Докажи что опыление цветков очень важно для жизни растений
Обновлено: 08.07.2024
Опыление — это процесс переноса пыльцы из пыльников растения на рыльце его пестика.
Есть два типа опыления растений:
- Перекрестное опыление. Оно может быть естественным и искусственным.
- Самоопыление.
Теперь остановимся на самоопылении и перекрестном опылении подробнее.
Самоопыление
Самоопыление — это самостоятельное опыление растения.
Такой способ встречается у растений, у которых двуполые цветки. Большинство растений при самоопылении дают семена. К примеру, ячмень, овес, просто. Такой тип опыления и у гороха.
Самоопыление встречается у цветков, которые совсем не склонны к раскрытию — из-за этого перекрестное опыление здесь невозможно. Поэтому в процессе самоопыления даже самые маленькие и невзрачные цветки способны давать семена.
Однако потомство, полученное в результате самоопыления, считается низко прогрессивным. Растения с таким способом опыления постоянно находятся под угрозой вырождения. Чтобы как-то с этим справляться, небольшой процент цветков у таких растений подвергается внутривидовому опылению. В результате внутривидового опыления получаются растения с отличающимися отцовскими и материнскими зачатками, а также более приспособленные к выживанию в ходе естественного отбора. Как итог — сохранение вида.
Перекрестное опыление
Перекрестное опыление — это опыление, которое находится в прямой зависимости от внешних факторов, таких как вода, ветер, насекомые и птицы. У кого перекрестное оплодотворение? Разберемся на примерах.
Процесс опыления ветром называется анемофилия.
Оно встречается у растений с мелкими цветками, собранными обычно в соцветия. Обычно у цветков очень много пыльцы. Она мелкая и сухая и выбрасывается наружу при помощи пыльника, который находится на длинных тонких нитях.
Что касается рыльцев, то они длинные и широкие, а также высовываются из цветков, благодаря чему пыльца лучше на них попадает. Таким образом происходит опыление у злаковых и у растений с соцветиями в виде сережек (ольха, береза, хмель, тополь, орех). Также ветром опыляется крапива и конопля, поскольку цветок у них состоит из чашелистиков и простого околоцветника — они не могут привлечь опылителей.
Энтомофилия — это опыление насекомыми.
Как правило, растения, опыляемые таким способом, обладают ароматом, нектаром, достаточно большим размером цветков и привлекающим насекомых цветом, а также у них есть липка пыльца с выростами.
Процесс опыления происходит в результате переноса насекомыми пыльцы с одного цветка на рыльца другого: так обеспечивается опыление для двуполых растений.
Насекомыми опыляются мак, ромашка, калина, гречиха, шалфей, молочай и др.
Орнитофилия — процесс опыления с помощью птиц.
Обычно так опыляются тропические растения с пестрой окраской, которая привлекает птиц. К примеру, в процессе опыления участвует колибри.
Гидрофилия — вариант опыления водой.
У многих водных растений рыльца нитеобразной формы, и пыльца с них переносится водой, а в редких случаях — слизнями.
Так происходит у резухи, взморника, роголистки, наяды, элодеи, рунии.
Искусственное опыление
Искусственное опыление — тип опыления, широко используемый в плодовом и декоративном садоводстве, овощеводстве, а также лесном хозяйстве. Суть его в том, что пыльца переносится искусственным способом: с пыльцы тычинок на рыльца пестиков.
По-другому искусственное опыление называется скрещиванием. Благодаря ему селекционеры могут получать новые виды и сорта растений.
Оплодотворение
Процесс оплодотворения происходит после опыления. Как быстро — зависит от самого растения. У одних — спустя несколько недель, а у других — даже через год.
Оплодотворение — процесс слияния мужской и женской клеток.
В момент, когда происходит опыление, пыльца находится на рыльце. Чтобы оплодотворение произошло, нужно чтобы пыльца была зрелой и стойкой. Также важно наличие сформированного зародышевого мешочка.
Процесс развития и роста пыльцевой трубки происходит в направлении завязи — через рыльце и столбик. В завязи пыльцевая трубка проходит в семенной зачаток и доходит до зародышевого мешка. По достижении яйцеклетки происходит разрыв пыльцевой трубки и выход двух спермиев. Вегетативная клетка разрушается. Далее следует слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого — с диплоидным ядром.
В первом случае слияния растет зародыш нового организма, а во втором — образование триплоидной клетки для образования эндосперма. Так происходит процесс двойного оплодотворения.
Зародыш и эндосперм зарождают семя, которое скрыто под кожурой. Завязь формирует плод после оплодотворения.
Опыление у покрытосеменных растений
Опыление у покрытосеменных растений осуществляется обоими способами. В обоих случаях пыльцевые зерна попадают на рыльца пестиков. Чтобы понять, как происходит опыление, рассмотрим его на конкретном примере: винограде.
Виноград опыляется двумя способами: перекрестным и самоопылением. В случае самоопыления у винограда обнаруживается клейстогамия. Клейстогамия — опыление с дальнейшим оплодотворением. В большинстве случаев виноград опыляется ветром: строение цветка расположено к такому перекрестном опылению.
В ходе опыления происходит выделение на рыльце секретной жидкости — в этом время оно уже готово получать пыльцу. Так рыльце положительно сказывается на прилипании пыльцы, защите ее от различных инфекций и обеспечивает благоприятные условия для ее прорастания.
Виноград также отличается возможностью перехода от перекрестного опыления к самоопылению. Благодаря такой способности вид сохраняется столетиями. Также эта способность обеспечивает хорошее развитие и урожай.
Многие коллекционеры практикуют искусственное оплодотворение. Оно похоже на перекрестное опыление, однако оно происходит за счет антропогенных факторов, а не биотических и абиотических.
При искусственном оплодотворении пыльца переносится кисточкой или ватной палочкой. Предварительно цветки изолируются и кастрируются.
Опыление у голосеменных растений
Голосеменные растения опыляются способом анемофилии. То есть, при помощи ветра.
Яркий пример — сосна.
Опыление сосны происходит так: с мужской шишки пыльца попадает на семязачатки женских шишек. Когда шишка зеленеет, происходит срастание и одеревенение чешуек: пыльца находится в состоянии покоя. Прорастание пыльцы происходит на следующее лето.
В процессе прорастания пыльцы пыльцевая трубка несет спермии к архегониям. Далее там происходит слияние одного из спермиев с яйцеклеткой и образование зиготы. Из зиготы формируется зародыш, а семязачаток перерастает в семя.
Зародыш располагается в эндосперме гаметофита, накапливающего питательные вещества. Созревание семян в шишках происходит на протяжении полутора лет с момента оплодотворения. После этого происходит раздвижение чешуек и высыпание семян из шишки.
Опыление цветов оказывает существенное влияние на размер и качество урожая. Для большинства видов цветение без опыления окончится отсутствием плодов и семян. Процесс состоит из переноса пыльцы на тычинку бутона, что позже приводит к оплодотворению. Часто это событие нуждается в активных внешних факторах, таких как работа ветра, насекомых, воды, птиц или летучих мышей.
Предназначение опыления
Овощные культуры, которые производят плоды, требуют опыления для образования завязи и дальнейшего развития. Оно происходит, когда пыльца мужского полового органа цветка (тычинка) вступает в контакт с женским половым органом цветка (пестиком). Самоопылители (такие, как помидоры, кукуруза, горох) имеют как мужские, так и женские части на одном стебле. Ветер или насекомые переносят пыльцу, что приводит к оплодотворению и развитию зародыша плода.
Некоторые овощные культуры наращивают отдельно мужские и женские бутоны — например, тыква и огурец.
Пыльца остаётся на лапках насекомого и перемещается вместе с ним.
Методы оплодотворения
Среди растений есть самоопыляемые виды и сорта, те, чьи пестики могут опыляться пыльцой одного и того же цветка или другого, но распустившегося на соседней ветке. Наряду с ними существуют овощи, кустарники и деревья, для которых самоопыление невозможно. У них завязь возникает исключительно в результате переноса пыльцы с другого растения того же вида, это называется перекрёстное опыление. Биологи считают, что данный тип оплодотворения предпочтителен, потому что в результате потомство будет иметь большее разнообразие генов. На практике, чаще всего, пыльца переносится благодаря живым организмам (зоогамии): с помощью насекомых (энтомогамии) или птиц (орнитогамии).
Наиболее важным элементом опыления является деятельность различных букашек, вторым по значению считают работу ветра. Цветы, оплодотворяемые насекомыми, в процессе эволюции разработали множество способов для их приманивания. Например, наиболее привлекательными для опылителей являются крупные бутоны, поэтому если у культуры они мелкие, то обычно собраны в пышные соцветия. Также садоводам известно, что опыляемые культуры испускают манящий сладкий аромат, на который слетаются пчёлы, мухи, златоглазки, шмели, осы. С другой стороны, деятельность ветров незаметна невооружённым взглядом, но они разносят большое количество пыльцы на дальние расстояния.
Кукуруза опыляется ветром.Пыльца с мужской части растения осыпается на тонкие незрелые зачатки початков. Посадка данной культуры группами в 5-10 рядов, примерно в четыре раза увеличивает скорость опыления ветром, обеспечивая равномерное развитие всех зёрен кукурузы в початках.
Опыление вручную
Такая трудоёмкая процедура обычно не требуется, если вокруг много насекомых. Но некоторые фрукты и овощи (лагенарии, баклажаны, киви) опыляются с трудом, поэтому может возникнуть нужда в ручном опылении.
Такой подход позволяет избежать перекрёстного опыления, что очень важно, если культура выращивается на семена, а владелец огорода желает сохранить чистоту сорта. Неприятность происходит, когда пыльца овощного сорта оплодотворяет разные сорта одного и того же (или родственного) вида. Например, если пчела опыляет цветок тыквы пыльцой, взятой с цветка цукини или сквоша, полученный в результате плод может быть несъедобным гибридом этих двух сортов. Из его семян также вырастет овощ, непохожий ни на одного из родителей.
Метод, который используют для ручного опыления урожая, должен зависеть от типа цветка, нуждающегося в оплодотворении. Растения семейства тыквенных (тыквы, кабачки, патиссоны, цукини, огурцы), имеют как мужские, так и женские цветки. У последних крохотные зародыши плодов располагаются сразу за лепестками, а у мужских — на длинном стебле без утолщения у основания. Следует взять открытый мужской цветок и аккуратно оборвать на нём лепестки, так, чтобы обнажилась тычинка, припудренная пыльцой. Далее следует без усилия прикоснуться ею к пестику женского бутона и чуть потереть. Можно будет увидеть, как на нём задержался жёлтый осадок. Делать это следует утром, до 9:00, пока воздух влажный и свежий или же вечером, после 20:00, когда снизится температура воздуха.
Когда следует избегать опыления
Некоторые овощи выращиваются не ради плодов, которые они могут произвести. Целью является урожай надземной или подземной части растения, например зелень (салат, перьевой лук, щавель) или крупные корни (свёкла, морковь, корневая петрушка).
В этом случае следует избегать оплодотворения посадок, не позволять им вступать в цветение и формировать семена. Как только фрукты или овощи зацветают, они начинают наращивать меньше зелёной массы и концентрируют энергию на воспроизводстве потомства. Это делает вкус листьев жёстким или горькими уменьшает размер корнеплода или луковицы.
Если бутоны на подобных культурах всё же раскрылись, их немедленно следует удалить. Возможно, виноваты условия, в которых они растут, например, листья салата и шпината ценят полутень и не переносят засуху, а находясь на солнце, быстро выбрасывают плодовые стрелки. Если требования к выращиванию не соблюдаются, культура, предчувствуя скорую гибель, стремится оставить потомство. Также следует избегать занимать каждый год под посадки определённого вида одну и ту же грядку (высаживать капусту по капусте, томаты по томатам и т.д.).
