звичайно навіть має продихи. Внутрішній шар клітин плодолистка – верхній епідерміс. В середньому шарі міститься мезофіл і судинні пучки.

Сподобалася стаття? Поділитися з друзями:
Знай все!
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: