Опыление.

Для оплодотворения семяпочки в пестике необходимо попадание пыльцы на рыльце пестика. Процесс переноса созревшей пыльцы из пыльника на рыльце пестика (или пыльцевход семяпочки у голосемянных) называется опылением.

Опыление

Самоопыление: перенос пыльцы с тычинки на пестик того же цветка

Перекрестное: перенос пыльцы с тычинки одного цветка на пестик другого цветка

Ветроопыление

Насекомоопыление

Искусственное опыление

Опыление

Самоопыление: перенос пыльцы с тычинки на пестик того же цветка

Перекрестное: перенос пыльцы с тычинки одного цветка на пестик другого цветка

Ветроопыление

Насекомоопыление

Искусственное опыление

Опыление

Самоопыление: перенос пыльцы с тычинки на пестик того же цветка

Перекрестное: перенос пыльцы с тычинки одного цветка на пестик другого цветка

Ветроопыление

Насекомоопыление

Искусственное опыление

Различают два типа опыления: перекрестное и самоопыление.

Самоопыление (автогамия) происходит только в обоеполых цветках некоторых растений (бобовые, орхидеи, пшеница, ячмень, душистая фиалка, томат и др.). Ч.Дарвин считал самоопыление вынужденным, из-за отсутствия условий для перекрестного опыления. Многие виды в зависимости от условий способны менять типы опыления (фиалка, кислица, недотрога, копытень), образуя два типа цветков: невзрачные, нераскрывающиеся – самоопыляющиеся и нормальные – насекомоопыляемые.

При самоопылении не происходит перекомбинации генов, что ведет к вырождению вида в процессе эволюции, но широко используется в селекции растений для получения чистых линий сортов растений.

Перекрестное опыление соответствует большинству высших растений и является прогрессивным явлением в эволюции растений.

Перекрестное опыление у растений совершается преимущественно при помощи ветра или насекомых (в тропических областях переносчиками пыльцы могут быть птицы – колибри, миниатюрные обезьяны и белки, а у водных высших растений – вода). Ученые считают, что первичные цветковые все были насекомоопыляемые и имели обоеполые цветки. Ветроопыление возникло значительно позднее и сопровождалось редукцией (упрощением) околоцветника.

Ветроопыляемые (анемофильные) растения составляют около 10-15% от всех перекрестноопыляемых. К ним относятся все хвойные, береза, тополь, вяз, дуб, лещина, бук, рожь, кукуруза, конопля и др. При опылении ветром невозможен направленный перенос пыльцы, поэтому успех зависит от состояния воздушной среды, значительного количества растений, особенностей строения цветков и времени опыления.

Листопадные деревья цветут: до распускания листьев (они препятствуют разносу пыльцы) – ясень, вяз, ольха, осина; одновременно с распусканием листьев – береза, дуб, бук.

Цветки ветроопыляемых растений имеют ряд морфологических особенностей: околоцветник мелкий, невзрачный или совсем отсутствует (голые цветки). Мелкие цветки собраны в соцветия на концах побегов. Пыльники (часто качающиеся) на длинных

тычиночных нитях; пестики, для лучшего улавливания пыльцы, имеют крупные перистые рыльца; образование огромного количества мелкой, гладкой, сухой пыльцы (одна сережка березы образует до 5,5 млн. пылинок, а у клена – до 50 млн.), большая часть которой бесплодно погибает.

У некоторых злаков (рожь, пырей, костер) наблюдается «взрывное цветение», когда в течение нескольких минут раскрываются цветки и выбрасывают в воздух огромное количество пыльцы (растения так реагируют на резкое понижение температуры на 1-3ºC). С экологической точки зрения, лишняя пыльца не пропадает даром, а служит пищей для многих беспозвоночных. Иногда пыльца может вызывать аллергию (бурная патологическая иммунная реакция) у человека, проявляющаяся в виде головной боли, сильного насморка, повышенной температуры, головокружения. Чаще люди реагируют на цветение полыни, тимофеевки, мятлика, овсяницы, но особенно сильно на пыльцу амброзии полыннолистной.

Насекомоопыляемые (энтомофильные) растения. В настоящее время энтомофилия – наиболее распространенный способ опыления. Основные переносчики пыльцы – мухи, бабочки, пчелы, шмели, осы, жуки посещают цветки в поисках пищи и невольно переносят пыльцу с одного цветка на другой.

Насекомоопыляемые растения имеют ряд приспособлений для привлечения насекомых: цветки вырабатывают нектар (в глубине цветка на цветоложе, завязи, чашелистиках, лепестках располагаются специальные железы – нектарники, вырабатывающие нектар, состоящий из растворов сахаров, ароматических веществ, спиртов и ферментов), служащий пищей насекомым; венчик чаще всего крупный, яркий (тюльпан, мак, лилия, колокольчик, ирис), а мелкие цветки собраны в крупные соцветия (сложноцветные, зонтичные), в которых различные цветки резко выделяются контрастностью окрасок ( в корзинке краевые бесполые цветки более яркие, а двуполые с нектаром – другой, контрастной окраски; у медуницы неясной неопыленные цветки отличаются по цвету от опыленных) .

Наличие на лепестках различных пятен, полосок, точек служит ориентиром для насекомых. Они указывают направление к нектарникам, кроме того, у многих растений нектарники имеют метки, видимые в диапазоне ультрафиолетовых лучей (цветное зрение насекомых резко отличается от нашего), которые воспринимаются насекомыми.

Лучше цвета насекомые усваивают запахи, даже на очень большом расстоянии. Насекомые ориентируются по запаху при разыскивании нужных цветков. Каждому виду растений свойствен свой специфический запах. Приятные цветочные, медовые запахи (липа, яблоня, фиалка, ландыш) привлекают пчел, шмелей и бабочек, а резкие неприятные запахи (боярышник, крушина, бузина, спирея) могут привлечь только мух, ос и жуков. Некоторые тропические растения (стапелия, кирказон, раффлезия) выделяют зловонный запах гниющего мяса для привлечения падальных мух.

Пыльца у насекомоопыляемых растений крупная, с шипиками, выростами на поверхности, часто клейкая и содержит большое количество питательных веществ, поэтому большинство пыльцы, служащей ценным источником пищи для многих насекомых (кроме бабочек), обречено на поедание, но оставшейся части вполне достаточно для опыления.

Насекомоопыление основано на взаимной выгоде (протокооперация) цветковых растений и насекомых. У одних растений нет строгой специализации к опылению определенными насекомыми, их цветки посещают различные насекомые. У других возникает сложная зависимость (мутуализм). Так строение цветков некоторых орхидей соответствует строению тела определенного опылителя. Строение цветков шалфея, борца, клевера приспособлено к опылению только шмелями, а нектар гвоздичных могут достать только бабочки с длинным хоботком.

Удивительно, но и среди растений встречается такое явление как мимикрия (сходство в форме и окраске с другими растениями или животными). Цветки некоторых орхидей, не вырабатывающие нектара, очень похожи на цветки колокольчиков и даже на самок ос (раскраской, размером и запахом), привлекая тем самым самцов, которые и переносят пыльцу с цветка на цветок.

Особенности ветро- и насекомоопыляемых растений

Ветроопыляемые	Насекомоопыляемые
- Растут большими группами; - околоцветника нет или он мелкий, невзрачный; - цветки собраны в соцветия на концах побегов; - много мелкой, сухой, легкой, с гладкой поверхностью пыльцы; - цветки без запаха и не выделяют нектар; - цветут рано весной до или в момент распускания листьев.	-Крупные одиночные или мелкие, но собранные в крупные соцветия, цветки; - околоцветник яркий; - цветки ароматные, выделяют нектар; - много крупной, липкой пыльцы с шипиками и выростами на поверхности; - цветут после распускания листьев и часто ( в соцветиях) длительное время.

Искусственное опыление используется для выведения новых сортов растений, повышения урожая некоторых сельскохозяйственных культур, для получения семян у оранжерейных растений, для которых нет естественных опылителей; при неблагоприятных погодных условиях.

При выведении новых сортов, перед опылением у растений одного сорта удаляют незрелые тычинки, и цветки закрывают марлевыми мешочками для предотвращения опыления насекомыми. В период массового цветения пыльцу другого сорта переносят (с помощью кисточек и др. приспособлений) на рыльца первого сорта. Для преодоления, в некоторых случаях, непрорастаемости чужой пыльцы на пестике используют специальные вещества (фитогормоны) или, с помощью хирургической операции, пыльцу помещают сразу же в завязь.

При отдаленной гибридизации (скрещивание растений разных видов и даже родов) для преодоления стерильности (бесплодия) используют полиплоидию (кратное увеличение числа хромосом: 2n – 4n – 8n – 16n – 32n и т.д.), предложенную впервые Г.Д.Карпеченко при получении гибрида между капустой и редькой – рафанобрассики. Вскоре был получен замечательный гибрид ржи и твердой пшеницы – тритикале, дающий высокие урожаи.

Махровость. У некоторых цветков тычинки или пестики (полностью или частично) превращаются в лепестковидные органы (доказательство листовой природы генеративных органов цветка). Такие цветки называются махровыми. Махровость сильно распространена среди сложноцветных (георгин, маргаритки, астры, хризантемы и др.), розоцветных (роза, миндаль, персик), лилейных (тюльпан), гвоздичных (гвоздика). Махровые цветки, привлекая насекомых, семян не дают, а дают семена простые цветки в соцветии.