Лекция. Общая характеристика цветка.

1. Общее определение, строение и функции цветка.

Цветок – репродуктивная структура покрытосеменных растений. Орган семенного размножения.

Вопрос о цветке имеет большое значение:

а) практическое (с/х);

б) эстетическое;

в) эволюционное.

«Цветок – улыбка природы».

Цветок имеет стеблевые и листовые части. Стеблевые: цветоножка и цветоложе. На цветоложе расположены листовые по происхождению части: покровы цветка (околоцветник) и главные части цветка (пестик (гинецей) и тычинки (андроцей)). В цветке происходят процессы образования микроспор (микроспорогенез) и мегаспор (мегаспорогенез), затем формируются мужские (микрогаметогенез) и женские (мегагаметогенез) гаметы, происходит опыление и оплодотворение, после чего, в конечном итоге, формируется плод с семенами.

Определения цветка.

Биологическое: Цветок – это орган семенного размножения покрытосеменных растений.

Морфологическое: Цветок - это укороченный, неразветвлённый метаморфизированный спороносный побег, обладающий ограниченным ростом и приспособленный для семенного размножения. (Это определение отражает происхождение цветка, согласно эвантово-стробилярной гипотезе.)

Функции цветка:

1) опыление;

2) оплодотворение;

3) формирование плодов и семян.

Околоцветник – наружные покровы цветка. Чаще всего хорошо видно его подразделение на 2 круга: чашечку и венчик. Такой околоцветник называется двойным (гетерохламидным). Если в околоцветнике имеется только один круг листочков (только чашечка или только венчик), то такой околоцветник называют простой чашечковидный (конопля, крапива) или простой венчиковидный (тюльпан, лилия, ландыш) (гаплохламидные или монохламидные цветки). Если в простом околоцветнике многочисленные листочки расположены по спирали на выпуклом цветоложе, то такой околоцветник называют гомохламидным. Бывают цветки без околоцветника или с очень сильно редуцированным околоцветником. Такие цветки называются голыми (беспокровными, ахламидными) (например, ива).

Чашечка – состоит из чашелистиков и образует наружный круг околоцветника. Она имеет листовое происхождение. Доказано, что чашечка образовалась из приближенных к цветку вегетативных листьев. Доказательства: 1) зелёный цвет (способна к фотосинтезу); 2) число и тип проводящих пучков в чашелистиках такое же, как и в вегетативных листьях. Чашечка формируется раньше других частей цветка, поэтому её основные функции: 1) защитная (защищает внутренние части цветка);

2) после раскрывания цветка чашелистики являются опорой для лепестков;

3) фотосинтез (вещества, образующиеся при фотосинтезе способствуют лучшему питанию развивающегося цветка);

4) после отцветания и образования плодов у некоторых растений чашечка остаётся при плоде и может способствовать его распространению (например, физалис).

Венчик – совокупность лепестков околоцветника. Согласно современной точке зрения (эвантово-стробилярной гипотезе), лепестки представляют собой видоизменённые листья, стерильные микроспорофиллы (у которых редуцированы микроспорангии). Доказательством служат: 1) наличие переходов между тычинками и лепестками в цветках пиона, кувшинки; 2) появление махровых цветков у растений с многочисленными тычинками (используется в селекции, например, шиповник роза).

Венчик бывает спайнолепестным (вьюнок (подразделяется на трубку и отгиб венчика) и раздельнолепестным (вишня (лепесток имеет ноготок и пластинку)). Венчик обычно ярко окрашен.

Функции венчика:

1) защитная;

2) привлечение опылителей (главная!);

3) физиологическая роль (вырабатывает некоторые физиологически активные вещества).

Т.о., не принимая прямого участия в семенном размножении, околоцветник способствует успешному опылению цветка (вспомогательная структура).

Основные закономерности строения и эволюции цветка.

1. Так как цветок представляет собой видоизменённый побег, то он должен обладать определённым листорасположением. У большинства цветков мутовчатое расположение частей цветка (кругами), реже, у более примитивных цветков встречается спиральное расположение.

В зависимости от расположения листовых частей цветка на цветоложе различают 3 типа цветков: 1) ациклические (спиральные) – все части цветка расположены на выпуклом цветоложе по спирали и часто в большом количестве. Это исходный, первичный тип цветка. Встречается у примитивных, древних семейств, таких как магнолиевые, а также в таких древних семействах как лютиковые, кувшинковые, отчасти розоцветные.

2) гемициклические (полуспиральные) - цветки, у которых наружные части цветка располагаются мутовчато (кругами), а внутренние (многочисленные тычинки и пестики) – по спирали на выпуклом цветоложе. Такие цветки у лютика, лапчатки, шиповника и др. Как правило, это тоже древний тип цветка.

3) циклические (круговые) - цветки, все части которых расположены кругами (мутовчато). Обычно в цветке имеется 4 круга (тетрациклические цветки): чашечка, венчик, тычинки, пестик, но бывает и 5 (пентациклические цветки) –имеют 2 круга тычинок.

Циклические цветки имеют большинство растений.

Эволюция шла от ациклических через гемициклические к циклическим цветкам.

2. Симметрия цветка. По типу симметрии различают следующие виды цветков:

1) актиноморфные (правильные) – через цветок можно провести несколько плоскостей симметрии (такие цветки у большинства растений).

Разновидностью актиноморфных цветков являются билатеральные цветки крестоцветных, через которые можно провести только 2 оси симметрии.

2) зигоморфные (неправильные) цветки – через цветок можно провести лишь одну ось симметрии (такие цветки обычно специализированы и встречаются у губоцветных, орхидных и др.).

3) асимметричные цветки - нельзя провести ни одной плоскости симметрии (такие цветки встречаются редко, например, канна).

Эволюция шла от актиноморфных к зигоморфным цветкам при специализации и адаптивной эволюции последних к разным видам опылителей.

3. Количество частей цветка.

1) Цветки с большим количеством однотипных частей называются полимерными (∞). Такие цветки характерны для более древних семейств (магнолиевые, лютиковые, пионовые).

2) Цветки со строго определённым ограниченным и const числом частей цветка называются олигомерными (n). Такие цветки характерны для более эволюционно продвинутых семейств, число частей цветка у них обычно невелико (например, 5 чашелистиков, 5 лепестков, 5 тычинок и 1 пестик).

В результате эволюции происходит уменьшение однотипных частей цветка (олигомеризация). ∞ n

Таким образом, основными направлениями эволюции цветка будут:

1) изменение расположения частей цветка

2) изменение симметрии

(в связи с приспособлением к опылителям)

3) олигомеризация - уменьшение однотипных частей цветка до определённого, оптимального и const в данных условиях

∞ n

4) срастание членов цветка: а) тангентальное (по периметру) – срастание членов цветка в одном круге => образование спайнолепестного околоцветника, тычиночной трубки и ценокарпного гинецея (один пестик);

б) радиальное срастание – срастание членов соседних кругов цветка => образование нижней завязи.

Общие закономерности строения цветка будут следующие:

1. Все члены цветка закладываются в акропетальной последовательности.

2. Части цветка всегда располагаются определённым образом (ациклические, гемициклические, циклические).

3. Цветки обладают определённой симметрией.

4. Части цветка определённым образом чередуются друг с другом. Для циклических цветков (мутовчатое расположение листочков) действует правило чередования кругов. Правило может нарушаться, если какой-либо круг выпадает или редуцируется.

5. Цветки чаще всего содержат 4 круга (тетрациклические) или 5 (пентациклические).

6. В цветке действует закон кратных отношений: члены цветка в разных кругах находятся в равном или кратном количестве.

Например, Гвоздика: чашелистиков – 5, лепестков – 5, тычинок – 10.

Этот закон характерен для более эволюционно продвинутых семейств цветковых растений и соблюдается при const числе членов цветка. В гинецее имеются отклонения, так как число плодолистиков редуцируется быстрее, чем другие части цветка.

Для класса Двудольных – число членов цветка в кругах кратно 5, гораздо реже 4.

Для класса Однодольных – число компонентов цветка в кругах кратно 3.