Лабораторная работа № 6

ГЕНЕРАТИВНЫЕ ОРГАНЫ ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ.

РАЗМНОЖЕНИЕ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТЕНИЙ.

ЦВЕТОК. СОЦВЕТИЯ

Цель работы:

изучить разнообразие околоцветников по типу симметрии и срастания, форме, числу членов.

изучить различные типы соцветий, объяснить их эволюционную и биологическую роль;

ознакомиться со строением простых и сложных соцветий; научиться распознавать типы соцветий.

Задачи:

1) провести морфологический анализ различных типов соцветий с помощью гербарных образцов и живых объектов;

2) изучить особенности строения цветков энтомофильных и анемофильных растений.

3) рассмотреть околоцветники различных растений и охарактеризовать их.

Материалы и оборудование: гербарий с различными типами соцветий, живые цветы и соцветия, препаровальные иглы, бинокулярные и ручные лупы.

Теоретическая часть

Репродуктивные, или генеративные, органы растений предназначены для полового или собственного бесполого размножения. У покрытосеменных к ним относят цветок и его производные семя и плод.

Цветок – укороченный и ограниченный в росте побег; генеративный орган полового размножения. Цветок – это высокоспециализированный орган полового и бесполого размножения покрытосеменных растений. В цветках происходят процессы опыления, оплодотворения, образования плода и семени. Абсолютное большинство цветковых растений имеют обоеполые цветки. Цветок состоит из следующих частей: цветоножка, цветоложе, околоцветник, андроцей и гинецей.

Рис. 1. Строение цветка: А, Б – схемы строения цветка: 

1 – цветоложе; 2 –  чашелистики; 3 – лепестки; 4 – тычинки; 5 – пестик

Цветоножка – часть стебля под цветком. Она представляет собой междоузлие под цветком и соединяет его со стеблем. Цветки, не имеющие цветоножек, называют сидячими. На цветоножке могут располагаться листочки, называемые прицветниками.

Цветоложе – верхняя расширенная часть цветоножки, служит для прикрепления всех остальных частей цветка. Чаще всего оно плоское, реже выпуклое (лютик, малина) или вогнутое.

Околоцветник состоит из чашечки и венчика – это по покровы цветка. Он защищает собственно цветок (тычинки и пестики) от внешних неблагоприятных воздействий и привлекает насекомых-опылителей. Околоцветник бывает простым (гомохламидным) и двойным (гетерохламидным). Двойной околоцветник дифференцирован на чашечку и венчик.

Простой околоцветник состоит из одинаковых листочков и характерен для представителей однодольных растений и некоторых двудольных (например ветрениц, купальницы). Он образован только чашечкой (ожика, крапива, щавель, мужские цветки дуба, вяз) или только венчиком (тюльпан, лилия, ландыш, пролеска).

Двойной околоцветник состоит из чашечки и венчика (яблоня, гравилат, чубушник, сирень).

Венчик сложен из свободных или сросшихся окрашенных в разные цвета лепестков. Он имеет разнообразную окраску и по размерам обычно значительно превосходит чашечку. Состоит из лепестков. У некоторых растений (гвоздика, мыльнянка) верхняя, расширенная, часть лепестка называется пластинкой, или отгибом, нижняя, суженная, – ноготком. Лепестки венчика могут быть одинаковыми или различаться между собой. У многих растений венчик является сросшимся. При этом различают трубку венчика и отгиб, который обычно заканчивается зубцами или лопастями. Место перехода трубки в отгиб называется зевом.

Чашечка состоит из зеленых свободных или сросшихся чашелистиков. Она в основном выполняет защитную функцию, состоит из чашелистиков, окрашенных обычно в зеленый цвет. Чашелистики могут быть свободными или сросшимися (как у бобовых) и образуют спайную или колокольчатую чашечку, на верхушке которой находятся зубцы. В некоторых группах чашечка редуцируется (зонтичные) или видоизменяется в волоски, щетинки (сложноцветные).

Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника, редко образуются сидячие пыльники без тычиночной нити (магнолия) или пыльники недоразвиты. В пыльниках формируется пыльца, служащая для опыления.

Пестик образуется в результате срастания одного или нескольких плодолистиков. В каждом пестике выделяются завязь, столбик и рыльце.

Завязь – это нижняя расширенная часть пестика. Рыльце пестика приспособлено для улавливания и удержания пыльцы.  Внутри завязи образуются  семязачатки  (семяпочки). 

Прицветники – кроющие листья, в пазухах которых находится цветок.  

Цветонос – часть стебля, несущая соцветие.

Сидячий  цветок не имеет цветоножки (цветки в головках некоторых клеверов, в корзинках астровых).

Беспокровные (голые) цветки (ива, ясень, тополь) не имеют  околоцветника.

Нектарники – особые железки, выделяющие сахаристую жидкость – нектар.

Цветение – вскрывание пыльников и функционирование рылец пестиков.

Части цветка (околоцветник, тычинки, пестики) могут располагаться на цветоложе по спирали (спиральное расположение) или кругу (циклическое расположение). Иногда может быть смешанное (гемициклическое) расположение, когда, например, части околоцветника располагаются по кругу, а тычинки и пестики – по спирали.

Для некоторых групп ветроопыляемых растений характерны раздельнополые цветки, состоящие из одних тычинок (мужские, или тычиночные) или из одних пестиков (женские, или пестичные). Такие цветки обычно имеют редуцированный околоцветник или лишены его. Раздельнополые цветки могут развиваться на одной и той же особи. В этом случае растение называется однодомным (огурец, тыква). Если цветки образуются на разных особях, растения называют двудомными (тополь, облепиха).

В зависимости от симметрии различают цветки актиноморфные (правильные, многосторонне симметричные), билатерально-симметричные (с двумя осями симметрии), зигоморфные (с одной осью симметрии) и асимметричные. Симметрия цветка определяется в основном структурой околоцветника.

Гинецей – это совокупность плодолистиков, образующих один или несколько пестиков. Гинецей, состоящий из свободных плодолистиков, каждый из которых образует пестик, называется апокарпным. Такой тип гинецея характерен для примитивных цветковых (лютиковые, бобовые).

Рис. 20. Основные типы гинецея: 1 – апокарпный; 2 – синкарпный;

3 – паракарпный; 4 – лизикарпный

Если плодолистики срастаются между собой, то такой гинецей называется ценокарпным. В зависимости от способа срастания плодолистиков выделяют три типа ценокарпного гинецея:

- синкарпный гинецей – образуется в результате срастания замкнутых плодолистиков своими боковыми поверхностями (белладонна);

- паракарпный гинецей – возникает в процессе размыкания отдельных плодолистиков и срастания их краями (крыжовник),

- лизикарпный гинецей – образуется в результате разрушения боковых стенок синкарпного гинецея.

Количество плодолистиков, образовавших ценокарпный гинецей, можно определить по числу столбиков на одной завязи, количеству лопастей рыльца, числу гнезд завязи.

Пестик дифференцируется на завязь, стилодий (оттянутая верхушка плодолистика) и рыльце. Сросшиеся стилодии нескольких плодолистиков называют столбиком. В зависимости от типа цветоложа завязь может занимать разное положение по отношению к другим органам цветка.

Верхняя завязь не срастается с околоцветником, свободно располагается на цветоложе, а части околоцветника и тычинки прикрепляются под ней. Цветок в этом случае называют подпестичным. Нижняя завязь полностью срастается с вогнутым цветоложем, основанием частей околоцветника и тычинок. Она находится как бы под околоцветником и тычинками. Цветок, обладающий нижней завязью, называют надпестичным. Полунижняя, или средняя, завязь частично срастается с цветоложем и чашечкой.

Рис. 21. Положение завязи в цветке (по: Жуковский, 1949):

а, б – верхняя; в – нижняя; г – полунижняя

Внутри завязи располагаются семязачатки, число которых может варьироваться от одного до нескольких миллионов. Семязачаток – многоклеточное образование семенных растений, из которого развивается семя.

Семязачаток состоит из нуцеллуса (мегаспорангия), окруженного одним или двумя интегументами (покровами), которые на верхушке не смыкаются, образуя узкий канал – микропиле. Через него пыльцевая трубка проникает к зародышевому мешку. Основание нуцеллуса, от которого отходят интегументы, называется халазой. Семязачаток прикрепляется к плаценте с помощью фуникулюса (семяножки). Место прикрепления семязачатка к семяножке называют рубчиком.

Семязачаток возникает на плаценте в виде небольшого бугорка. После достижения определенной величины у его основания возникают интегументы в виде одного–двух кольцевых валиков, а в апексе семязачатка вычленяются одна или несколько археспориальных клеток.

Далее одна из археспориальных клеток (материнская клетка мегаспор) делится путем мейоза и образует 4 гаплоидные мегаспоры. Этот процесс носит название мегаспорогенеза. Дальнейшее развитие обычно получает только одна (чаще нижняя) мегаспора, которая дает начало женскому гаметофиту (зародышевому мешку), а три другие мегаспоры дегенерируют. При этом в мегаспоре трижды происходит митоз. Образуется 8 свободных ядер, по три из которых окружаются собственной протоплазмой на верхнем и нижнем концах зародышевого мешка и образуют клетки, одетые сначала лишь мембраной, а позднее и тонкой оболочкой (рис. 22). Три верхние клетки называют яйцевым аппаратом. Средняя из них становится яйцеклеткой, две других – синергидами. Три клетки, расположенные на халазальном полюсе, носят название антипод. Два ядра, оставшихся в центральной части зародышевого мешка, называют полярными. До или после проникновения пыльцевой трубки в зародышевый мешок они сливаются во вторичное (диплоидное) ядро.