После оплодотворения семязачатки превращаются в семена
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 19.09.2024
Оплодотворение. Цветковые растения, как и голосеменные, приспособились к оплодотворению без воды. Для этого у них есть пыльца. При опылении пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, набухает и прорастает. При этом одна из клеток пыльцевого зерна вытягивается и превращается в длинную пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка растет в направлении завязи, проникая между клетками столбика. В завязи к этому времени уже сформирован один или несколько семязачатков. В семязачатке располагается специальная структура — зародышевый мешок с яйцеклеткой и несколькими сопровождающими клетками (рис. 161). По мере роста пыльцевой трубки по ней к завязи опускаются два спермия, которые образовались в пыльцевом зерне (см. рис. 161).
Когда пыльцевая трубка внедряется в семязачаток, кончик ее лопается, и спермин попадают в зародышевый мешок. Один спермий сливается с яйцеклеткой, и образуется зигота (см. рис. 161). Второй спермий сливается с ядром центральной клетки зародышевого мешка.
Рис. 161. Схема двойного оплодотворения у цветковых растений
Таким образом, в оплодотворении участвуют два спермия. Этот процесс открыл в 1898 г. русский ученый С. Г. Нава шин и назвал его двойным оплодотворением. Двойное оплодотворение характерно только для цветковых растений. (Сравните двойное оплодотворение, происходящее у цветковых растений, с оплодотворением у голосеменных. В чем состоит основное различие?)
Что же происходит с цветком после двойного оплодотворения? Оплодотворенная центральная клетка зародышевого мешка при делении образует запасающую ткань — эндосперм. В клетках этой ткани накапливаются запасные питательные вещества, за счет которых из зиготы развивается зародыш нового растения. Весь семязачаток разрастается и превращается в семя. При этом покровы семязачатка образуют семенную кожуру. Таким образом, семя содержит зачаток растения, снабженный запасом питательных веществ и защищенный семенной кожурой.
Из стенок завязи после оплодотворения развивается околоплодник, который вместе с семенами образует плод.
Околоплодник надежно защищает семена от воздействия неблагоприятных условий окружающей среды. Тычинки, лепестки, чашелистики обычно усыхают и опадают.
Цветковые растения так же, как и голосеменные, приспособились к оплодотворению без воды.
Оплодотворение у цветковых растений называют двойным, так как в нем участвуют два спермия: один сливается с яйцеклеткой, второй — с центральной клеткой зародышевого мешка.
Двойное оплодотворение характерно только для цветковых растений.
После оплодотворения из семязачатка развивается семя, а из завязи — плод.
1.Что такое оплодотворение? 2. Почему у цветковых растений оплодотворение называют двойным? 3. Какие изменения в цветке происходят после двойного оплодотворения? 4. Если во время цветения яблони на некоторые веточки с цветками надеть марлевые мешочки, сформируются ли на них плоды? Ответ поясните. 5. В чем заключается биологическая ценность двойного оплодотворения?
Рассмотрите рисунок 161. Придумайте название к каждому фрагменту рисунка.
Библиотека образовательных материалов для студентов, учителей, учеников и их родителей.
Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы из сети Интернет, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.
Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.
Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.
1. Опенок осенний-паразит деревьев.
2.Дрожжи осуществляют молочнокислое брожение.
3. У морской капусты хлоропласты одеты двумя мембранами.
4. Голосеменные растения появились и достигли наибольшего разнообразия в мезозойской эре.
5. После оплодотворения семязачатки превращаются в семена, а завязь в плод.
6. У камчатского краба на одну пару ходильных ног меньше, чем у других крабов.
7. У большинства пиявок имеются глаза.
8. У всех беспозвоночных животных оплодотворение внешнее.
9. Радула- тонкая подвижная диафрагма глаза с отверстием в центре.
10. Первые крокодилы были сухопутными рептилиями.
У покрытосеменных, цветковых растений уникальный процесс оплодотворения. Именно уникальный. Ни один другой живой организм не проходит через процесс, который биологи называют «Двойное Оплодотворение«.
На женском гаметофите в семязачатке развивается мегаспора — женская половая клетка, которая формируется в завязи пестика.
Спорогенная клетка (2n) сначала делится митозом. Образуются мегаспороциты (2n). Затем они делятся мейозом, образуются гаплоидные (1n) клетки — мегаспоры. У большинства видов 3 из этих клеток редуцируются и остается одна мегаспора.
Она развивается и ее ядро 3 раза делится митозом. Образуются 8 гаплоидных ядра, которые находятся в цитоплазме одной клетки. 6 ядер смещаются к краям семязачатка, 2 ядра остаются в центре клетки.
- Два слившихся ядра образуют центральное ядро,
- остающиеся на полюсах ядра превращаются в клетки:
— антиподы (1n),
— яйцеклетку (1n),
— синергиды (1n) - формируется женский гаметофит, или зародышевый мешок
Мужские половые клетки — микроспоры.
В состав пыльцевого зерна входят 2 клетки:
- вегетативная клетка, которая в будущем формирует пыльцевую трубку и
- генеративная клетка, которая в будущем митозом образует 2 спермия.
Опыление — процесс переноса пыльцы с пыльников тычинок цветка на рыльце пестика
Пыльцевой зерно попадает на рыльце пестика, образующаяся пыльцевая трубка начинает прорастать внутрь столбика, стремясь к завязи. Когда пыльцевая трубка достигает зародышевого мешка, генеративная клетка образует 2 спермия. Один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, образуется зародыш. Второй спермий сливается с двумя ядрами в середине, образуя триплойдную клетку (3n) — эндосперм. Это и есть двойное оплодотворение.
Процесс двойного оплодотворения был открыт С.Г. Навашиным в 1898 г
Последовательность этапов этого процесса можно свести к схеме:
(такой вопрос часто встречается в части B ЕГЭ)
- после оплодотворения семязачаток превращается в семя
- завязь превращается в плод,
- из зиготы — зародыш семени
- из покровов семязачатка формируется семенная кожура.
Значение двойного оплодотворения
В семенах очень быстро (опережая развитие зародыша) образуются питательные ткани с запасом высокоэнергетических питательных веществ только после оплодотворения. У цветковых растений при развитии семязачатков не тратится время на создание питательных веществ, как у голосеменных растений, поэтому развиваются они гораздо быстрее. Таким образом, благодаря двойному оплодотворению ускоряется процесс формирования и семяпочки, и яйцеклетки, и семени
У голосеменных в оплодотворении участвует один спермий и эндосперм возникает до оплодотворения в результате деления мегаспоры, т.е. он гаплоидный и первичный.
Среди цветковых растений широко распространен апомиксис — образование зародыша без оплодотворения ( без участия мужской гаметы). У животных есть аналогичный процесс — партеногенез. Зародыш может развиваться из любых клеток зародышевого мешка: яйцеклетки, центрального ядра, синергид или антипод. Из остальных частей семязачатка образуются другие части семени.
Двудомные растения опыляются извне. Соответственно, это либо опыление животными (насекомыми, в основном), либо ветром.
Для привлечения насекомых растения используют яркую окраску цветка и аромат, пыльца крупная, липкая; ветроопыляемые растения обычно имеют невзрачные цветки, которые высоко поднимаются над землей и мелкую сухую пыльцу.
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.
Генеративные (репродуктивные) органы обеспечивают процессы полового размножения растений. У споровых и семенных растений генеративные органы различаются.
У споровых растений (мхи, плауны, хвощи, папоротники) органами полового размножения являются антеридии и архегонии. Антеридии — мужские половые органы, которые располагаются на мужском или обоеполом растении и продуцируют мужские гаметы (сперматозоиды). Антеридии представляют собой небольшие овальные тельца, имеющие стенку из одного слоя клеток. Внутри них находятся материнские сперматогенные клетки, из которых путем деления формируются двужгутиковые (мхи, плауны, хвощи) или многожгутиковые (папоротники) сперматозоиды. После их созревания стенка антеридия разрывается, и сперматозоиды с помощью воды достигают яйцеклеток. Архегонии — женские половые органы, которые располагаются на женском или обоеполом растении и продуцируют женские гаметы (яйцеклетки). Архегонии имеют колбообразную форму и состоят из расширенного брюшка и узкой удлиненной шейки. В брюшке располагается крупная яйцеклетка. После созревания яйцеклетки в архегоний проникают сперматозоиды. Обязательным условием для оплодотворения является наличие воды.
Генеративные органы семенных растений
У семенных растений антеридии отсутствуют, а архегонии имеются только у голосеменных. У покрытосеменных генеративными органами являются цветок, семя, плод. Цветок — видоизмененный укороченный побег, приспособленный для полового размножения. В нем совмещены процессы образования полового поколения, гамет, опыления, оплодотворения, образования семян и плодов. Несмотря на очень большое разнообразие цветков, для них характерен общий план строения.
Вегетативные части цветка (цветоножка, цветоложе, чашечка, венчик) не принимают непосредственного участия в процессе размножения, а выполняют вспомогательные функции. Генеративные части цветка (тычинка, пестик) играют главную роль в процессе размножения. Тычинка — это часть цветка, предопределяющая мужской пол. Каждая тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. Пыльник состоит из двух пыльцевых мешков, в каждом из которых имеется по две пыльцевые камеры (гнезда). В пыльцевых камерах находятся пыльцевые зерна, в каждом из которых образуются по два спермия. Пестик в цветке занимает центральное положение. Он предопределяет женский пол и состоит из рыльца, столбика и завязи. В завязи находится один или несколько семязачатков (семяпочек). В каждом семязачатке формируется зародышевый мешок, содержащий одну яйцеклетку. В цветке может быть несколько пестиков, а в пестике может быть несколько семязачатков. Процессы образования полового поколения и половых клеток у покрытосеменных будут рассмотрены в главе 3.
У большинства растений мелкие цветки собраны в соцветия. Простые соцветия различаются порядком расположения цветков на цветоносе, типом цветков и характером цветоноса (см. табл.).
Таблица. Характеристика основных типов простых соцветий
Название
Характерные особенности
Представители
Простая кисть
Цветки на укороченных цветоножках прикрепляются в очередном порядке на удлиненном тонком цветоносе
Ландыш, черемуха, люпин, донник
Простой зонтик
Цветки на цветоножках одинаковой длины крепятся к верхушке цветоноса
Сидячие цветки (без цветоножек) располагаются на удлиненном, сильно утолщенном мясистом цветоносе
Цветки на укороченных цветоножках или сидячие прикрепляются к укороченному утолщенному цветоносу
Клевер луговой, клевер горный
Простой колос
Сидячие цветки (без цветоножек) располагаются по всей длине тонкого цветоноса
Простой щиток
Цветки на цветоножках разной длины отходят от разных точек цветоноса и располагаются на одном уровне
Багульник, груша, спирея
Сидячие цветки располагаются по всей поверхности утолщенного расширенного цветоложа, окруженного зелеными листочками, образующими обертку
Одуванчик, подсолнечник, календула, ромашка, нивяник, мать-и-мачеха
К сложным соцветиям относятся: сложная кисть, сложный зонтик, сложный колос, сложный щиток. Сложная кисть состоит из простых кистей, расположенных в очередном порядке на главном цветоносе (сирень, тростник, виноград). Если простые кисти имеют поникший вид, то сложная кисть называется метелкой (просо, овес, мятлик). В сложном зонтике от верхушки главного цветоноса отходят цветоносы простых зонтиков (морковь, укроп, борщевик, петрушка). В сложном колосе простые колоски с сидячими цветками крепятся к главному цветоносу супротивно (рожь, ячмень, пшеница, пырей). Сложный щиток состоит из простых щитков, имеющих цветоносы разной длины и прикрепленных к главному цветоносу в разных точках таким образом, что все цветки находятся в одной плоскости (рябина, бузина, тысячелистник, пижма).
После опыления — переноса пыльцевых зерен из пыльника на рыльце пестика происходит двойное оплодотворение, а затем формирование семян и плодов. Эти процессы подробно будут описаны в главе 3. Наличие плода, содержащего семена, — характерный признак покрытосеменных растений. Разнообразие простых плодов обусловлено их различиями по типу околоплодника (сухие или сочные), количеству семян (одно- или многосемянные), особенностям вскрывания (вскрывающиеся или невскрывающиеся) (см. табл.).
Таблица. Характеристика основных типов простых плодов
Название
Характерные особенности строения
Представители
Сухие односемянные (невскрывающиеся) плоды
Орех (орешек)
Околоплодник деревянистый, не срастается с семенем, основание плода окружено травянистым покровом (плюской). Орешек отличается меньшими размерами
Лещина, липа, граб, рогоз
Околоплодник кожистый, не срастается с семенем, основание плода окружено чашевидной плюской
Околоплодник кожистый, не срастается с семенной кожурой
Околоплодник тонкий, сросшийся с кожурой семени
Околоплодник имеет кожистый или перепончатый вырост, не срастается с семенем
Клен, береза, ясень, вяз
Сухие многосемянные (вскрывающиеся) плоды
Околоплодник из двух створок, к которым крепятся семена, вскрывается от верхушки к основанию
Горох, боб, люпин, акация
Стручок (стручочек)
Околоплодник из двух тонких створок, разделен перегородкой, к которой крепятся семена, вскрывается от основания к верхушке. Стручочек отличается меньшими размерами
Капуста, ярутка полевая, пастушья сумка
Околоплодник кубышкообразной формы, вскрывающийся крышечкой, дырочками, зубчиками или створками
Мак, хлопчатник, белена
Околоплодник образован одним плодолистиком, вскрывается одной щелью по брюшному шву
Сочные односемянные плоды
Околоплодник состоит из трех слоев: наружного — кожицы, среднего — мякоти и внутреннего деревянистого (косточка)
Вишня, слива, алыча, абрикос
Сочные многосемянные плоды
Околоплодник состоит из кожицы и сочной мякоти, в которой расположены семена
Томат, картофель, виноград
Околоплодник состоит из трех слоев: наружного — кожицы, среднего — мякоти и внутреннего в виде пленок, образующих камеры, в которых находятся семена
Яблоня, айва, груша, рябина
Околоплодник состоит из трех слоев: наружного — твердого деревянистого, среднего — плотной мякоти и внутреннего — рыхлой мякоти, в которой располагаются семена
Огурец, дыня, арбуз
Околоплодник состоит из трех слоев: наружного — плотного кожистого окрашенного, среднего — губчатого, в котором располагаются семена, и внутреннего — тонкого кожистого
Лимон, мандарин, апельсин
Если в цветке имеется несколько пестиков, то из завязи каждого из них образуется плод. Срастаясь между собой, плоды одного цветка образуют сборный плод. Сборные плоды характерны для малины и ежевики (сборная костянка), шиповника и лютика (сборный орешек), водосбора и калужницы (сборная листовка). Плоды имеют различные приспособления и могут распространяться ветром, животными, водой, человеком.
Повторим главное. Генеративными органами у споровых растений являются антеридии и архегонии, а у покрытосеменных — цветок, семя и плод. Антеридии (мужские половые органы) продуцируют двух- или многожгутиковые сперматозоиды. Архегонии являются женскими половыми органами, в них образуются яйцеклетки. У покрытосеменных в цветке совмещены процессы образования гамет, опыления, оплодотворения, образования семян и плодов. Генеративными частями цветка являются тычинки, предопределяющие мужской пол, и пестики, предопределяющие женский пол. Для повышения эффективности опыления цветки у многих растений собраны в простые и сложные соцветия. После двойного оплодотворения семязачаток превращается в семя, а на месте завязи формируется простой или сборный плод. Плоды имеют приспособления для распространения ветром, животными, водой, человеком.
Проверим знания
Ключевые вопросы
1. Охарактеризуйте особенности строения генеративных органов у споровых растений.
2. Назовите генеративные органы покрытосеменных. В чем особенность их строения?
3. Чем различаются условия для оплодотворения споровых и семенных растений?
4. Назовите типы простых соцветий. Приведите примеры растений.
5. Из каких цветков образуются простые плоды, а из каких — сборные? Приведите примеры простых и сборных плодов.
Сложные вопросы
1. Какие эволюционные преобразования произошли в половом размножении растений в ряду: споровые растения → покрытосеменные растения?
2. Укажите неправильные суждения о генеративных органах растений. 1. Главный признак деления цветковых растений на классы — строение цветка. 2. Цветок — это генеративный орган растения, обеспечивающий его половое размножение. 3. Главными генеративными органами цветка являются плод и семя. 4. Плоды и семена образуются в завязи пестика. 5. Такие плоды, как колос и початок, характерны для злаковых растений. 6. Группы растений со сходным строением плодов и цветков относятся к одному семейству.
Читайте также: