Цветок - сложная система органов, обеспечивающая семенное размножение у цветковых растений. Появление цветка в процессе эволюции - ароморфоз, обусловивший широкое распространение на Земле покрытосеменных, или цветковых, растений.
Функции цветка :
- образование тычинок с пыльцевыми зернами плодолистиков (пестиков) с семяпочками;
- опыление;
- сложные процессы оплодотворения;
- формирование семени и плода.
Цветок - это укороченный видоизмененный и ограниченный в росте побег, несущий околоцветник, тычинки, плодолистики (пестики). Строение цветков у всех цветковых растений сходно, а форма - разнообразна. В этом проявляется идиоадаптация - приспособление к различным способам опыления.
Наружное строение цветка
Цветком заканчивается главный стебель или боковые. Безлистная часть стебля под цветком называется цветоножкой . У сидячих цветков цветоножка отсутствует либо сильно укорочена. Цветоножка переходит в укороченную ось цветка, его стеблевую часть - цветоложе . Форма цветоложа может быть удлиненной, выпуклой, плоской, вогнутой. На цветоложе располагаются все части цветка: чашелистики и лепестки, тычинки и пестик (пестики).
Чашелистики и лепестки вместе составляют околоцветник . Чашелистики обычно защищают от повреждений цветок, особенно бутон, но могут выполнять и другие функции. В зеленых чашелистиках, содержащих хлоропласты, происходит фотосинтез. У некоторых растений (тюльпан, ветреница) они становятся лепестковидными и выполняют функции лепестков; могут служить для защиты развивающихся плодов, для их распространения.
Произошли чашелистики из верховых вегетативных листьев. Доказательством этого является их морфологическое сходство с листьями, четко, выраженное у некоторых растений (пион), и спиральное расположение. Совокупность чашелистиков образует чашечку, которая бывает либо раздельнолистной, либо сростнолистной.
Лепестки выполняют функции привлечения опылителей и содействия успешному опылению. Происхождение лепестков двоякое: у одних растений - это видоизмененные тычинки. Такие лепестки у кувшинки, а также у представителей семейств лютиковых, гвоздичных, маковых и др. Другая группа растений имеет лепестки, как и чашелистики, листового происхождения (пион, магнолиевые).
Совокупность лепестков цветка называется венчиком . Размеры, строение, окраска венчика разнообразны, что связано с биологией опыления. У ветроопыляемых растений венчик либо недоразвит, либо отсутствует. Лепестки могут срастаться краями, образуя скоростнолепестной венчик (вьюнок, петуния). В процессе эволюции такой венчик произошел от свободнолепестного.
При наличии в цветке чашечки и венчика околоцветник называется двойным. Если лепестков нет либо разница между ними неясно выражена, околоцветник называется простым. Простой околоцветник может быть либо венчиковидным с яркой окраской - у тюльпанов, лилий, ландышей, либо чашечковидным, зеленого цвета - у конопли, лебеды, крапивы. Цветки без околоцветника называются голыми - у осоки, ивы.
Внутри околоцветника ближе к лепесткам располагаются тычинки . Число их различно: от одной до десятка и более. В процессе эволюции тычинка дифференцировалась на тычиночную нить и пыльник. Пыльник состоит из двух половинок, соединенных продолжением тычиночной нити. В каждой половинке пыльника по два спорангия, их называют гнездами пыльника, или пыльцевыми мешками.
Гнезда заполнены тканью из первичных спорогенных клеток. В результате ряда последовательных митозов из первичных спорогенных клеток образуется множество материнских клеток - микроспор. Затем материнские клетки делятся мейотически, образуя тетрады гаплоидных микроспор. Каждая такая микроспора превращается в пыльцевое зерно. Для этого она увеличивается в размерах и покрывается двойной оболочкой: наружной (экзиной) и внутренней (интиной). Наружная оболочка благодаря основному ее компоненту - спорополленину - характеризуется высокой стойкостью: не растворяется в кислотах и щелочах, выдерживает температуру до 300°С, сохраняется миллионы лет в геологических отложениях.
Внутри пыльцевого зерна формируется мужской гаметофит: гаплоидная микроспора делится митотически, образуя более крупную клетку-трубку (вегетативную) и в ней -маленькую генеративную клетку. Генеративная клетка делится еще раз митотически на две мужские гаметы - спермии.