Проблемы с опылением
Если овощные или фруктовые культуры не дают плодов, скорее всего это происходит из-за неполноценного оплодотворения.
Недостаточное опыление происходит по ряду причин:
1. Поздний мороз — заморозки наносят вред цветкам и портят будущий урожай. Если мороз был небольшим, можно попытаться спасти бутоны, поливая их сверху очень холодной водой. Проводить процедуру полагается ранним утром, задолго до восхода солнца, примерно через 4 часа после полуночи. Это замедлит скорость, с которой цветы прогреваются, и позволит им мягко оттаять.
2. Плохая погода — продолжительные холодные периоды и сильный дождь могут привести к тому, что будет очень мало насекомых, которые участвуют в опылении культур. В этом случае следует по возможности оплодотворять овощи или фрукты вручную, до тех пор, пока не наступит тёплая погода.
3. Закрытое помещение (парник, теплица) — у пчёл и жуков нет доступа к грядкам, поэтому в солнечные дни следует открывать двери и форточки, позволяя насекомым оплодотворять посадки.
Опыляющие насекомые
В нашей климатической зоне большинство, примерно 80-90 % видов растений оплодотворяется насекомыми. Подсчитано, что одна треть пищи, потребляемой людьми, формируется в результате деятельности пчёл. Урожай многих разновидностей овощей и фруктов практически полностью зависит от работы членистоногих помощников. Для плодовых культур этот процесс очень важен. Без опылителей не сформируется урожай яблок, груш, вишен, слив, а ягоды малины, клубники и смородины будут иметь значительно меньшие размеры и искажённую форму. Человечество останется без бобовых, подсолнечника, рапса, а также многих других важных съедобных культур.
Среди множества видов насекомых наиболее важная роль принадлежит медоносной пчеле. Основным её достоинством люди считают производство мёда, но деятельность в качестве опылителя гораздо важнее. На европейской части земного шара насчитывается около 450 видов инсектов, принадлежащих к классу опылителей, т.е. способных к переносу пыльцы с цветка на цветок. Не менее важной группой являются шмели, которых насчитывается около 30 видов, и все они строго охраняются Красной книгой. Строение бутонов некоторых растений таково, что их могут оплодотворить только шмели. Также с этой функцией отлично справляются многие разновидности жуков, мотыльков и бабочек.
Уменьшение численности насекомых-опылителей
За последние несколько десятилетий число оплодотворяющих посадки насекомых резко сократилось во всем мире. Уменьшение популяции пчёл может привести к значительным потерям урожая и к необратимому исчезновению некоторых видов растений. Таким образом, защита этих чрезвычайно полезных живых организмов жизненно важна для сохранения биологического разнообразия окружающей среды. Есть много факторов, которые способствуют их исчезновению: загрязнение окружающей среды, чрезмерное и некомпетентное использование средств защиты растений и инсектицидов, снижение резистентности пчёл и распространение опасных для них грибковых и вирусных заболеваний. В ухудшении ситуации не последнюю роль играет изменение климата и массовое уничтожение лесов и лугов, являющихся средой обитания и источником пищи для опыляющих насекомых.
Привлечение насекомых на участок
Есть несколько простых способов сделать приусадебное пространство привлекательным для этих важных насекомых. Например, ограничение использования химических средств защиты растений. Нужно использовать безопасные для пчёл препараты, относящиеся к классу токсичности IV, применять их в соответствии с инструкцией, соблюдать сроки профилактических пауз. Заменить минеральные удобрения натуральными, такими как компост и навоз. Самое большое количество цветущих видов располагается в садах, там, где в различные периоды весны и лета есть растения, которые могут обеспечить насекомых едой. Также стоит выделить хотя бы небольшую часть участка для полудиких трав, таких как одуванчики, крапива или клевер. Божьи коровки, мухи, муравьи и пчёлы найдут здесь полноценный источник пищи и кров. Также желательно создать на этих территориях подходящие места для гнездования насекомых. Специальные домики можно купить или сделать из древесины, после чего разместить в саду или в огороде. Все эти мероприятия способствуют сохранению большего биологического разнообразия и создают условия, способствующие увеличению популяции насекомых-опылителей.
