Что такое венчик у растений. Строение цветка

Наш первый урок начнем, пожалуй, с цветка - творения природы, уникального во всех отношениях. На самом деле все многообразие его форм, расцветок и ароматов придумано отнюдь не для удовлетворения наших эстетических потребностей: ведь в природе все продумано до мелочей и служит определенным целям. Главная задача цветка - быть опыленным, благодаря чему образовать семена, а значит, продлить жизнь вида. Таинство это может происходить по-разному. Именно различием в способах опыления и объясняется такое разнообразие форм самого цветка.

Вокруг да около

Несмотря на впечатляющее многообразие, у цветков в подавляющем большинстве есть и кое-что общее.

Знакомо ли вам слово «венчик»? Чаще всего именно он - наиболее ярко окрашенная часть цветка, хотя из этого правила имеется и множество исключений.

Венчик состоит из лепестков. Если они полностью или частично срастаются между собой, то его в этом случае называют сростнолепестным. Такой тип у многих знакомых вам растений, к примеру, у душистого табака или примулы (первоцвета). Если же срастания не происходит и венчик состоит из отдельных лепестков, то его именуют раздельнолепестным. Именно такой можно увидеть у лютика и вишни.

Палитра красок у лепестков не просто широка - она невообразимо богата. Основная цель яркой окраски - привлечение насекомых-опылителей. Но только этим задача не ограничивается. Например, в тундре или высоко в горах очень много видов с яркими цветками. С их помощью растения в тех суровых краях помимо заманивания насекомых привлекают, а точнее «притягивают» дополнительное тепло: ведь зачастую его там просто не хватает.

Другой не менее важной частью цветка является чашечка, состоящая из так называемых чашелистиков. Так же, как венчик, она может быть сростнолистной (если чашелистики срослись друг с другом - вьюнок, гвоздика) или же раздельнолистной (листочки чашечки не срастаются - герань).

Сама чашечка, как правило, совсем не яркая, чаще всего зеленой, бурой окраски: ведь ее задача - защита внутренних частей цветка. Но, разумеется, как повсюду в природе, бывают и исключения, например, у некоторых орхидей чашелистики могут быть намного ярче, чем сами лепестки.Вместе чашечка и венчик образуют околоцветник.

У некоторых видов орхидей цветок по своему внешнему виду имитирует самку паука. Расчет прост: любвеобильный самец, заприметив нечто похожее на особь противоположного пола и сразу не разобравшись в своей ошибке, принесет пользу растению, ведь на его лапках останется пыльца, которую он перенесет на другой цветок, в очередной раз спутав его со своей потенциальной подругой.

Лепестки есть не у всех цветков. Некоторые растения, например, береза или орех, используют в качестве опылителя ветер, привлекать который не требуется. В итоге цветки у них совершенно невыразительные, да и зацветают они намного раньше - в то время, когда насекомых еще нет. И это тоже оправданно: ведь листья в это время еще не распустились, а значит - они не помешают пыльце в ее свободном полете.

Истинные ценности

Нам с вами наиболее интересен, конечно же, венчик, а в некоторых случаях, положим, и чашечка. Но для самого растения наиболее важны совершенно другие части цветка - тычинки и пестик, ведь именно они непосредственно участвуют в процессе опыления.

Каждая тычинка состоит из тычиночной нити и расположенного на ее вершине пыльника.

У некоторых растений тычинки бывают не менее яркими и привлекательными, чем лепестки. К примеру, у целого ряда сортов астильбы последних и нет вовсе, либо они настолько малы, что практически не заметны. А фантастическую «воздушную» окраску соцветиям придают именно яркие тычиночные нити отдельных цветков.

У других видов тычинки пусть и не отличаются особо эффектным колером, но зато могут оказаться настолько длинными, что сами по себе служат изысканным украшением цветка, как, например, у хорошо знакомого всем гибискуса.

Конечно, рассказать нужно и о пестике. Он не так прост, как кажется на первый взгляд, и состоит аж из трех частей: завязи, где собственно и формируются семена, столбика и рыльца.

Если у цветка есть сразу и тычинки и пестик, то он называется обоеполым, если же имеется либо то, либо другое - однополым. Дальше все, как у людей. Цветок, у которого в наличии только тычинки, именуется мужским, а тот, у которого лишь пестик, - женским.

Когда на единичном растении встречаются цветки обоих типов, его называют однодомным. Чтобы запомнить, представьте себе семью, живущую под одной крышей. А вот у двудомных видов отдельные растения бывают в зависимости от типа цветков или только мужскими, или женскими. Тоже простая аналогия: представители двух полов, еще не вступившие в брак и проживающие каждый в своей квартире. Таких растений немало среди полезных, активно используемых в пищу, к примеру, та же облепиха.

Венчик (corolla) представляет собой совокупность крупных, ярко окрашенных лепестков - видоизмененных листьев цветка. Лепесток венчика состоит из двух частей: узкой части - ноготка и более широкой часть - отгиба, развитых у разных растений в большей или в меньшей степени. У основания венчика на цветоложе либо на ноготке зачастую располагается нектарник, продуцирующий сладковатый сок для приманки насекомых. Запах цветков обеспечивают летучие эфирные масла, образующиеся в клетках эпидермы лепестков. Основная функция венчика - привлечение насекомых-опылителей и содействие полноценному опылению цветка. Кроме того, венчик осуществляет защиту пестика и тычинок: днём предохраняет их от перегрева, отражая часть спектра солнечных лучей, а ночью, смыкая лепестки, образует закрытое пространство, которое препятствует их охлаждению или повреждению холодной росой.

Венчик постоянно подвергается заметным морфологическим изменениям, что обусловлено биологией опыления. В связи с этим венчик имеет разнообразное строение, размеры и окраску у разных растений. Яркая окраска цветка делает его более заметным для насекомых. Разнообразие окраски венчика зависит от содержания различных пигментов, а именно: пигмент антоциана, который окрашивает лепестки в красный, синий, голубой или фиолетовый цвет, в зависимости от кислотности клеточного сока (медуница, синяк); желтые пигменты клеточного сока придают желтую окраску (льнянка); хромопласты придают красную, желтую или оранжевую окраску (настурция). Лепестки венчика, отражающие все лучи спектра, имеют белый цвет. В паренхиме таких лепестков находится очень много межклетников, наполненных воздухом.

Форма

Венчики и сами цветки имеют очень разнообразную форму. Через правильные (актиноморфные) венчики мысленно можно провести несколько плоскостей симметрии (цветки капусты, лука, свеклы и др.). Через неправильные венчики и, соответственно, цветки (зигоморфные) можно провести только одну плоскость симметрии (цветки шалфея, гороха и др.). Цветок считается асимметричным, если через венчик и цветок невозможно провести ни одной плоскости симметрии.

Венчики разделяются на:

- свободнолепестные , когда лепестки свободно разделены между собой (мак, капуста, лютик);

- сростнолепестные , в которых лепестки срастаются краями (помидор, тыква, вьюнок).

А многие цветковые растения не имеют венчиков, или они у них недоразвиты, так как такие растения приспособились к ветроопылению или самоопылению.

Многие ученые-ботаники считают, что в большинстве случаев лепестки в процессе эволюции произошли от тычинок. Типичным примером, доказывающим на превращение тычинок в лепестки, является семейство нимфейных, например кувшинки. Также и у многих представителей таких семейств, как маковые, лютиковые, кактусовые, гвоздичные, розовые и др., прослеживается тычиночная природа лепестков. Превращение тычинок в лепестки можно наблюдать в виде отклонений их от нормального развития. Примером может служить возникновение махровых форм, характерных для многих декоративных растений (культурные розы, декоративные японские вишни).

Цветок — заметная, часто красивая, важная часть цветковых растений. Цветки могут быть крупные и мелкие, ярко окрашенные и зелёные, пахучие и без запаха, одиночные или собранные вместе из многих мелких цветков в одно общее соцветие.

Цветок — видоизменённый укороченный побег, служащий для семенного размножения. Цветком обычно оканчивается главный или боковой побег. Как и всякий побег, цветок развивается из почки.

Строение цветка

Цветок — репродуктивный орган покрытосеменных растений, состоящий из укороченного стебля (ось цветка), на котором расположены покров цветка (околоцветник), тычинки и пестики, состоящие из одного или несколько плодолистиков.

Ось цветка — называется цветоложем . Цветоложе, разрастаясь, принимает различную форму плоскую, вогнутую, выпуклую, полушаровидную, конусовидную, удлиненную, колончатую. Цветоложе внизу переходит в цветоножку, соединяющую цветок со стеблем или цветоносом.

Цветки не имеющие цветоножки, называются сидячими. На цветоножке у многих растений располагаются два или один маленьких листочка — прицветники.

Покров цветка — околоцветник — может быть расчленён на чашечку и венчик.

Чашечка образует наружный круг околоцветника, её листочки обычно сравнительно небольших размеров, зелёного цвета. Различают раздельно- и сростнолистную чашечку. Обычно она выполняет функцию защиты внутренних частей цветка до раскрытия бутона. В некоторых случаях чашечка опадает при распускании цветка, чаще всего она сохраняется и во время цветения.

Части цветка расположенные вокруг тычинок и пестика называют околоцветником.

Внутренние листочки — это лепестки, составляющие венчик. Наружные листочки — чашелистики — образуют чашечку. Околоцветник, состоящий, из чашечки и венчика называю двойным. Околоцветник, который не подразделяется на венчик и чашечку, а все листочки цветка более или менее одинаковы — простой.

Венчик — внутренняя часть околоцветника, отличается от чашечки яркой окраской и более крупными размерами. Цвет лепестков обусловлен наличием хромопластов. Различают отдельно- и сростнолепестной венчики. Первый состоит из отдельных лепестков. В сростнолепестных венчиках различают трубку и перпендикулярно расположенный по отношению к ней отгиб, имеющий определённое количество зубцов или лопастей венчика.

Цветки бывают симметричные и несимметричные. Существуют цветки, не имеющие околоцветника, их называют голыми.

Симметричные (актиноморфные) — если через венчик можно провести много осей симметрии.

Несимметричные (зигоморфные) — если можно провести только одну ось симметрии.

Махровые цветки имеют анормально увеличенное число лепестков. В большинстве случаев они возникают в результате расщепления лепестков.

Тычинка — часть цветка, представляющая собой своеобразную специализированную структуру, которая образует микроспоры и пыльцу. Состоит из тычиночной нити, посредством которой она прикреплена к цветоложу, и пыльника, содержащего пыльцу. Число тычинок в цветке является систематическим признаком. Различают тычинки по способу прикрепления к цветоложу, по форме, размеру, строению тычиночных нитей, связника и пыльника. Совокупность тычинок в цветке называют андроцеем.

Тычиночная нить — стерильная часть тычинки, несущая на своей верхушке пыльник. Тычиночная нить бывает прямой, изогнутой, скрученной, извилистой, изломанной. По форме — волосовидной, конусовидной, цилиндрической, уплощённой, булавовидной. По характеру поверхности — голой, опушённой, волосистой, с железками. У некоторых растений она короткая или вовсе не развивается.

Пыльник расположен на вершине тычиночной нити и прикреплён к ней связником. Состоит он из двух половин, соединённых между собой связником. В каждой половине пыльника имеется две полости (пыльцевые мешки, камеры или гнёзда), в которых развивается пыльца.

Как правило, пыльник четырёхгнёздный, но иногда перегородка между гнёздами в каждой половинке разрушается, и пыльник становится двухгнёздным. У некоторых растений пыльник бывает даже одногнёздным. Очень редко встречается трёхгнёздным. По типу прикрепления к тычиночной нити различают неподвижный, подвижный и качающийся пыльники.

В пыльниках находится пыльца или пыльцевые зёрна.

Строение пыльцевого зерна

Пылинки, образующиеся в пыльниках тычинок, представляют собой мелкие зёрнышки, их так и называют пыльцевые зёрна. Самые крупные достигают 0,5 мм в диаметре, обычно же они гораздо меньше. Под микроскопом видно, что пылинки разных растений совсем не одинаковы. Они отличаются по размерам, и по форме.

Поверхность пылинки покрыта различными выступами, бугорками. Попадая на рыльце пестика, пыльцевые зёрна удерживаются при помощи выростов и выделяющейся на рыльце липкой жидкости.

Гнёзда молодого пыльника содержат особые диплоидные клетки. В результате мейотического деления из каждой клетки образуются четыре гаплоидные споры, которые называются микроспорами за очень маленькие размеры. Здесь же, в полости пыльцевого мешка, микроспоры превращаются в пыльцевые зёрна.

Происходит это следующим образом: ядро микроспоры делится митотически на два ядра — вегетативное и генеративное. Вокруг ядер концентрируются участки цитоплазмы и формируются две клетки — вегетативная и генеративная. На поверхности цитоплазматической мембраны микроспоры из содержимого пыльцевого мешка образуется очень прочная оболочка, нерастворимая в кислотах и щелочах. Таким образом, каждое пыльцевое зерно состоит из вегетативной и генеративной клеток и покрыто двумя оболочками. Множество пыльцевых зёрен составляет пыльцу растения. Пыльца созревает в пыльниках к моменту распускания цветка.

Прорастание пыльцы

Начало прорастание пыльцы связано с митотическим делением, вследствие чего образуются маленькая репродуктивная клетка (из неё развиваются спермии) и большая вегетативная клетка (из неё развивается пыльцевая трубка).

После того как пыльца тем или иным способом попадает на рыльце, начинается её прорастание. Липкая и неровная поверхность рыльца способствует удерживанию пыльцы. Кроме того, рыльце выделяет специальное вещество (энзим), которое действует на пыльцу, стимулируя её прорастание.

Пыльца набухает, а сдерживающее влияние экзины (наружный слой оболочки пыльцевого зерна) заставляет содержимое пыльцевой клетки разрывать одну из пор, через которую интина (внутренняя, лишенная пор оболочка пыльцевого зерна) выпячивается наружу в виде узкой пыльцевой трубки. В пыльцевую трубку переходит содержимое пыльцевой клетки.

Под эпидермисом рыльца находится рыхлая ткань, в которую проникает пыльцевая трубка. Она продолжает расти, проходя либо по специальному проводящему каналу между ослизняющимися клетками, либо извилисто по межклеточникам проводниковой ткани столбика. При этом обыкновенно в столбике одновременно продвигается значительное число пыльцевых трубок, и от индивидуальной скорости роста зависит «успех» той или другой трубки.

В пыльцевую трубку переходят два спермия и одно вегетативное ядро. Если образование спермиев в пыльце ещё не произошло, то в пыльцевую трубку переходит генеративная клетка, и здесь уже путём её деления образуются спермии-клетки. Вегетативное ядро часто располагается впереди, у растущего конца трубки, а за ним последовательно расположены спермии. В пыльцевой трубке цитоплазма находится в постоянном движении.

Пыльца богата питательными веществами. Эти вещества, особенно углеводы, (сахар, крахмал, пентозаны) усиленно расходуются во время прорастания пыльцы. Кроме углеводов в химический состав пыльцы входят белки, жиры, зола и обширная группа ферментов. В пыльце находится высокое содержание фосфора. Вещества находятся в пыльце в подвижном состоянии. Пыльца легко переносит низкие температуры до — 20Сº и даже ниже, в течение продолжительного времени. Высокие температуры быстро понижают всхожесть.

Пестик

Пестик — часть цветка, образующая плод. Возникает из плодолистика (листовидная структура, несущая семязачатки) впоследствии срастания краёв последнего. Бывает простым, если составлен одним плодолистиком, и сложным, если составлен несколькими простыми пестиками, сросшимися между собой боковыми стенками. У некоторых растений пестики недоразвиты и представлены лишь рудиментами. Пестик расчленён на завязь, столбик и рыльце.