Внутреннюю часть цветка занимают пестики . Количество их бывает от одного до десятка и более. Каждый пестик образован одним или многими сросшимися плодолистиками.
В нижней части пестика - завязи - находятся семязачатки (семяпочки). Из верхней его части в процессе эволюции образуется столбик, приподнимающий рыльце над пестиком. При отсутствии столбика рыльце называется сидячим. Завязь может быть верхняя, если она располагается на плоском или выпуклом цветоложе, а все остальные части цветка прикрепляются под пестиком. У цветков с нижней завязью вогнутое цветоложе срастается с ее стенкой, околоцветник и тычинки прикрепляются над пестиком.
У завязи пестика находится полость - гнездо. Различают одно-, и многогнездную завязи. Многогнездная завязь образуется в результате срастания нескольких плодолистиков. Количество гнезд равно числу сросшихся плодолистиков. В каждом гнезде на стенках завязи формируются семязачатки (семяпочки), либо сидячие, либо на семяножках. Их бывает от одного (слива, вишня) до нескольких тысяч (мак, орхидные).
Строение семязачатка (семяпочки)
При анатомическом исследовании семяпочки различаются следующие составные части:
- Семяножка;
- нуцеллус;
- покровы;
- микропиле;
- зародышевый мешок.
По семяножке в зародышевый мешок поступают питательные вещества и ею семяпочка крепится в завязи. Нуцеллус семяпочки - это паренхиматическая питающая и защитная для мегаспор ткань. Снаружи нуцеллус одет одним или двумя покровами (интегументами). Они покрывают нуцеллус не сплошь. Чаще сверху семяпочки они не соединяются и образуют небольшое отверстие, которое называется микропиле , или пыльцевход.
Самую внутреннюю часть семяпочки занимает зародышевый мешок , который у покрытосеменных представляет собой женский гаметофит.
Семязачаток (семяпочка) состоит из макроспорангия и окружающего его покрова. В макроспорангии закладывается одна материнская клетка, из которой путем мейоза образуется тетрада гаплоидных макроспор. Три из них отмирают и разрушаются, а четвертая (дающая начало женскому гаметофиту) макроспора сильно вытягивается в длину, одновременно ее гаплоидное ядро делится митотически. Дочерние ядра расходятся к разным полюсам удлиненной клетки.
Далее, каждое из образовавшихся ядер делится митотически еще дважды и образует по четыре гаплоидных ядра у разных полюсов клетки. Это уже зародышевый мешок, имеющий восемь гаплоидных ядер. Затем от каждой из двух четверок ядер по одному направляются к центру зародышевого мешка, где они сливаются, образуя вторичное диплоидное ядро.
После этого в цитоплазме зародышевого мешка возникают клеточные перегородки между ядрами и он становится семиклеточным.
У одного из полюсов зародышевого мешка размещается яйцевой аппарат, состоящий из более крупной яйцеклетки и двух вспомогательных клеток. У противоположного полюса - три клетки-антипода. Все шесть клеток гаплоидны. В центре находится диплоидная клетка со вторичным ядром.
У большинства растений цветки имеют тычинки и пестики и называются обоеполыми. Бывают цветки и однополыми: тычиночные (мужские) либо пестичные (женские). Мужские и женские цветки могут располагаться на одной особи, такое растение называют однодомным (огурец, кукуруза, дуб, береза), а если на разных особях - двудомным (конопля, ива, тополь). Однополые цветки и двудомные растения - это одно из приспособлений к перекрестному опылению.
Диаграммы и форумулы растений
Для краткого описания цветка пользуются диаграммами и формулами. Диаграмма - это схематическая проекция элементов цветка на плоскость, перпендикулярную к его оси. Все части цветка, прицветник и материнский побег обозначают определенными значками: чашелистики - фигурной скобкой, лепестки - круглой скобкой, тычинки - поперечным разрезом через пыльник, пестик - поперечным разрезом через завязь.
При составлении формулы цветка околоцветник обозначают буквой О, чашелистики - Ч, лепестки - Л, тычинки - Т, пестик - П. Число частей цветка обозначают цифрой, написанной у основания буквы. Если тычинок и пестиков больше 12, ставят значок - ∞. При срастании частей цветка соответствующие цифры берут в скобки. Верхнюю завязь обозначают горизонтальной чертой под числом, нижнюю - над числом пестиков.
