Протопласт. Химический состав и состояние протопласта

Осмофоры. У большинства ароматичных цветков клетки эпидермы лепестков околоцветника выделяют летучие вещества, которые служат для привлечения насекомых-опылителей. Эту функцию эпидерма выполняет кратковременно. У некоторых долгоцветущих растений формируются особые ткани, и даже органы, выделяющие летучие эфирные масла — осмофоры. Эти образования, иногда крыловидные, иногда в виде ворса или ресничек, имеют многослойную секреторную ткань.

Кроме специализированных образований — осмофор, запахи источают лепестки, тычинки, стаминодии, нектарии, пыльца. Причем разные части цветка, особенно нектарии и пыльца, источают разные запахи, и насекомые их хорошо различают.

3. Естественное  и искусственное вегетативное  размножение

Общая характеристика вегетативного размножения. Вегетативное   размножение — это   увеличение   числа   особей  данного вида  или сорта   посредством отделения жизнеспособных   частей   вегетативного   тела   растения. Каждая отделившаяся часть живет какое-то время самостоятельно и, как правило, образует новые органы, нередко недостающие  (на отделившемся побеге образуются корни, на частях корня — побеги). Таким образом, при вегетативном размножении обычна и типична регенерация восстановление целого из части. Впрочем, довольно часто все необходимые органы создаются у будущей самостоятельной  особи еще до отделения ее от материнской  (например, новые розеточные побеги с придаточными корнями на концах усов земляники).

Бывает и обратное. При так называемом старческом   распаде особи у отделившихся частей новообразований не происходит совсем и части клона скоро отмирают, имея пониженную   жизнеспособность.

Способность к вегетативному размножению  весьма характерна для растений на всех уровнях организации, в отличие  от животных, где подобная форма размножения встречается только у некоторых групп низших организмов.

Совокупность новых особей, возникших из одной материнской вегетативным путем, носит название клон. При образовании клона дочерние особи часто несут на себе отпечаток возрастного состояния материнского растения и находятся при отделении в том же возрастном состоянии, что и оно. Если особь дает потомство в зрелом генеративном состоянии, то обычно, большинство ее потомков тоже сразу зацветает, и живут они еще достаточно долго. Если распадается стареющая особь, то ее потомки, сенильные с самого начала самостоятельного существования, быстро стареют и отмирают, уже не давая цветков и плодов.

Выводковые  почки. Заслуживают особого описания так называемые «выводковые почки» — специализированные органы вегетативного размножения у некоторых папоротников и цветковых растений. Они возникают на растении в большом числе, а потом опадают с него подобно семенам; сходство усиливается тем, что растения, формирующиеся из опавших почек, значительно омоложены и напоминают семенные проростки. Наиболее эффектный пример — бриофиллюм, растение из семейства толстянковых, довольно часто разводимое в комнатных условиях (рис. 1, 1). Его зубчатые листья образуют в каждой выемке края придаточную почку, которая тут же прорастает в маленькую (2—3 листа) розеточку, дающую 1—2 придаточных корешка. Розетки осыпаются с листьев и дают массовые всходы (нередко в соседних горшках с растениями). Подобное образование выводковых почек наблюдается на листьях некоторых росянок, на краях или жилках вай папоротников, иногда разводимых в комнатах (рис. 1, 2).

Иногда же выводковые почки могут быть видоизменены в луковички (например, у зубянки и некоторых лилий в пазухах листьев надземного побега) или клубеньки стеблевого происхождения (как у горца живородящего, рис. 1, 4).

 

Рис. 1. Выводковые и зимующие почки:

1 — бриофиллюм,  часть   побега  и  лист  с  выводковыми   почками;  2 — папоротник Asplenium,  часть листа   с   выводковыми   почками;  3 — горец живородящий,  выводковые  почки  в  соцветии   вместо   цветков; 4 — его отдельная почка;  5 — стрелолист   (а — общий вид растения,  6 — зимующая почка с клубнем);  6 — мятлик луковичный (Poa bulbosa)   (а —соцветие с выводковыми почками вместо колосков, б — отдельная почка).

 

К числу специализированных органов вегетативного размножения относятся также зимующие почки некоторых водных растений — гибернакулы (лат. hibernum - зима; hibernaculum - зимнее помещение), например у стрелолиста (рис. 1, 5), телореза, водокраса. Осенью они отделяются от перегнивающих побегов материнских растений и зарываются в ил, а весной всплывают и дают новые растения.

У некоторых злаков в  крайних условиях существования (высокогорья, засушливые области) в соцветии вместо цветков образуются небольшие вегетативные побеги типа выводковых почек (например, у мятлика луковичного обычного для степей и пустынь, рис.1, 6). Такое явление принято называть живорождением, однако, это не истинное живорождение, выражающееся в прорастании семян на материнском растении, как у мангровых, а ложное, или мнимое, живорождение (метаморфоз цветка в вегетативный побег). То же происходит при образовании луковичек в соцветиях многих дикорастущих луков.

Естественное  и искусственное вегетативное размножение. Большинство описанных выше случаев относится к категории естественного размножения растений в природе. Примерами могут служить многие травянистые растения широколиственных и хвойных лесов (ландыш, майник, сныть). Главные факторы в этом случае — недостаток света, а также опылителей под пологом леса. Сначала эти растения разрастаются с помощью гипогеогенных корневищ, образуя большие заросли — куртины, все надземные побеги которых соединены под землей, и, следовательно, это пока еще одна особь. Затем наступает естественная партикуляция — это и есть начало собственно размножения.

Однако все естественные способы легко можно использовать для искусственного вегетативного размножения культурных и полукультурных растений, относящихся к самым различным жизненным формам. Так, многие декоративные кустарники и многолетние травы размножают делением куста, корневищами, корневыми отпрысками, лишь ускоряя естественный процесс распада более ранним разрезанием на части. Очень часто этими приемами пользуются при размножении комнатных растений (отделяют отростки). Многих представителей лилиецветных искусственно размножают луковицами и клубнелуковицами, отделяя, дочерние детки от материнских (луки, чеснок, лилии, тюльпаны, гиацинты, гладиолусы и др.).

Вынужденное искусственное  вегетативное размножение некоторых  длиннокорневищных и корнеотпрысковых сорняков (пырей, осоты, бодяки, щавелек) происходит при обработке почвы, и избежать этого явления чрезвычайно трудно.

 

4. Строение семени покрытосеменных растений. Кормовое и пищевое значение семян.

Семя представляет собой  семязачаток (семяпочку), видоизмененный в результате оплодотворения (или апомиксиса). Основное видоизменение связано с развитием из зиготы зародыша.

У покрытосеменных растений семя образуется в результате двойного оплодотворения: из зиготы, появившейся после слияния спермин с яйцеклеткой, развивается зародыш; из клетки, образовавшейся в результате слияния другого спермия с вторичным ядром зародышевого мешка, формируется питательная ткань семени — эндосперм. Синергиды и антиподы обычно дегенерируют и растворяются, интегументы превращаются в кожуру семени, а нуцеллус обычно потребляется как питательное вещество при формировании зародыша семени.

В результате полового процесса в семязачатке (и в семени) обычно развивается один зародыш. Известны случаи формирования двух и большего числа зародышей - полиэмбриония. Полиэмбриония наблюдается после апомиксиса. Бывают также случаи развития нескольких зародышей из одной оплодотворенной яйцеклетки. Иногда говорят о ложной полиэмбрионии, когда в семязачатке развиваются два и больше зародышевых мешков (виды клевера, шиповника и др.).

Различают две основные группы зародышей. К первой относят зародыши с двумя семядолями, как у двудольных покрытосеменных, ко второй — зародыши с одной: семядолей, как у однодольных покрытосеменных. Между этими группами зародышей существуют переходные формы. У некоторых растений, например орхидей, зародыш слабо дифференцирован и представлен небольшим грушевидным телом. Наиболее примитивные зародыши из числа: однодольных имеют виды сусаковых, частуховых и др.

Семядоли гомологичны  листьям. они: являются, боковыми придатками оси зародыша – гипокотиля. У некоторых высокоспециализированных однодольных семядоля трансформирована в щиток, в защитный орган почечки - колеоптиль. Из меристемы почечки развивается эпикотиль с листовыми примордиями.

Семена покрытосеменных  чаще всего бывают белковыми, т. е. содержат эндосперм. Ядра клеток эндосперма содержат тройной набор хромосом.

Семена с хорошо развитым эндоспермом больше свойственны  однодольным. У многих видов покрытосеменных, особенно из двудольных, эндосперм слабо развит и запасные продукты откладываются в других частях зародыша —гипокотиле и семядолях. Однако многие таксоны двудольных, например род грушанка, относят к безбелковым условно: в действительности они содержат остатки эндосперма.

Сильно развитый эндосперм  нередко рассматривают как признак  примитивной организации, поскольку архаичные таксоны из древесных многоплодниковых имеют мощный эндосперм. Зародыш у них крохотный, слабо дифференцирован.

Перисперм у покрытосеменных относительно редок и свойствен видам перечных, маревых, нимфейных и некоторых других. Семена с периспермом имеют запасные продукты либо в интегументах, либо в остатках нуцеллуса, либо и в интегументах и в остатках нуцеллуса (рис. 125).

Различают четыре типа семян  в зависимости от того, где откладываются  запасные вещества: в эндосперме и перисперме или в зародыше (рис. 125).

 

 

 

 

 

 

Итак, важнейшие компоненты семени — зародыш и запасные продукты в виде эндосперма, перисперма или того и другого одновременно. Семя покрыто кожурой — спермодермой, формирующейся из покровов семязачатка. Иногда в ее образовании принимают участие остатки нуцеллуса. Обычно спермодерма состоит из нескольких пластов тканей, различающихся по строению и назначению. Таковы эпидерма, гиподерма, облитерированная паренхима. В отдельных случаях, например у заразихит, у многих орхидных спермодерма состоит из одного слоя клеток — эпидермы.

Кормовое и  пищевое значение семян.

В семенах содержатся органические вещества: белки, жиры, углеводы (85—90 %), минеральные соли (2—4 %) и вода (6—13 %). Плоды и семена имеют пищевое и кормовое значение в сыром или переработанном виде. Они служат источником получения эфирных масел, крахмала, белка, лекарственных веществ, их используют в качестве пряностей. Мука для приготовления хлеба — это переработанные зерновки злаков, крупа — обработанные плоды и семена риса, гречихи, проса, ячменя и других растений. Ценными пищевыми продуктами являются семена гороха, фасоли, сои, бобов, плоды кокосовой пальмы, хлебного дерева, ананаса и других растений. Из семян и плодов подсолнечника, хлопка, маслины и других получают пищевые растительные масла. Большое значение в пищевом рационе человека имеют плоды и ягоды различных плодовых и овощных культур: яблони, груши, вишни, сливы, апельсина, лимона, крыжовника, смородины, помидор, огурцов, тыквы, арбузов и многих других растений.

Значение плодов и  семян определяется, прежде всего, тем, что они способствуют расселению и размножению растений, обеспечивая тем самым непрерывность и стабильность всех биогеоценозов (экосистем). Кроме того, им принадлежит важнейшая роль в пищевых цепях (сетях) экосистем.

5. Развитие и строение плода. Классификация плодов.

Плод (лат. fructus) — орган  размножения покрытосеменных растений, образующийся из одного цветка и служащий для формирования, защиты и распространения заключенных в нём семян. Многие плоды — ценные продукты питания, сырьё для получения лекарственных, красящих веществ и т. п.

Науку, изучающую плоды, называют карпологией. Раздел карпологии, изучающий закономерности распространения плодов и семян, называют карпоэкологией (иногда карпоэкологию понимают в широком смысле — как синоним диаспорологии, науки, изучающей закономерности распространения диаспор).

Развитие плода

Как правило, плод развивается  после оплодотворения, но у части  покрытосеменных может образовываться и в результате апомиксиса, т. е развитие зародыша семени без оплодотворения (партенокарпические плоды).

Морфологической основой  плода является гинецей, прежде всего завязь. Прочие части цветка — околоцветник, тычинки и чашечка — чаще быстро увядают, но нередко изменяются и вместе с гинецеем также принимают участие в формировании плода, становясь сочными или, напротив, деревянистыми или пленчатыми. Самые глубокие изменения происходят в завязи. Её стенки разрастаются за счёт усиленного деления клеток и увеличения их размеров. После опыления происходит существенное изменение направленности транспортных потоков и перераспределение питательных веществ в сторону развивающихся плодов. У травянистых растений (особенно у однолетних) практически все синтезируемые органические вещества используются развивающимися семенами и плодами, что ведёт к истощению других тканей растения.

Созревание начинается с того, что плод прекращает рост, разлагаются хлорофилл и дубильные вещества, в вакуолях накапливаются пигменты, определяющие характерную для данного вида окраску плодов. В стенках плода сосредотачиваются различные пластические и энергетические вещества: белки, крахмал, сахара, жирные масла, некоторые витамины и т.п. Зрелый плод характеризуется совокупностью только ему присущих особенностей. Плод несет семя или семена, которых у ряда растений может быть до нескольких тысяч. Это важнейшая его часть, обеспечивающая воспроизведение данного вида в ряду поколений. Однако, по массе семена, как правило, относятся к меньшей части плода. В природе и особенно в культуре встречаются бессемянные плоды. В результате длительной селекции выведены бессемянные сорта винограда (Vitis), банана (Musa) и т.д.

Зрелые семена прикрепляются  к околоплоднику в тех местах, где в завязи располагалась плацента, либо свободно лежат в полости плода, либо плотно окружены мясистой стенкой. Максимальное число семян в плоде равно числу семязачатков, но обычно меньше, так как не все семязачатки достигают зрелости.

Созревший плод переходит  в последнюю стадию — отмирания, в ходе которой в плод обычно не поступают новые вещества, не делятся  и не растут клетки, и постепенно ткани плода разрушаются и  сгнивают. У большинства цветковых растений созревший плод опадает и отмирает уже на грунте.