Необходимо приманивать насекомых в сад или огород, сажая различные яркие и ароматные цветы. Собирая на клумбах нектар и пыльцу, полосатые труженицы одновременно будут оплодотворять посадки овощей и фруктов, увеличивая урожайность.
Цветы, привлекающие насекомых на участок:
В растительном мире опыление играет очень важную роль. С его помощью происходит оплодотворение и формирование будущего урожая, создаются новые сорта, гибриды и межвидовые скрещивания, появляются совсем новые культуры (например, кавбуз, тыква-дыня, огурдыня, яблуко-груша). Поэтому человек должен помогать природе, создавать благоприятные условия для жизни насекомых-опылителей или, при необходимости, проводить ручное опыление вегетирующих посадок.
1. окисление веществ (обмен веществ) 2. в стеблях, корнях, корневищах, клубнях, луковицах и т.д., чаще всего в виде крахмала. 3. если прекратится доступ питательных веществ, растение сразу не умрет 5. сходства: обмен веществ, запасающая функция(редко) различия: фотосинтез только у листа, в связи с этим разные ткани у листа и у корня, отсутствие хлоропластов у корня.
Грибы разлагают в почве органическое вещество, продуцируя этиловый спирт, сложные эфиры и антибиотические вещества. они подавляют запахи и предотвращают заражение почвы вредными насекомыми и их личинками. способствует ускоренному разложению остатков, обогащая почву органикой.
Опыление и оплодотворение растений. Половое размножение
Половое размножение характерно для большинства растений, за исключением некоторых водорослей.
Опыление — это перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Различают перекрестное опыление и самоопыление (рис.1).
Рис.1 Виды опыления цветковых растений
При самоопылении происходит перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика в пределах одного и того же цветка.
В природе самоопыление происходит редко, зачастую еще в бутонах, до раскрытия цветка (пшеница, горох, фасоль, фиалка, томат). Главное преимущество самоопыления — оно не зависит от погодных условий и насекомых, поэтому осуществляется при любых условиях. Не все обоеполые цветки являются самоопыляющимися. Большинство растений дают полноценные семена только при перекрестном опылении.
Опыление, при котором пыльца тычинок одного цветка попадает на рыльце пестика другого, называют перекрестным. Перекрестное опыление осуществляется насекомыми и ветром. Реже — птицами, летучими мышами и водой.
Строение цветков насекомоопыляемых растений разнообразно (вишня, слива, яблоня, сирень, роза и многие другие). Они имеют ярко окрашенный или белый венчик и сильный запах. Цветки крупные или собраны в соцветия.
Запах цветков и их яркая окраска привлекают насекомых. Пчелы, шмели, мухи, бабочки, жуки и муравьи питаются пыльцой и нектаром цветка. Нектарники, расположенные в глубине цветка, выделяют нектар до тех пор, пока цветок не завянет. Тело насекомого, пытающегося добраться до нектарников, обильно покрывается пыльцой. Перелетая с одного цветка на другой в поисках пищи, они переносят прилипшую к их телу пыльцу с тычинок одних цветков на рыльца пестиков других.
Опыление ветром возникло в процессе эволюции как приспособление к неблагоприятным условиям. Надежда на немногочисленных тогда мух, бабочек, пчел и других насекомых была слабой. Позже насекомых стало больше. Но наряду с насекомоопыляемыми растениями, существуют опыляемые ветром. Это многие злаковые травы лугов, степей и саванн, обитатели леса (береза, ольха, осина, дуб, орешник), пустынь и полупустынь (полыни, солянки) (рис.2).
У ветроопыляемых растений бывает очень много пыльцы. Она легкая, сухая и мелкая. Околоцветник отсутствует или плохо развит и не препятствует движению ветра. Перистые рыльца пестиков приспособлены к улавливанию пыльцы. Тычиночные нити длинные и свисающие. Раскачиваясь на ветру, они распыляют зрелую пыльцу.