Завязь — нижняя часть пестика, в которой находятся семенные зачатки.

Войдя в завязь, пыльцевая трубка растёт дальше и входит в семяпочку в большинстве случаев через пыльцевход (микропиле). Внедряясь в зародышевый мешок, конец пыльцевой трубки лопается, и содержимое изливается на одну из синергид, которая темнеет и быстро разрушается. Вегетативное ядро разрушается ещё обычно до того, как пыльцевая трубка проникает в зародышевый мешок.

Цветки правильные и неправильные

Листочки околоцветника (простого и двойного) могут располагаться так, что через него можно провести несколько плоскостей симметрии. Такие цветки называют правильными. Цветки, через которые можно провести одну плоскость симметрии, называют неправильными.

Цветки обоеполые и раздельнополые

Большинство растений имеют цветки, в которых есть как тычинки, так и пестики. Это обоеполые цветки. Но у некоторых растений одни цветки имеют только пестики — пестичные цветки, а другие — только тычинки — тычиночные цветки. Такие цветки называют раздельнополыми.

Растения однодомные и двудомные

Растения, на которых развиваются как пестичные, так и тычиночные цветки называются однодомными. Двудомные растения — тычиночные цветки на одном растении, а пестичные — на другом.

Существуют виды, у которых на одном растении можно обнаружить обоеполые и однополые цветки. Это так называемые многобрачные (полигамные) растения.

Соцветия

Цветки образуются на побегах. Очень редко они расположены по одиночке. Гораздо чаще цветки собраны в заметные группы, которые называются соцветиями. Начало изучению соцветий положено было Линнеем. Но для него соцветие не являлось типом ветвления, а способом цветения.

В соцветиях различают главную и боковую оси (сидячие или на цветоножках), то такие соцветия называют простыми. Если цветки на боковых осях — то это сложные соцветия.

Тип соцветия	Схема соцветия	Особенности	Пример
Простые соцветия
Кисть		Отдельные боковые цветки сидят на удлинённой главной оси и при этом имеют свои цветоножки, приблизительно равной длины	Черёмуха, ландыш, капуста
Колос		Главная ось более или менее удлинённая, но цветки без ножек, т.е. сидячие.	Подорожник, ятрышник
Початок		Отличается от колоса мясистой утолщённой осью.	Кукуруза, белокрыльник
Корзинка		Цветки всегда сидячие и сидят на сильно утолщённом и расширенном конце укороченной оси, имеющем вогнутый, плоский или выпуклый вид. При этом соцветие снаружи имеет так называемую обёртку, состоящую из одного или много последовательных рядов прицветных листьев, свободных или сросшихся.	Ромашка, одуванчик, астра, подсолнечник, василёк
Головка		Главная ось сильно укорочена, боковые цветки сидячие или почти сидячие, тесно расположенные друг к другу.	Клевер, скабиоза
Зонтик		Главная ось является укороченной; боковые цветки выходят как бы из одного места, сидят на ножках разной длины, располагаясь в одной плоскости или куполообразно.	Примула, лук, вишня
Щиток		Отличается от кисти тем, что нижние цветки имеют длинные цветоножки, так что в результате цветки располагаются почти в одной плоскости.	Груша, спирея
Сложные соцветия
Сложная кисть или метелка		От главной оси отходят боковые ветвящиеся оси, на которых расположены цветки или простые соцветия.	Сирень, овёс
Сложный зонтик		От укороченной главной оси отходят простые соцветия.	Морковь, петрушка
Сложный колос		Отдельные колоски расположены на главной оси.	Рожь, пшеница, ячмень, пырей

Биологическое значение соцветий

Биологическое значение соцветий в том, что мелкие, часто невзрачные цветки, собранные вместе, становятся заметными, дают наибольшее количество пыльцы и лучше привлекают насекомых, которые переносят пыльцу с цветка на цветок.

Опыление

Для того чтобы произошло оплодотворение, необходимо, чтобы пыльца попала на рыльце пестика.

Процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика называют опылением. Различают два основных типа опыления: самоопыление и перекрёстное опыление.

Самоопыление

При самоопылении пыльца с тычинки попадает на рыльце пестика того же самого цветка. Так опыляются пшеница, рис, овёс, ячмень, горох, фасоль, хлопчатник. Самоопыление у растений чаще всего происходит в ещё не раскрывшемся цветке, то есть в бутоне, когда цветок раскроется, оно уже закончено.

При самоопылении сливаются половые клетки, образовавшиеся на одном растении и, следовательно имеющие одинаковые наследственные признаки. Вот почему потомство, образовавшееся в результате процесса самоопыления, очень похоже на родительское растение.

Перекрёстное опыление

При перекрёстном опылении происходит перекомбинация наследственных признаков отцовского и материнского организмов, и образовавшееся потомство может приобрести новые свойства, которых не было у родителей. Такое потомство более жизнеспособно. В природе перекрёстное опыление встречается значительно чаще, чем самоопыление.

Перекрёстное опыление осуществляется с помощью разных внешних факторов.

Анемофилия (ветроопыление). У анемофильных растений цветки мелкие, часто собраны в соцветия, пыльцы образуется очень много, она сухая, мелкая, при раскрывании пыльника с силой выбрасывается наружу. Лёгкая пыльца этих растений может переноситься ветром на расстояния до нескольких сотен километров.

Пыльники расположены на длинных тонких нитях. Рыльца пестика широкие или длинные, перистые и высовываются из цветков. Анемофилия свойственна почти всем злакам, осокам.

Энтомофилия (перенесение пыльцы насекомыми). Приспособлением растений к энтомофилии являются запах, цвет и размер цветков, липкая пыльца с выростами. Большинство цветков двуполые, но созревание пыльцы и пестиков происходит не одновременно либо высота рылец больше или меньше высоты пыльников, что служит защитой от самоопыления.

В цветках насекомоопыляемых растений имеются участки, выделяющие сладкий ароматный раствор. Эти участки называются нектарниками. Нектарники могут находиться в разных местах цветка и иметь разные формы. Насекомые, подлетев к цветку, тянутся к нектарникам и пыльникам и во время трапезы пачкаются пыльцой. Когда насекомое перебирается на другой цветок, переносимые им пыльцевые зёрна прилипают к рыльцам.

При опылении насекомыми меньше пыльцы тратится впустую, и поэтому растение экономит вещества, производя меньше пыльцы. Пыльцевым зёрнам нет необходимости долго удерживаться в воздухе, и поэтому они могут быть тяжёлыми.

Насекомые могут опылять редко расположенные цветки и цветки в безветренных местах — в лесной чаще или гуще травы.

Как правило, каждый вид растений опыляется насекомыми нескольких видов и каждый вид насекомых-опылителей обслуживает несколько видов растений. Но есть такие виды растений, цветки которых опыляются насекомыми лишь одного вида. В таких случаях взаимное соответствие образов жизни и строения цветков и насекомых бывает настолько полным, что кажется чудесным.

Орнитофилия (опыление птицами). Характерно для некоторых тропических растений с яркоокрашенными цветками, обильным выделениям нектара, прочной эластичной структурой.

Гидрофилия (опыление с помощью воды). Наблюдается у водных растений. Пыльца и рыльце этих растений чаще всего имеют нитеобразную форму.

Зоофилия (опыление с помощью животных). Для этих растений характерны крупные размеры цветка, обильное выделение нектара, содержащего слизи, массовая продукция пыльцы, при опылении летучими мышами — цветение ночью.

Оплодотворение

Пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика и прикрепляется к нему благодаря особенностям строения оболочки, а также липким сахаристым выделениям рыльца, к которым пыльца прилипает. Пыльцевое зерно набухает и прорастает, превращаясь в длинную, очень тонкую пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка образуется в результате деления вегетативной клетки. Сначала эта трубка растёт между клетками рыльца, затем — столбика и наконец врастает в полость завязи.

Генеративная клетка пыльцевого зерна перемещается в пыльцевую трубку, делится и образует две мужские гаметы (спермии). Когда пыльцевая трубка через пыльцевход проникает внутрь зародышевого мешка, один из спермиев сливается с яйцеклеткой. Происходит оплодотворение, и образуется зигота.

Второй спермий сливается с ядром крупной центральной клеткой зародышевого мешка. Таким образом, у цветковых растений при оплодотворении происходит два слияния: первый спермий сливается с яйцеклеткой, второй — с крупной центральной клеткой. Этот процесс открыл в 1898 году русский ботаник, академик С.Г.Навашин и назвал его двойным оплодотворением . Двойное оплодотворение характерно только для цветковых растений.

Образовавшаяся при слиянии гамет зигота делится на две клетки. Каждая из возникших при этом клеток снова делится и т. д. В результате многократных делений клеток развивается многоклеточный зародыш нового растения.

Центральная клетка тоже делится, образуя клетки эндосперма, в которых накапливаются запасы питательных веществ. Они необходимы для питания и развития зародыша. Из покрова семязачатка развивается семенная кожура. После оплодотворения из семязачатка развивается семя, состоящее из кожуры, зародыша и запаса питательных веществ.

После оплодотворения к завязи притекают питательные вещества, и она постепенно превращается в спелый плод. Околоплодник, защищающий семена от неблагоприятных воздействий, развивается из стенок завязи. У некоторых растений в образовании плода принимают участие и другие части цветка.

Образование спор

Одновременно с образованием пыльцы в тычинках, в семяпочке происходит образование крупной диплоидной клетки. Эта клетка делится мейотически и даёт начало четырём гаплоидным спорам, которые называются макроспорами, так как по размерам они больше, чем микроспоры.

Из четырёх образовавшихся макроспор три отмирают, а четвёртая начинает разрастаться и постепенно превращается в зародышевый мешок.

Образование зародышевого мешка

В результате трёхкратного митотического деления ядра в полости зародышевого мешка образуются восемь ядер, которые облекаются цитоплазмой. Образуются лишённые оболочки клетки, которые располагаются в определённом порядке. На одном полюсе зародышевого мешка формируется яйцевой аппарат, состоящий из яйцеклетки и двух вспомогательных клеток. На противоположном полюсе располагаются три клетки (антиподы). С каждого полюса к центру зародышевого мешка мигрирует по одному ядру (полярные ядра). Иногда полярные ядра сливаются и образуют диплоидное центральное ядро зародышевого мешка. Зародышевый мешок, в котором произошла дифференцировка ядер, считается зрелым, он может воспринимать спермии.

К моменту созревания пыльцы и зародышевого мешка цветок раскрывается.

Строение семязачатка

Семязачатки развиваются на внутренних сторонах стенок завязи и, как все части растения, состоят из клеток. Число семязачатков в завязях разных растений различно. У пшеницы, ячменя, ржи, вишни завязь содержит только один семязачаток, у хлопчатника — несколько десятков, а у мака их число достигает нескольких тысяч.

Каждый семязачаток одет покровом. На вершине семязачатка есть узкий канал — пыльцевход. Он ведёт к ткани, занимающей центральную часть семязачатка. В этой ткани в результате деления клеток образуется зародышевый мешок. Напротив пыльцевхода в нём находится яйцеклетка, а центральную часть занимает крупная центральная клетка.

Развитие покрытосеменных (цветковых) растений

Образование семени и плода

При образовании семени и плода один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. В дальнейшем зигота делится многократно, и в результате развивается многоклеточный зародыш растения. Центральная клетка, слившаяся со вторым спермием, также многократно делится, однако второй зародыш не возникает. Образуется особая ткань — эндосперм. В клетках эндосперма накапливаются запасы питательных веществ, необходимых для развития зародыша. Покровы семязачатка разрастаются и превращаются в семенную кожуру.

Таким образом, в результате двойного оплодотворения образуется семя, которое состоит из зародыша, запасающей ткани (эндосперма) и семенной кожуры. Из стенки завязи образуется стенка плода, называемая околоплодником.

Половое размножение

Половое размножение покрытосеменных растений связано с цветком. Его важнейшие части — тычинки и пестики. В них происходят сложные процессы, связанные с половым размножением.

У цветковых растений мужские гаметы (спермии) очень мелкие, женские (яйцеклетки) гораздо крупнее.

В пыльниках тычинки происходит деление клетки, в результате которого образуются пыльцевые зёрна. Каждое пыльцевое зерно покрытосеменных растений состоит из вегетативной и генеративной клеток. Пыльцевое зерно покрыто двумя оболочками. Наружная оболочка, как правило, неровная, с шипиками, бородавочками, выростами в виде сеточки. Это помогает пыльцевым зёрнам удерживаться на рыльце пестика. Пыльца растения, созревающая в пыльниках, к моменту распускания цветка состоит из множества пыльцевых зёрен.

Формула цветка

Для условного выражения строения цветков применяют формулы. Для составления формулы цветка используют следующие обозначения:

Пример формулы цветка вишни:

*Ч 5 Л 5 Т ∞ П 1

Диаграмма цветка

Строение цветка можно выразить не только формулой, но и диаграммой — схематическим изображение цветка на плоскость, перпендикулярную к оси цветка.

Составляют диаграмму по поперечным срезам нераскрытых цветочных почек. Диаграмма даёт более полное, чем формула, представление о строении цветка, поскольку на ней отображено и взаимное расположение его частей, чего нельзя показать в формуле.

Непосредственно, а при последующем половом процессе семязачатки у цветковых развиваются в семена внутри завязи.

Цветок, будучи уникальным образованием по своей природе и функциям, поразительно разнообразен по деталям строения, окраске и размерам. Самые мелкие цветки растений семейства рясковых имеют в диаметре всего около 1 мм, в то же время как самый крупный цветок у Раффлезии Арнольда (Rafflesia arnoldii сем. Rafflesiaceae ), обитающей в тропических лесах на острове Суматра (Индонезия), достигает в диаметре 91 см и имеет массу около 11 кг.

Гипотезы происхождения цветка

Из попыток понять происхождение наиболее типичного для покрытосеменных обоеполого цветка с так или иначе устроенным околоцветником родились основные гипотезы происхождения покрытосеменных растений (Angiospermae) как таксона.

• Псевдантовая теория:

Время: начало XX века. Основатели: А. Энглер , Р. Веттштейн .

Теория основана на представлении о происхождении цветковых от эфедроподобных и гнетоподобных голосеменных предков. Была разработана оригинальная концепция происхождения цветка - идея о независимом возникновении частей цветка как органов «sui generis». Предполагалось, что первичными у покрытосеменных были раздельнополые опыляемые ветром цветки с небольшим и строго фиксированным числом частей, а дальнейшая их эволюция шла по линии от простого к сложному.

• Стробилярная, или эвантовая теория:

Время: конец XVIII века - начало XX века. Основатели: И. В. Гете , О. П. Декандоль (типологические построения), Н. Арбер и Дж. Паркин.

Согласно этой теории, наиболее близки к искомым предкам покрытосеменных мезозойские беннеттиты, а исходный тип цветка представляется сходным с тем, что наблюдается у многих современных многоплодниковых: обоеполый энтомофильный цветок с удлиненной осью, большим и неопределенным числом свободных частей. Дальнейшая эволюция цветка в пределах покрытосеменных имела редукционный характер.

• Теломная теория:

Время: с 30-х годов XX столетия. Основатель: В. Циммерман.

Согласно этой теории, все органы высших растений происходят и независимо развиваются из теломов; высшие растения с настоящими корнями и побегами происходят от риниофитов , тело которых было представлено системой дихотомически ветвящихся простых цилиндрических осевых органов - теломов и мезомов. В ходе эволюции в результате перевершинивания, уплощения, срастания и редукции теломов возникли все органы покрытосеменных растений. Листья семенных растений возникли из уплощённых и сросшихся между собой систем теломов; стебли - благодаря боковому срастанию теломов; корни - из систем подземных теломов. Основные части цветка - тычинки и пестики - возникли из спороносных теломов и эволюционировали независимо от вегетативных листьев.

Строение цветка

Основные части распустившегося цветка

Цветок состоит из стеблевой части (цветоножка и цветоложе), листовой части (чашелистики, лепестки) и генеративной части (тычинки, пестик или пестики). Цветок занимает апикальное положение, но при этом он может располагаться как на верхушке главного побега , так и бокового. Он прикрепляется к стеблю посредством цветоножки . Если цветоножка сильно укорочена или отсутствует, цветок называется сидячим (подорожник , вербена , клевер). На цветоножке располагаются также два (у двудольных) и один (у однодольных) маленьких предлиста - прицветника , которые часто могут отсутствовать. Верхняя расширенная часть цветоножки называется цветоложем , на котором располагаются все органы цветка. Цветоложе может иметь различные размеры и форму - плоскую (пион), выпуклую (земляника , малина), вогнутую (миндаль), удлинённую (магнолия). У некоторых растений в результате срастания цветоложа, нижних частей покрова и андроцея образуется особая структура - гипантий . Форма гипантия может быть разнообразной и иногда участвовать в образовании плода (цинарродий - плод шиповника , яблоко). Гипантий характерен для представителей семейств розовых , крыжовниковых, камнеломковых , бобовых .

Части цветка делят на фертильные , или репродуктивные (тычинки, пестик или пестики), и стерильные (околоцветник).

Околоцветник

Цветок рудбекии блестящей

Венчик, как правило, самая заметная часть цветка, отличается от чашечки более крупными размерами, разнообразием окраски и формы. Обычно именно венчик создаёт облик цветка. Окраску лепестков венчика определяют различные пигменты : антоциан (розовая, красная, синяя, фиолетовая), каротиноиды (жёлтая, оранжевая, красная), антохлор (лимонно-жёлтая), антофеин (коричневая). Белая окраска связана с отсутствием каких-либо пигментов и отражением световых лучей. Чёрного пигмента тоже не бывает, а очень тёмная окраска цветов представляет собой очень сгущённые тёмно-фиолетовые и тёмно-красные цвета.

Аромат цветков создают летучие вещества, главным образом эфирные масла , которые образуются в клетках эпидермы лепестков и листков околоцветника, а у некоторых растений - в осмофорах (особых различной формы желёзках, имеющих секреторную ткань). Выделяющиеся эфиные масла обычно сразу испаряются.

Роль венчика заключается в привлечении насекомых-опылителей. Кроме того, венчик, отражая часть спектра солнечных лучей, днём предохраняет тычинки и пестики от перегрева, а закрываясь на ночь, создают камеру, препятстующую их охлаждению или повреждению холодной росой.

Тычинки (андроцей)

Тычинка - мужской репродуктивный орган цветка покрытосеменных растений. Совокупность тычинок называется андроцеем (от греч. aner , родительный падеж andrós - «мужчина» и oikіа - «жилище»).

Большинство ботаников считают, что тычинки являются видоизменёнными микроспорофиллами неких вымерших голосеменных растений.

Количество тычинок в одном цветке у разных покрытосеменных широко варьируется от одной (орхидные) до нескольких сотен (мимозовые). Как правило, число тычинок постоянно для определённого вида. Нередко расположенные в одном цветке тычинки имеют разное строение (по форме или длине тычиночных нитей).

Тычинки могут быть свободными или сросшимися. По числу групп сросшихся тычинок различают разные типы андроцея: однобратственный , если тычинки срастаются в одну группу (люпин, камелия); двубратственный , если тычинки срастаются в две группы; многобратственный , если многочисленные тычинки срастаются в несколько групп; братственный - тычинки остаются несросшимися.

Тычинка состоит из тычиночной нити , посредством которой она нижним концом прикреплена к цветоложу , и пыльника на её верхнем конце. Пыльник имеет две половинки (теки), соединенныне связником , являющимся продолжением тычиночной нити. Каждая половинка разделена на два гнезда - два микроспорангия. Гнёзда пыльников иногда называют пыльцевыми мешками. Снаружи пыльник покрыт эпидермой с кутикулой и устьицами , затем располагается слой эндотеция, за счёт которого при подсыхании пыльника вскрываются гнёзда. Глубже в молодом пыльнике проходит средний слой. Содержимое клеток самого внутреннего слоя - тапетума - служит питанием для развивающихся материнских клеток микроспор (микроспороцитов). В зрелом пыльнике перегородки между гнёздами чаще всего отсутствуют, исчезает тапетум и средний слой.

В пыльнике происходит два важнейших процесса: микроспорогенез и микрогаметогенез. У некоторых растений (лён , аистник) часть тычинок становится стерильной. Такие бесплодные тычинки называются стаминодиями . Часто тычинки функционируют как нектарники (черника , голубика , гвоздичные).

Плодолистики (гинецей)

Внутреннюю часть цветка занимают плодолистики , или карпеллы. Совокупность плодолистиков одного цветка, образующих один или несколько пестиков называют гинецеем . Пестик - наиболее существенная часть цветка, из которой формируется плод.

Полагают, что плодолистики - это структуры, у которых прослеживается листовая природа происхождения. Однако функционально и морфологически они соответствуют не вегетативным листьям , а листьям, несущим мегаспорангии, то есть мегаспорофиллам. Большинство морфологов считают, что в ходе эволюции из плоских и открытых возникли вдоль сложенные (кондупликатно) плодолистики, которые затем срослись краями и образовали пестик . Пестик занимает центральную часть цветка. Он состоит из завязи , столбика и рыльца .

Разнообразие цветков

Цикличность цветка

У большинства растений части цветка образуют хорошо заметные мутовки или круги (циклы ). Наиболее распространены пяти- и четырёхкруговые, то есть пента- и тетрациклические цветки. Число частей цветка на каждом круге может быть различным. Чаще всего цветки бывают пентациклическими: два круга околоцветника (чашечка и венчик), два круга тычинок (андроцей) и один круг из плодолистиков (гинецей). Такое расположение цветков характерно для лилейных , амариллисовых , гвоздичных , гераниевых . У тетрациклических цветков - обычно развивается два круга околоцветника: один круг андроцея и один круг гинецея (ирисовые , орхидные , крушинные, бересклетовые , норичниковые , губоцветные и др.).

Иногда наблюдается уменьшение числа кругов и членов в них (беспокровные, однополые цветки) или увеличение (особенно у садовых форм). Цветок с увеличенным числом кругов называют махровым . Махровость обычно связана либо с расщеплением лепестков в процессе онтогенеза цветка, либо с превращением в лепестки части тычинок.

В строении цветков проявляются определённые закономерности, в частности правило кратных отношений . Его сущность состоит в том, что в разных кругах цветка имеется одинаковое или кратное количество членов. У большинства однодольных растений наиболее часто встречаются трёхчленные, у двудольных - пятичленные, реже дву- или четырёхчленные (капустные , маковые) цветки. Отступление от этого правила часто наблюдается в круге гинецея, число его членов бывает меньше, чем в остальных кругах.

Симметрия цветка

Одна из характерных черт строения цветка - его симметрия . По особенностям симметрии цветки делятся на актиноморфные , или правильные, через которые можно провести несколько плоскостей симметрии, каждая из которых делит его на две равные части (зонтичные , капустные), - и зигоморфные , или неправильные, через которые можно провести только одну вертикальную плоскость симметрии (бобовые , злаковые).

Если через цветок нельзя провести ни одной плоскости симметрии, его называют несимметричным, или асимметричным (валериана лекарственная , канновые).

По аналогии с актиноморфностью, зигоморфностью и асимметричностью цветка в целом говорят и об актиноморфности, зигоморфности и асимметричности .

Для краткого и условного обозначения строения цветков применяют

Все венчики также делятся на правильные , или актиноморфные (corolla actinomorpha ) и неправильные , или зигоморфные (corolla zygomorpha ). Актиноморфный венчик также называется многосимметричным , так как через него можно провести несколько плоскостей симметрии. Зигоморфный венчик односимметричен , поскольку через него проходит лишь одна ось симметрии.

Форма венчика весьма разнообразна, среди прочих различают следующие формы венчиков:

• трубчатый венчик , образующийся при срастании лепестков почти по всей своей длине (подсолнечник однолетний);
• колокольчатый венчик , на протяжении большей части сросшийся в трубку, а затем разделяющийся на несколько лепестков (колокольчик рапунцель);
• воронковидный венчик , сходен с колокольчатым, в основании лепестки сросшиеся в трубку, а далее расходящиеся в разные стороны (табак обыкновенный);
• колесовидный венчик , лепестки которого имеют небольшую часть, сросшуюся в трубку, зев , и заметную свободную часть, отогнутую почти в одной плоскости, называемую отгибом (вероника дубравная);
• язычковый венчик , близкий к трубчатому, однако обладает отгибом из сросшихся лепестков, отходящим в сторону в виде язычка (цикорий обыкновенный);

• двугубый венчик , с отгибом, состоящим из двух неравных частей-губ (яснотка зеленчуковая);
• мотыльковый венчик , сростнолепестный зигоморфный венчик, 5 лепестков которого обладают собственными названиями и отличаются по размерам и форме (лядвенец рогатый);
• шпористый венчик , один или несколько лепестков которого имеют различной длины полость, называемую шпорцем (ангрекум полуторафутовый);
• крестовидный венчик , актиноморфный раздельнолепестный венчик, четыре лепестка которого отогнуты в одной плоскости, образуя «крест» (ярутка полевая);
• колпачковый венчик , калиптра , лепестки которого срастаются концами, а в основании свободны (виноград амурский).

Функции

Основной функцией венчика является защита генеративных органов цветка во время цветения. У большинства видов растений венчик является самой заметной частью цветка и служит также для привлечения насекомых-опылителей, необходимых для осуществления перекрёстного опыления .

Венчик в формуле цветка

В формуле цветка характеристика венчика ставится после указания на строение чашечки и обозначается буквами Co или C, рядом с которыми указывается количество лепестков, например: Co 5 - венчик из 5 свободных лепестков. Количество лепестков в сростнолепестном венчике берётся в скобки, например: Co (5) .

Напишите отзыв о статье "Венчик"

Литература

• Бекетов А. Н. Венчик, в ботанике // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
• Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия . Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.

Отрывок, характеризующий Венчик