Цветок, плод, семя
Цветок — это видоизменённый укороченный побег, обладающий ограниченным ростом. Цветок развивается из цветочной (генеративной) почки и занимает на растении верхушечное или пазушное положение. Побеги, на которых формируются цветки, называют цветоносами. Они могут быть облиственными (подсолнечник, сирень, пион) и голыми, безлистными (ландыш, нарцисс, одуванчик). Голые цветоносы называют ещё цветочными стрелками.
Строение цветка
Цветок состоит из стеблевой части (цветоножки и цветоложа) и листовой части (чашелистиков, лепестков и др.), в которой особо выделяется репродуктивная часть (тычинки, пестик или пестики).
Цветоножка — это стебелёк, на котором расположен цветок. Цветки, не имеющие цветоножки, называют сидячими. Цветоложе — верхняя, расширенная часть цветоножки, к которой прикрепляются все элементы цветка.
Все остальные части цветка имеют листовое происхождение. Чашелистики — видоизменённые листочки, растущие по краю цветоложа. Их основная функция — защита бутона. Обычно они зелёные и способны к фотосинтезу, но у некоторых растений чашелистики крупные, ярко окрашенные, выполняют функцию привлечения насекомых-опылителей. Чашелистики образуют чашечку цветка. Чашечка может быть раздельнолистной, состоящей из свободных чашелистиков, или сростнолистной, когда чашелистики полностью или частично срастаются.
Лепестки — это внутренние видоизменённые листья околоцветника. У большинства растений лепестки достаточно крупные и ярко окрашенные. Совокупность всех лепестков цветка называют венчиком. Как и чашелистики, лепестки могут срастаться между собой (сростнолепестный венчик) или оставаться свободными (свободнолепестный, или раздельнолепестный венчик). Функция венчика — привлечение насекомых-опылителей и защита репродуктивной части цветка.
Двойной околоцветник состоит из лепестков и чашелистиков. У большинства растений околоцветник двойной (колокольчик, роза).
У простого околоцветника все листочки одинаковы. Простой околоцветник бывает неприметным, зелёным, тогда его называют чашечковидным (свёкла, лебеда) или яркоокрашенным — венчиковидным (лилия, ландыш).
У ветроопыляемых растений околоцветник обычно небольшой, бледно окрашенный или вообще отсутствует.
Тычинка — мужской репродуктивный орган цветковых растений. Она состоит из тычиночной нити и пыльника. Пыльник состоит из двух половин. Каждая половинка содержит два пыльцевых гнезда, в которых образуется и созревает пыльца (пыльцевые зёрна).
В самом центре цветка находится один или несколько пестиков. Пестик — это женский репродуктивный орган цветковых растений. Он состоит из нижней расширенной части — завязи, и верхней вытянутой — столбика и рыльца. Рыльце служит для улавливания пыльцы. Столбик приподнимает рыльце над завязью, это облегчает пыльце доступ к рыльцу. Внутри завязи находится полость, в которой расположены семязачатки (семяпочки), в них образуются яйцеклетки. Семязачатки защищены стенками завязи.
Если столбик отсутствует и рыльце располагается непосредственно на завязи, то его называют сидячим.
По типу расположения в цветке завязи бывают верхними или нижними. Верхняя (свободная) завязь прикрепляется к цветоложу основанием и не срастается ни с какими частями цветка. Нижняя завязь находится под цветоложем, остальные части цветка прикрепляются у её вершины.
После опыления и оплодотворения из завязи развивается плод, при этом из семяпочки образуется семя, а из стенок завязи — околоплодник.
Классификации цветков
По количеству осей симметрии, которые можно провести через центр цветка, выделяют три группы цветков:
- правильные (актиноморфные) цветки, имеющие несколько осей симметрии (колокольчик, шиповник);
- неправильные (зигоморфные) цветки, имеющие одну ось симметрии (цветки бобовых);
- асимметричные цветки, не имеющие осей симметрии (канна, валериана).
По наличию пестиков и тычинок выделяют следующие группы цветков:
- обоеполые цветки, имеющие тычинки и пестики, например, у картофеля, тюльпана, яблони;
- однополые, или раздельнополые, например, у ивы, кукурузы, огурца:
- тычиночные (мужские) цветки, имеющие только тычинки;
- пестичные (женские) цветки, имеющие только пестики.
Растения с раздельнополыми цветками могут быть однодомными и двудомными. Однодомные растения — это растения, у которых мужские и женские цветки размещаются на одном и том же растении (кукуруза, тыква, огурец). Двудомные растения — растения, у которых мужские и женские цветки развиваются на разных особях (облепиха, ива, крапива двудомная).
Функции цветка
Цветки выполняют несколько функций, обеспечивающих главное назначение этого органа растений – половое размножение:
- образование половых клеток (гамет),
- защита семязачатков,
- привлечение насекомых-опылителей,
- защита зародыша.
Соцветия
В природе достаточно редко встречаются одиночные цветки на цветоносном побеге (тюльпан, вороний глаз). Обычно несколько или множество цветков собрано в соцветия (сирень, черемуха, лук, подорожник, укроп).
Соцветие — это система цветоносных побегов, расположенных на общей оси соцветия в определённом порядке, обособленная от вегетативной части растения.
В пределах соцветия могут развёртываться листья, обычно они более мелкие, чем на вегетативной части растения. Обычно это зелёные фотосинтезирующие листья, иногда бесцветные, реже – ярко окрашенные. Есть соцветия с полностью редуцированными листьями.
По внешнему (морфологическому) строению соцветия очень разнообразны, поэтому возникает необходимость в их классификации. Для неё используют следующие признаки: типы ветвления и степень разветвлённости осей соцветия, последовательность распускания цветков, степень олиственности цветоносных побегов и т. д.
По степени разветвления цветоносного побега соцветия разделяют на простые и сложные. У простых соцветий боковые оси не ветвятся и являются цветоножками (ландыш, тимофеевка, незабудка). Сложные соцветия имеют ветвящиеся боковые оси (сирень, полынь, рябина).
Основные типы простых соцветий:
- кисть — на главной оси на цветоножках поочередно разворачиваются цветки (ландыш, черемуха, белая акация, пастушья сумка);
- зонтик — ось соцветия укорочена и цветоножки, все одинаковой длины, отходят как бы от одного узла (первоцвет, женьшень);
- щиток — на оси соцветия поочерёдно располагаются одиночные цветки на цветоножках, причём, чем ниже прикрепляется цветоножка к оси, тем она длиннее: таким образом все цветки находятся в одной плоскости (боярышник, калина);
- колос — на оси соцветия поочерёдно расположены одиночные сидячие цветки (подорожник, ятрышник);
- початок — ось соцветия утолщена, на ней расположены одиночные сидячие цветки (женские цветки кукурузы, рогоз, калла);
- головка — ось соцветия укорочена и обычно утолщена, на ней расположены одиночные сидячие или на коротких цветоножках цветки (клевер, люцерна);
- корзинка — ось соцветия утолщена и блюдцеобразно расширена, на ней располагаются цветки, первыми из которых зацветают краевые, а последними — центрально расположенные (ромашка, одуванчик, василек и другие сложноцветные).
Простые соцветия могут комбинироваться, образуя сложные соцветия.
Основные типы сложных соцветий:
- метёлка — соцветие с длительно растущей центральной осью, которая ветвится до четвёртого или более высокого порядка (овёс, сирень);
- сложный зонтик — простые зонтики отходят от общей укороченной оси и кажутся выходящими из одного узла (укроп, борщевик, морковь и другие зонтичные);
- сложный колос — на общей оси в очередном порядке располагаются простые колоски (рожь, пшеница, лисохвост и другие злаки).
Семя и плод: строение и значение
Семя — высокоспециализированный орган полового размножения и расселения голосеменных и покрытосеменных растений.
Семя — многоклеточная структура сложного строения, которая развивается из семяпочки (семязачатка) после оплодотворения и содержит зачаток нового растения (зародыш) и запас питательных веществ.
Семя покрытосеменных растений
У покрытосеменных растений формирование семени идёт внутри плода, к стенке которого оно прикреплено семяножкой. На поверхности семени, выпавшего из созревшего плода, на семенной кожуре остаётся рубчик — след от семяножки. Рядом с рубчиком или на нём, в том месте, где при оплодотворении в семязачаток входила пыльцевая трубка, есть крошечное отверстие — пыльцевход, который образуется из микропиле семязачатка. Через него в семя при прорастании поступает вода.
Семена фасоли
Семя цветковых растений состоит из зародыша, эндосперма и семенной кожуры.
Зародыш — зачаток нового растения, состоящий из зародышевого корешка, зародышевого стебелька и семядолей (зародышевых листьев). Из зародышевого корешка впоследствии формируется главный корень растения.
Эндосперм (от др.-греч. endon [э́ндон] — «внутри» и sperma [спе́рма] — «семя») — питательная ткань зародыша. Он образован запасающей паренхимой, содержащей большое количество крахмала, белка или растительных жиров (в зависимости от вида растения). В семени содержатся ферменты, которые активируются при прорастании и осуществляют превращение запасных питательных веществ эндосперма в легко усваиваемую зародышем форму.
Семенная кожура — покровная ткань семени, защищающая его от повреждений и высыхания. Образуется из покровов семязачатка.
Строение семян однодольных растений
Зародыш однодольных имеет одну семядолю (зародышевый лист); питание зародыша обычно осуществляется за счёт хорошо развитого эндосперма.
Строение зерновки пшеницы
Строение семян двудольных растений
Зародыш двудольных растений имеет две крупные мясистые семядоли, в которых находятся запасные питательные вещества. Именно за счёт семядолей и осуществляется питание зародыша во время прорастания семени. Эндосперм в семенах двудольных растений, как правило, слабо развит или совсем отсутствует.
Строение семени фасоли
Плод
Плод — орган размножения покрытосеменных растений, развивающийся из цветка и служащий для защиты и распространения семян.
Плод развивается на месте цветка после оплодотворения и формируется, как правило, из разрастающейся завязи пестика. Иногда в образовании плода принимают участие другие части цветка или цветоноса. В зависимости от этого выделяют две группы плодов — настоящие и ложные. Настоящие плоды формируются только из стенки завязи, а ложные плоды — при участии цветоноса или других частей цветка (например, цветоложа). Плоды также могут срастаться, образуя соплодия.
а | б | в | г | д |
Настоящие (а,б) и ложные (в,г) плоды и соплодие (д)
Cтроение плода
Плод состоит из околоплодника и плодоножки. Околоплодник окружает семя или семена. Околоплодник зрелого плода может быть сухим или сочным.
Строение плода (схема)
Разнообразие плодов
Плоды бывают сухими или сочными, односемянными или многосемянными, вскрывающимися или невскрывающимися.
Сухие плоды при созревании обезвоживаются, клетки околоплодника в них отмирают. Зрелые сочные плоды состоят в основном из живых клеток и сохраняют высокое содержание воды.
Односемянные плоды образуются, если в завязи пестика развивается только один семязачаток, а многосемянные — если развиваются несколько семязачатков.
Семена могут оставаться внутри плода до его разрушения и прорастать в нём: такие плоды называют невскрывающимися. Вскрывающиеся плоды при созревании лопаются, а семена высыпаются и распространяются самостоятельно.
Сухие плоды
- Семянка — односемянный невскрывающийся плод с кожистым околоплодником; между ним и семенем обычно имеется полость. Семянки нередко имеют различные образования для распространения ветром или животными: хохолки, крыловидные выросты, крючочки и шипы. Плоды-семянки характерны для растений семейства Астровые, или Сложноцветные.
- Крылатка — односемянный плод, разновидность семянки с кожистым сухим околоплодником, имеющим плоский волокнистый крыловидный вырост. Форма крылатки способствует распространению семян с помощью ветра. Семя может располагаться как в центре крыла (вяз), так и на краю крыла (ясень), в этом случае крылатка в полёте вращается.
- Жёлудь — односемянный невскрывающийся плод с жёстким кожистым околоплодником, частично или полностью заключённый в плюске. Предполагают, что плюска образуется из сросшихся осей, листьев и прицветников редуцированного соцветия. Плод-жёлудь характерен для представителей семейства Буковые (дуб, бук).
- Орех — односемянный невскрывающийся плод с деревянистым околоплодником, внутри которого помещается одно, редко два, свободно лежащих семени. Орех окружён одним или несколькими прицветниками, образующими обёртку. Плод-орех имеют лещина и фундук (окультуренная лещина).
- Зерновка — односемянный невскрывающийся плод, у которого семенная кожура срастается с кожистым плёнчатым околоплодником. У многих видов злаков зерновка охвачена сухими цветковыми чешуями, играющими важную роль в распространении семян. Плод-зерновка характерен для растений семейства Злаки, или Мятликовые.
- Листовка — разновидность плода с кожистым околоплодником, раскрывающимся вдоль шва при созревании семян. Семена располагаются вдоль брюшного шва. Более обычны многолистовки (многосемянные плоды), но у некоторых видов встречаются однолистовки (односемянные плоды). Плоды этого типа характерны для некоторых представителей семейств Лютиковые (живокость, калужница), Пионовые, Магнолиевые, Толстянковые.
- Коробочка — многосемянный плод, который при созревании лопается или растрескивается и освобождает семена. Плод-коробочку имеют такие растения как мак, лилия, хлопчатник, дурман, орхидеи.
- Боб — многосемянный плод, состоящий из двух длинных тонких створок. Внутри плода содержится небольшое количество семян, расположенных в одну линию. Семена крепятся к брюшному шву коротенькими семяножками. Созревший боб обычно высыхает и раскрывается, из него высыпаются семена. Однако, у некоторых растений боб падает на землю нераскрытым. В ботанике словом «боб» (а не стручок) обозначается плод растений семейства Бобовые.
- Стручок — многосемянный плод, состоящий из двух створок и очень тонкой перегородки, к которой крепятся семена. Стручок вскрывается как по спинному, так и по брюшному шву каждой створки: сначала по швам появляются продольно-кольцевые трещины, а когда створки разделяются, то семена остаются на перегородке. Вскрываются стручки снизу вверх. Если длина стручка превышает его ширину не более, чем в 1,5 раза, то такой стручок называется стручочком. Стручок и стручочек характерны для растений семейства Крестоцветные.
Сухие плоды
а | б | в | г |
д | е | ж | з |
Примеры сухих плодов: а — многолистовка пиона; б — стручки дайкона; в — двукрылатки клёна; г — орехи лещины; д — жёлуди дуба; е — коробочки мака; ж — семянки подсолнечника; з — зерновки пшеницы
Сочные плоды
- Ягода — многосемянный плод, у которого внешняя часть околоплодника тонкая, кожистая, средняя — сочная, а внутренняя — твёрдая, она образует семенную кожуру. Ягода может развиваться как из верхней завязи (томат, паслён), так и из нижней (крыжовник, смородина); в последнем случае она несёт на верхушке высохший околоцветник. Плод-ягода характерен для многих семейств (Паслёновые, Вересковые и др.).
- Тыквина — многосемянный плод с сочным внутренним слоем, мясистым средним и твёрдым наружным. Может достигать довольно больших размеров, наружный слой иногда сплошь мясистый (огурец, дыня, арбуз), иногда деревянистый (тыква). Плод-тыквина характерен для растений семейства Тыквенные.
- Гесперидий (от лат. hesperidium [геспери́диум] — золотой плод из сада Гесперид — персонажей древнегреческой мифологии), или померанец, — невскрывающийся многосемянный плод, характерный для цитрусовых (лимон, апельсин, померанец) из семейства Рутовые. Наружный слой околоплодника тонкий, кожистый и содержит множество желёзок, наполненных эфирными маслами, средний слой белый, губчатый, а внутренний состоит из множества сокосодержащих мешочков.
- Яблоко — многосемянный невскрывающийся ложный плод-многолистовка, погружённая в мякоть расширенного цветоложа — гипантия (от др.-греч. hypo [ги́по] — «внизу, снизу» и anthos [а́нтос] — «цветок»). Плод-яблоко характерен для растений подсемейства Яблоневые семейства Розоцветные (яблоня, груша, айва). Мелкие плоды, образовавшиеся из многочисленных цветков, обычно собранных в соцветия, имеют название яблочко (рябина, боярышник, арония).
- Костянка — как правило, сочный плод с тонким кожистым внешним слоем, мясистым средним и одревесневшим внутренним. Внутренний слой образует твёрдую каменистую или кожистую косточку, в которой помещается семя. Плод-костянка развивается у представителей семейства Розоцветные (вишня, слива, персик, абрикос). Известны также сухие костянки с кожистым (грецкий орех) или волокнистым (кокосовая пальма) средним слоем околоплодника.
- Многокостянка — плод, состоящий из двух или многих плодиков-костянок (растения из семейства Розоцветные: малина, ежевика, морошка, костяника).
Сочные плоды
Распространение плодов и семян
Плоды и семена являются генеративными органами растений. Однако они служат не только для размножения.
Функции плодов и семян:
- переживание неблагоприятного периода в состоянии покоя семян после созревания;
- защита и питание зародыша;
- привлечение животных;
- расселение.
Способы распространения семян
Существует несколько способов распространения плодов и семян.
С помощью ветра
Плоды и семена, распространяющиеся потоками воздушных масс, мелкие, лёгкие и обычно снабжены приспособлениями для полёта — крылышками или парашютиками. Эти структуры позволяют им дольше находиться в воздухе и перелетать на большие расстояния. Иногда крылышко бывает изогнуто таким образом, что плод или семя вращается во время полёта и, приземляясь, ввинчивается в грунт.
а | б |
Плоды, распространяемые с помощью ветра: а — семянка одуванчика; б — часть двукрылатки клёна
С помощью воды
У растений, обитающих в водоёмах или по их берегам (кувшинок, стрелолистов, частух, рдестов), плоды и семена обычно распространяются по воде. Они имеют несмачиваемую поверхность и не тонут благодаря имеющимся выростам или внутренним воздушным полостям. У лотоса и чилима (водяного ореха) созревшие семена, плавая по поверхности, распространяются по всему водоёму, со временем набухают, становятся тяжелее воды и опускаются на дно, где перезимовывают, а весной прорастают. У некоторых растений (стрелолиста, ольхи, осоки, веха) плоды могут плавать в течение многих дней или даже месяцев, пока волны не прибьют их к берегу. Там семена прорастают.
Орехи кокосовой пальмы, переносимые океаническими течениями, путешествуют на огромные расстояния в солёной воде и не теряют всхожести.
а | б |
Плоды и семена, распространяемые с помощью воды: а — проросток кокосовой пальмы; б — коробочки лотоса с созревшими семенами
С помощью животных
Некоторые плоды и семена имеют выросты в форме шипиков, крючочков и прицепок, другие бывают покрыты слоем слизи, образуемой при разложении плода. Они способны прицепляться к шерсти зверей или перьям птиц и путешествовать вместе с животным достаточно долго, пока не разрушатся прицепки или не начнётся линька животного.
Сочные плоды (ягоды, костянки) поедают птицы, при этом внешняя часть плода переваривается в пищеварительном тракте, а семена, обладающие устойчивой к пищеварительным ферментам оболочкой, сохраняют жизнеспособность. Они выделяются и попадают в почву вместе с экскрементами, которые служат удобрением для будущего растения. Более того, у некоторых растений семена не способны к прорастанию, если они не прошли через пищеварительный тракт птиц.
Животные могут поедать только мякоть плодов, а семена при этом разбрасывать, иногда на довольно большие расстояния. Некоторые звери и птицы переносят плоды в подходящее место и только там поедают их, оставляя на этом месте семена.
Распространителями семян могут быть и насекомые. Мелкие плоды и семена многих растений, особенно в тропических лесах, переносят муравьи. Например, муравьи перетаскивают семена трав с сочными придатками-выростами. Поедая только эти сочные части, муравьи оставляют неповреждённые семена в муравейнике или выносят за его пределы и бросают неподалёку. Существуют растения, местообитания которых привязаны к муравейникам, а иногда и к определённому виду муравьёв.
а | б | в | г | д |
Плоды и семена, распространяемые животными: а — плоды лопуха (репейника); б — семянки череды; в — плоды шиповника; г — костянки дикой вишни; д — семя чистотела
Саморазбрасывание
Разбрасывание семян самим растением происходит при резком вскрытии плодов. У таких растений при созревании плода внутри возникает механическое напряжение, и небольшой толчок приводит к растрескиванию околоплодника.
У сухих плодов, например у недотроги и караганы, створки плода при этом сворачиваются, разбрасывая семена в разные стороны. Такие растения называют баллистами (от лат. ballista [баллиста] — «баллиста, машина для метания»).
Примером сочного плода, разбрасывающего семена, является бешеный огурец. В мякоти зрелых плодов этого растения за счёт процессов брожения образуется много газов. Семена располагаются в полужидкой мякоти, насыщенной пузырьками газа и находящейся под давлением. Если до такого плода дотронуться, то он лопается, и струя жидкости, содержащей семена, вылетает на несколько метров.
а | б |
Растения, разбрасывающие семена: а — недотрога обыкновенная; б — бешеный огурец