Большинство ветроопыляемых растений цветет до распускания листьев, что облегчает опыление. Но оно зачастую зависит от погоды. В облачные, дождливые дни осадки смывают пыльцу и тем самым снижают урожай.
Искусственное опыление осуществляет человек, перенося пыльцу с тычинок на рыльца пестиков. Такое опыление требует больших затрат времени и трудно осуществимо на больших площадях. Чаще всего к нему прибегают при выведении новых сортов.
Оплодотворение (рис.2) происходит после опыления.Пыльца, или пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, выделяющего липкую жидкость, прорастает, образуя длинную, тонкую пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка, постепенно удлиняясь, продвигается по столбику рыльца по направлению к завязи (нижняя, важнейшая часть пестика). В завязи образуются семязачатки (семяпочки). Снаружи они защищены покровами, а внутри находится зародышевый мешок, состоящий из нескольких клеток.
Рис.2 Процесс двойного оплодотворения
Одна из клеток в зародышевом мешке — яйцеклетка, это женская половая клетка (женская гамета). Другая — крупная центральная клетка.
В пыльцевой трубке находятся две маленькие мужские половые клетки (мужские гаметы) — спермии. Когда пыльцевая трубка достигает семязачатка и врастает в него, один спермий сливается с яйцеклеткой. Слияние двух половых клеток (гамет) называется оплодотворением. Из оплодотворенной яйцеклетки впоследствии разовьется зародыш растения. Второй спермий сливается с крупной центральной клеткой. Из нее образуется ткань эндосперм. В клетках этой ткани накапливаются питательные вещества для развития зародыша. Покровы семязачатка превращаются в семенную кожуру. Таким образом два одинаковых спермия сливаются с двумя разными женскими гаметами. Происходит двойное оплодотворение (открыл у лилейных русский ученый в 1898 г. Г.Навашин). После оплодотворения образуется семя, которое состоит из зародыша, запасающей ткани (эндосперма) и семенной кожуры. Из стенки завязи образуется плод.
Опыление — перенос пыльцы на рыльце пестика. Бывает самоопыление — внутри закрытого цветка (горох, пшеница) и перекрестное: насекомыми — цветки яркие, с запахом (яблоня, сирень, роза); ветром — цветки без околоцветника, распускаются до появления листьев, много мелкой легкой пыльцы (береза, дуб, полынь). Искусственное опыление проводит человек. После опыления происходит оплодотворение — процесс слияние мужских и женских половых клеток — гамет. Двойное оплодотворение — два спермия из пыльцы, достигнув завязи пестика по пыльцевой трубке, оплодотворяют две женские гаметы. При слиянии яйцеклетки и спермия образуется зародыш. При слиянии второго спермия и центральной клетки образуется эндосперм (запас питательных веществ). Из покровов семязачатка образуется кожура семени, а из стенки завязи пестика — плод.
Некоторые растения опыляются только определенным видом насекомых. Например, цветки клевера, для которых характерно трубчатое строение, опыляются только шмелями, имеющими длинный хоботок. Шмели опыляют и цветки шалфея. Как только шмель залезает внутрь цветка за нектаром, тотчас из-под верхнего лепестка высовываются две тычинки на длинных тычиночных нитях и касаются спинки шмеля, обсыпая его пыльцой. Потом шмель перелетает на другой цветок, залезает внутрь, и пыльца с его спинки попадает на рыльце пестика.
Особое строение соцветия
У ветроопыляемых растений цветки многочисленные, мелкие и невзрачные, собраны в небольшие малозаметные соцветия. Околоцветник отсутствует или плохо развит и не препятствует движению воздуха. Тычинки имеют длинные тычиночные нити, на которых свисают пыльники, как, например, у цветков ржи (рис. 160).
Рыльца пестиков лохматые и длинные — так они лучше улавливают летающие в воздухе пыльцевые зерна. Цветки, опыляемые ветром, почти полностью лишены аромата, нектара и окраски. Пыльца у них легкая, мелкая и сухая.
Читайте также: