Тема 8. Плод и семя.

1) Плод – часть репродуктивной сферы цветковых растений, заключающий единицы размножения – семена. Развивается после оплодотворения или апомиксиса из разросшегося и видоизмененного пестика. В околоплоднике (перикарпии) различают три слоя: 1) наружный (экзокарпий), 2) средний (мезокарпий), 3) внутренний (эндокарпий). Например, у персика РИС! экзокарпий – опушенная кожица, мезокарпий – съедобная мякоть, эндокарпий – твердая косточка из склереидов; у апельсина экзокарпий – оранжевый железистый слой флаведо, мезокарпий – беловатый рыхлый слой альведо, эндокарпий – соковые мешочки (то, что едим).

В зависимости от происхождения различают плоды: 1) истинные (в их образовании принимают участие стенки завязи), 2) ложные в их образовании принимают участие, кроме завязи, цветоложе, околоцветник, иногда – тычинки цветка.

Плоды могут быть РИС! одиночными (образуются у растений, цветки которых имеют один пестик) и сборными (сложными; образуются у растений, цветки которых имеют несколько свободных пестиков). Плоды, образующиеся из ценокарпного гинецея, разделяются продольными перегородками, РИС! соответствующими перегородкам завязи сложного пестика – членистые плоды.

В зависимости от консистенции всей стенки плода или ее отдельных зон различают плоды: РИС! 1) сочные - в зрелом состоянии часть перикарпия состоит из паренхимных клеток, богатых клеточным соком (сочная мякоть); 2) сухие - при созревании имеют высыхающий, кожистый, деревянистый или пленчатый околоплодник (перикарп) (многосемянный – раскрывающийся, односемянный – нераскрывающийся).

2) Семя – единица воспроизведения, расселения и переживания неблагоприятных условий. РИС! Семя содержит зародыш и питательную запасающую ткань (эндосперм или перисперм), окруженные плотным покровом – семенной кожурой. Семена присоединены к плоду при помощи семяножки – фуникулуса.

Развитие семени начинается с того, что оплодотворенная яйцеклетка – зигота вытягивается в длину и делится поперек на две клетки. Одна из клеток многократно делится митозом, образуя зародыш. Зародыш, образующийся от слияния яйцеклетки и спермия, диплоиден. Вторая клетка образует подвесок=суспензор, который содействует питанию зародыша, погружая его в эндосперм.

Зародыш зрелого семени состоит из зародышевых корешка и стебелька. РИС ТОТ ЖЕ! К верхней части стебелька прикрепляются семядоли. При прорастании семян двудольных покрытосеменных растений стебелек вытягивается так, что выносит семядоли над поверхностью почвы, у однодольных семядоля остается в почве. Семядоли – первые листья растения. Часть стебелька, располагающаяся ниже семядолей, - гипокотиль, РИС ТОТ ЖЕ! выше – эпикотиль. Верхушка стебелька завершается почечкой (плюмулой) – зачаток главного побега будущего растения.

Эндосперм у голосеменных растений образуется из тканей семязачатка (женского гаметофита), поэтому диплоидный. У покрытосеменных растений эндосперм образуется в результате слияния вторичного диплоидного ядра зародышевого мешка со спермием, поэтому триплоидный. В процессе развития зародыша в семязачатке нуцеллус постепенно разрушается, а эндосперм расходуется. Но у некоторых покрытосеменных нуцеллус частично сохраняется, превращаясь в питательную ткань, аналогичную эндосперму, - перисперм.

Семенная кожура образуется за счет интегументов семязачатка. Особенности семенной кожуры у разных видов растений связаны со способами распространения и прорастания семян (у некоторых – она склерифицирована, у некоторых – тонкая пленка и т.д.). На поверхности семени имеется рубчик – след от места прикрепления семени к фуникулусу. Углубление в семенной кожуре – остаток микропиле семязачатка. При прорастании семени через него выходит корешок. На семенной кожуре также есть особое утолщение – ребро=шов семени. Шов образуется в месте слияния интегумента и фуникулуса.

Протоплазма клеток в зрелом семени максимально обезвожена, что делает ее устойчивой к воздействию низких и высоких температур. В связи с этим семенные растения приобрели преимущества в борьбе за существование в процессе эволюции. Биологические преимущества семенного размножения: РИС!

1) Половой процесс происходит независимо от наличия капельно-жидкой воды, в отличие от других таксонов. Благодаря этому оказалось возможным скрытое расположение яйцеклетки (защищена покровами семязачатка).

2) Половые органы формируются не у поверхности земли, как у споровых растений, а высоко над землей. Это дает больше возможности для рассеивания.

3) Формирование зародыша заканчивается на материнском растении, за счет его питательных веществ и под его защитой.

4) Семя содержит запас питательных веществ, обеспечивающих первые этапы жизни зародыша вне материнского растения.

5) Зародыш находится в состоянии покоя и защищен покровами семени.

3) Распространение плодов и семян. Плоды и семена в процессе эволюции растений выработали приспособления для их распространения. В начале 20 века шведский ботаник Р. Сернандер дал любым частям растений, с помощью которых они способны расселяться, название – диаспора. В качестве диаспор могут выступать споры, семена, плоды, соплодия, части вегетативного тела и даже целые растения. Выделяют два пути распространения диаспор: 1) механизмы, выработанные в процессе эволюции самим растением – автохория, 2) с помощью внешних агентов – ветра, воды, животных, человека и т.д. – аллохория.

Приспособления автохоров:

- механохоры: плоды вскрываются по гнездам или створкам (семена высыпаются; тюльпан, фиалка трехцветная), или активно разбрасывают семена благодаря приспособлениям, в основе которых лежит повышенное осмотическое давление РИС! (недотрога обыкновенная, РИС! экбалиум пружинистый (бешеный огурец), или могут «отползать» упавшие на землю плоды вследствие гигроскопических движений зубцов сохраняющейся у плода чашечки (некоторые клеверы);

- барохоры – растения с тяжелыми плодами и семенами; осыпаясь, семена остаются около растения (РИС ТОТ ЖЕ! дуб черешчатый, конский каштан);

- геокарпные растения – плоды в процессе развития внедряются в почву и там созревают (арахис подземноплодный).

Приспособления аллохоров:

- анемохория – семена переносятся ветром. Для этого имеются приспособления РИС! у плодов - летучки (одуванчик), крылатки (ясень обыкновенный, клен платанолистный, липа); приспособления у семян – опушение семян у тополя (тополиный пух), перемещение отмершего растения под порывами ветра – перекати-поле (качим развесистый);

- гидрохория – РИС! с помощью воды; плоды имеют малопроницаемый для воды экзокарпий, волокнистый легкий мезокарпий, или воздухоносные полости, поддерживающие плод на плаву (кокосовая пальма, частуха подорожниковая, вех ядовитый);

- зоохория – РИС! с помощью животных; приспособления: прицепки, крючки, шипы, клейкая поверхность (лопух) или железистое опушение;

- эндозоохория – РИС! млекопитающие, птицы и насекомые поедают их и выделяют вместе с испражнениями (толокнянка);

- растения-мирмекохоры – плоды и семена имеют мясистые сладкие или маслянистые придатки и разносятся муравьями РИС! (наиболее часто – растений из группы подснежников);

- антропохория – связана с деятельностью человека (сорные растения, растения мусорые, а также культурные растения, занимающие огромные площади возделываемых земель во всем мире).