Розділ «Тема 26. ГЕНЕРАТИВНІ ОРГАНИ. КВІТКА»

Знання будови суцвіть дає можливість краще розібратися в різноманітності квіткових рослин і допомагає правильніше їх систематизувати.

Типи суцвіть: 1 – китиця; 2 – колос; 3 – щиток; 4 – зонтик; 5 – качан; 6 – головка; 7 – кошик; 8 – складний колос; 9 – волоть; 10 – складний зонтик; 11 – складний щиток

Запилення у рослин та його основні способи

Запилення – це процес перенесення пилкових зерен до частин рослини, у яких розміщені насінні зачатки з яйцеклітинами. У квіткових рослин запилення – це перенесення пилку з пиляка тичинок на приймочку маточки, у голонасінних пилок потрапляє безпосередньо на насінний зачаток. Відбувається запилення під час цвітіння квіткових рослин, а в голонасінних – під час формування шишок. У процесі розвитку квітки в пиляках тичинок утворюються пилкові зерна, які містять чоловічі гамети – спермії. У зав'язі маточок формуються насінні зачатки, всередині яких дозрівають жіночі гамети – яйцеклітини. Після дозрівання пиляки розтріскуються і пилкові зерна звільняються. Пилок повинен потрапити на приймочку маточки і закріпитися там, тому пилкові зерна і приймочка мають для цього певні пристосування. Отже, запилення у квіткових рослин здійснюється для того, щоб чоловічі гамети, які розвиваються у пилкових зернах, змогли зустрітися з жіночими гаметами, які формуються в насінному зачатку.

У квіткових рослин розрізняють два способи запилення: самозапилення і перехресне запилення.

Самозапилення – перенесення пилку з пиляка тичинки на приймочку маточки в межах однієї квітки. Самозапилення приводить до збільшення гомозиготності популяцій, обмежує пристосованість рослинних організмів до умов середовища, тому зустрічається в рослин рідко. Самозапилення властиве багатьом культурним рослинам (наприклад, пшениця, рис, горох, квасоля), а також частині дикорослих видів (фіалка, чина). Пристосуванням рослин до самозапилення є запилення у квітках, які взагалі не розкриваються, або самозапилення в бутонах ще до їх розкривання (у ячменю, вівса, проса). А, наприклад, у фіалки на одній рослині є квітки, які розкриваються і запилюються перехресно, і є квітки, які не розкриваються і самозапилюються. Рослини, для яких властиве лише самозапилення, у природі зустрічаються рідко. Переважна більшість самозапильних рослин можуть запилюватися і перехресно. При відсутності чинників, які здійснюють для них перехресне запилення, рослини самозапилюються. Самозапилення необхідне також для поширення рослин на великі відстані. Зазвичай від території існування виду віддаляються окремі особини і в нових умовах вони не можуть запилюватися перехресно, тому дають насіння лише після самозапилення. Ще однією перевагою самозапилення є більша надійність, особливо у випадках, коли рослини одного виду зустрічаються доволі рідко і ростуть на великих відстанях одна від одної. Отже, самозапилення, незважаючи на те, що зменшує пристосованість організмів, надає рослинам певні переваги: забезпечує насіннєве розмноження особин, які віддалені одна від одної.

Перехресне запилення – перенесення пилку з пиляка тичинки однієї квітки на приймочку маточки іншої квітки цієї самої або іншої рослини (наприклад, у вишні, яблуні). Забезпечує збільшення гетерозиготності популяцій, що обумовлює процвітання виду і можливість росту в різних умовах завдяки швидкому пристосуванню. Здійснюється перехресне запилення природним (комахами, вітром, водою тощо) та штучним (людиною) шляхами. Основними способами перехресного запилення є запилення комахами – ентомофілія (понад 80% перехреснозапильних рослин), анемофілія – вітром (береза, ліщина), гідрофілія – водою (валіснерія, стрілолист), орнітофілія – птахами (у тропічних рослин) та ін. Рослини мають певні особливості в будові квіток, що забезпечує певний спосіб перехресного запилення.

У вітрозапильних рослин квітки безбарвні, малопомітні, з невеликою оцвітиною, без запаху і нектару. Пилку утворюється дуже багато, він сухий, гладенький, дрібний та легкий. Приймочки маточок у квітках широкі або довгі, з волосками або вкриті клейким слизом, що допомагає краще вловлювати пилок. До вітрозапильних рослин належать багато лісових дерев (дуб, бук, граб, вільха, осика), дерев із суцвіттям сережка (грецький горіх, береза, ліщина), трав'янистих злакових рослин (жито, кукурудза, пшениця) тощо.

До комахозапильних рослин належить переважна більшість квіткових рослин. Приблизно 90% їх запилюються за допомогою бджіл, ос, джмелів, мух, метеликів, жуків, мурашок тощо. У квіток цих рослин є такі пристосування, як нектарники, яскраве забарвлення оцвітини, великі розміри або суцвіття, запах. Пилкові зерна великі, липкі, з горбкуватими виростами.

Квітки рослин, для яких характерне запилення водою (стрілолист), утворюють водостійкий пилок, мають велику оцвітину, яка виконує роль паруса. Запилення квітів птахами (колібрі, нектарниці) зустрічається здебільшого в тропічних широтах. Квіти фуксії, евкаліптів, алое мають, зазвичай, рідкий нектар, червоне забарвлення і зовсім не пахнуть.

Штучне запилення – це запилення, яке здійснюється людиною для підвищення урожаю і отримання нових сортів рослин. Застосовується в садівництві, квітникарстві, овочівництві, лісовому господарстві. Для підвищення врожаю проводиться тоді, коли природне запилення ускладнюється, наприклад, якщо під час цвітіння погодні умови несприятливі. При виведенні нових сортів рослин застосовуються спеціальні методики штучного запилення, завдяки чому створено високоврожайні сорти яблунь, груш, персиків, пшениці декоративні сорти троянд, сенполій та ін.

При перехресному запиленні зародок збагачується різною спадковою інформацією від обох батьківських форм. Тому в багатьох квіткових рослин є пристосування, які запобігають самозапиленню. Передусім це: 1) дводомність – розташування тичинок і маточок на квітках різних екземплярів; 2) гетеростилія – розташування тичинок і маточок на різних рівнях за допомогою стовпчиків різної довжини; 3) дихогамія – неодночасне дозрівання тичинок і маточок в одній квітці.

Подвійне запліднення у квіткових рослин

Запліднення – це процес злиття чоловічої та жіночої статевих клітин з утворенням зиготи. У рослин може відбуватися у воді (у вищих спорових рослин) і без води (у вищих насінних рослин). У квіткових рослин в цьому процесі беруть участь два спермії, тому запліднення буде подвійним. Подвійне запліднення – це процес злиття двох сперміїв з двома різними клітинами: один спермій зливається з яйцеклітиною, а другий – із центральною клітиною. Цей вид запліднення властивий лише квітковим рослинам. Відкрив подвійне запліднення український вчений С. Г. Навашин у 1898 році.

У зав'язі маточки на насіннєвій ніжці розташований насінний зачаток, у якому виділяють покриви – інтегументи і центральну частину – нуцелус. На верхівці є вузький канал – пилковхід, що веде до зародкового мішка. І саме через цей отвір у більшості квіткових рослин пилкова трубка вростає у насінний зачаток. Досягши яйцеклітини, кінчик пилкової трубки розривається, з неї виходять два спермії, а вегетативна клітина руйнується. Один із сперміїв зливається із яйцеклітиною з утворенням зиготи, а другий – із центральною клітиною, з якої буде утворюватися ендосперм із запасом поживних речовин. Таким чином, два спермії зливаються із двома клітинами зародкового мішка, тому запліднення у квіткових рослин отримало назву "подвійне запліднення". З часу потрапляння пилинки на приймочку маточки до процесу подвійного запліднення у різних рослин проходить від 20-30 хвилин до кількох діб. Отже, в насінному зачатку внаслідок подвійного запліднення у квіткових рослин утворюються зигота і запліднена центральна клітина.

Запилення, подвійне запліднення, утворення насіння й формування проростка у квіткової рослини: А – квітка. Б – пиляк з пилковими зернами. В – пилкове зерно: 1 – вегетативна клітина; 2 – спермії. Г – пилкова трубко. Д – маточка. Е – насінний зачаток. Ж – зародковий мішок: 4 – яйцеклітина; 5 – центральна клітина. З – насінина: 6 – насінна шкірка; 7 – ендосперм; 8 – зародок. И – проросток.

Після запліднення першою ділиться запліднена центральна клітина, яка дає початок особливій тканині майбутньої насінини – ендосперму. Клітини цієї тканини заповнюють зародковий мішок і нагромаджують поживні речовини, які стануть у нагоді для розвитку зародка насінини (у злаків). У інших рослин (у квасолі, гарбуза) поживні речовини можуть відкладатися в клітинах перших листочків зародка, які називаються сім'ядолями. Після нагромадження певної частини поживних речовин в ендоспермі починає свій розвиток запліднена яйцеклітина – зигота. Ця клітина ділиться багато разів і поступово формується багатоклітинний зародок насінини, який дає початок новій рослині. Сформований зародок містить зародкову брунечку, зародкові листочки – сім'ядолі, зародкове стебельце й зародковий корінець. З покривів насінного зачатка утворюється насінна шкірка, яка захищає зародок. Отже, після запліднення із насінного зачатку утворюється насінина, яка складається з насінної шкірки, зародка насінини і запасу поживних речовин.

У пшеничній черничі більше як сто качок, -

у пшеничній черничі схований колосок.

Д. Пак пічко