Как устроен цветок и каковы его функции - Растения - МНОГООБРАЗИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

Цветок — это видоизмененный укороченный побег, приспособленный для размножения покрытосеменных (цветковых) растений. Исключительная роль цветка связана с тем, что в нем совмещены все процессы бесполого и полового размножения, в то время как у водорослей и многих растений они разобщены. В обоеполом цветке осуществляются микро- и мегаспорогенез, микро- и мегагаметогенез, опыление, оплодотворение, образование семян и плодов. Особенности строения цветка позволяют осуществлять перечисленные выше функции с минимальными затратами пластических веществ и энергии.

Цветки отличаются большим разнообразием по деталям строения, окраске и размерам. Крошечные цветки рясковых — около 1 мм в диаметре, а самые крупные цветки (диаметром от 60 см до 1 м и массой 6 кг) — у тропического растения- паразита — раффлезии Арнольди.

Центральной частью цветка, его осью является цветоложе, к которому прикрепляются все прочие компоненты цветка. Цветоложе может быть плоским (у пиона), выпуклым (у лютика) или вогнутым (у сливы). Участок побега, несущий на себе цветок, называется цветоножкой.

Цветки, не имеющие цветоножки, прикрепляются основанием цветоложа и называются сидячими (волчье лыко). У некоторых растений на цветоножке имеются один или два маленьких листика, называемых прицветничками.

Наружными элементами цветка являются зеленые (редко ярко окрашенные) чашелистики, образующие чашечку. Внутри чашечки располагаются лепестки, в совокупности составляющие венчик (рис. 50).

Рисунок 50. Обобщенная схема строения цветка: 1 — рыльце; 2 — завязь; 3 — столбик; 4 — семязачаток; 5 — тычиночная нить; 6 — связник; 7 — пыльник; 8 — пыльник в разрезе; 9 — пыльцевые зерна; 10 — лепесток; 11 — чашелистик; 12 — цветоложе; 13 — цветоножка; 14 — прицветник; 15 — прицветничек

И чашелистики, и лепестки могут быть свободными (лютик) или сросшимися (картофель, тыква). Чашечка и венчик составляют вместе околоцветник. Околоцветник бывает двойным (имеется чашечка и венчик), простым венчиковидным (тюльпан, ландыш), простым чашечковидным (свекла, конопля, крапива). Существуют цветки и без околоцветника (ясень). Околоцветник защищает внутренние части цветка от неблагоприятных условий, а также привлекает своей яркой окраской насекомых-опылителей.

Внутри цветка располагаются тычинки (от двух до нескольких десятков), состоящие из тычиночных нитей и пыльников, в которых образуется пыльца.

В самом центре цветка находится один или несколько пестиков. Пестик состоит из завязи (нижняя расширенная часть), столбика и рыльца, расположенного на верхушке столбика. У некоторых растений (мак) столбик отсутствует, и тогда рыльце называется сидячим. Рыльце служит для улавливания пыльцы, столбик приподнимает рыльце над завязью, что облегчает улавливание пыльцы, а в завязи расположены семязачатки.

Цветки, имеющие тычинки и пестики, называются обоеполыми (картофель, тюльпан, лютик, яблоня). Некоторые цветки имеют только тычинки — их называют тычиночными (мужскими), или только пестики, тогда их называют пестичными, или женскими. Такие однополые, или раздельнополые, цветки имеются у тополя, кукурузы, огурца и др.

Растения с раздельнополыми цветками могут быть однодомными и двудомными. У однодомных растений мужские и женские цветки размещаются на одном и том же растении (кукуруза, тыква, огурец), у двудомных — на разных особях (облепиха, тополь, конопля).

Столь большое разнообразие в строении цветка связано с возникшими в процессе эволюции различиями в способах опыления.

Для выяснения функционирования цветка необходимо проследить, какие процессы происходят в тычинках и пестиках. Как сказано выше, тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. Каждый пыльник образован двумя половинками, в которых развивается по две пыльцевые камеры — спорангии. В них имеются диплоидные клетки, материнские клетки микроспор. Каждая из таких клеток претерпевает мейоз и образует четыре микроспоры. Это означает, что в тычинке происходит процесс собственно бесполого размножения, завершающийся образованием громадного количества микроспор. Каждая из микроспор увеличивается в размерах, ядро ее делится митотически, и образуется два ядра — вегетативное и генеративное. На поверхности бывшей микроспоры образуется прочная целлюлозная оболочка с несколькими округлыми порами. В результате каждая микроспора превращается в пыльцевое зерно (пыльцу) — мужской гаметофит цветковых растений.

У однодольных растений в пыльце, находящейся в пыльнике, генеративное ядро делится митотически с последующим образованием двух неподвижных мужских гамет — спермиев. У двудольных растений образование спермиев происходит позже, когда пыльца попадает на рыльце пестика. Таким образом, зрелое пыльцевое зерно состоит из двух (вегетативной и генеративной) или из трех (вегетативной и двух спермиев) клеток.

Образование женского гаметофита происходит в семязачатке (семяпочке), находящейся внутри завязи пестика. В семязачатке развивается единственный диплоидный мегаспороцит. После мейотического деления из мегаспороцита образуются четыре гаплоидные макроспоры. Три макроспоры разрушаются, а четвертая развивается в зародышевый мешок. Последний растет, его ядро трижды делится митотически, образуя восемь дочерних ядер. Они располагаются по четыре двумя группами вблизи пыльцевхода и на противоположном полюсе. Два полярных ядра перемещаются к центру зародышевого мешка и сливаются, превращаясь в одно диплоидное ядро (в некоторых случаях их слияние происходит позднее, при оплодотворении). Остальные шесть ядер, по три на каждом полюсе, разделяются тонкими клеточными стенками. При этом на полюсе у пыльцевхода образуется яйцевой аппарат, состоящий из яйцеклетки и двух клеток-синергид. На противоположном полюсе возникают три клетки-антиподы. Такая восьмиядерная семиклеточная структура — зародышевый мешок — и является зрелым женским гаметофитом, готовым к оплодотворению.

Образование пыльцы и зародышевого мешка у большинства растений завершается одновременно.