Генеративные органы цветковых к ним относятся цветки, плоды и семена. Это органы, с помощью которых происходит семенное размножение растений.
Цветок — это укороченный видоизмененный побегег с ограниченным ростом, содержащий вместо обычных зеленых листьев концентрически расположенные листья, приспособленные для выполнения функций размножения. Осевая часть цветка называется цветоложем , переходящим в цветоножку - часть стебля, непосредственно несущую цветок. Если цветоножка отсутствует, такой цветок называют сидячим . На цветоложе расположены все остальные части цветка: чашелистики , лепестки , тычинки и пестик (или пестики).
Чашечка и венчик - внешние части цветка, составляющего покров, называемый околоцветником. Околоцветник может быть двойным и простым.
Простой околоцветник образован только чашелистиков или только лепестками. Двойной состоит из чашечки и венчика. Существуют растения, цветки которых не имеют околоцветника. Такие цветки называют голыми (у ясеня, ивы).
Чашелистики обычно зеленого цвета и больше всех похожи на настоящие листья. Они могут быть свободными или сросшимися, тогда собственно чашечка будет называться раздельно- или сростнолистной.
Венчик представляет собой совокупность лепестков, окраска которых зависит от наличия в них разных пигментов - красящих веществ, находящихся в клетке.
Лепестки также могут быть сросшиеся — сростнолепестные и свободные - раздельнолепестные. Они не только защищают тычинки и пестики, но и служат для привлечения насекомых-опылителей.
Главные части цветка — тычинки и пестики . Каждая тычинка состоит из тонкой тычиночной нити с расположенным на ее конце пыльником.
Пыльник представляет собой группу пыльцевых мешков. В них развиваются микроспоры, а из них - пыльцевые зерна или пылинки. Пыльцевое зерно (пылинка) микроскопических размеров, в нем развиваются мужские половые клетки - спермии, необходимые для оплодотворения. Тычинки могут быть в цветке свободные или сросшиеся. Совокупность тычинок называют андроцеем .
Пестик образуется из одного, двух или большего числа плодолистиков, совокупность которых называют гинецеем .
Пестик состоит из завязи , в которой находятся семязачатки (семяпочки), столбика (одного или нескольких) и рыльца, на котором прорастает попавшая при опылении пыльца. Завязь бывает верхняя (свободная), то есть прикрепленная основанием к цветоложу, средняя - срастается с цветоложем и нижняя - под околоцветником.
Цветки, у которых есть тычинки и пестики, называют обоеполыми . Если же в цветке есть только тычинки или только пестики, их называют раздельнополыми . Цветки, где есть только тычинки, называют тычиночными , если только пестики, - пестичными . Если тычиночные и пестичные цветки находятся на одном растении, то такие растения называются однодомными . Например, у кукурузы на верхушке растения находится соцветие-метелка, где собраны тычиночные цветки, а пестичные цветки расположены в соцветиях-початках. К однодомным относятся тыква, орешник, дуб, береза, огурец и др.
У двудомных растений (ива, конопля) на одном растении расположены тычиночные цветки, на другом — пестичные (рис. 36).
Различают цветки правильные, или неправильные - зигоморфные и несимметричные .
Все части цветка - чашелистики, лепестки, тычинки и пестики — могут прикрепляться к цветоложу, но спирали или кругами. Чтобы иметь более полное представление о цветке, о строении и расположении его частей, составляют его формулу и рисуют диаграмму. Особенности строения цветков - важнейший признак, который учитывается систематиками при классификации покрытосеменных, особенно при определении растения к такой таксономической единице, как семейство.
У многих растений развиваются одиночные цветки, располагающиеся по одному на верхушке побега, или в пазухах листьев (пазушные). У других растений цветки располагаются группами. Такая совокупность цветков получила название соцветие. Соцветия имеют большое биологическое значение для растения, так как благодаря им увеличивается возможность продлить существование вида.
Соцветия бывают простые и сложные .
К простым соцветиям принадлежат: кисть, зонтик, початок, щиток, корзинка, головка, простой колос. Им свойственна только одна ось соцветия, которая может быть удлиненной или укороченной.
Сложные соцветия образуются из простых вследствие разветвления главной оси соцветия. Сюда относятся: сложный зонтик, сложный колос, метелка, сережка и др.
Опыление — процесс, необходимый для последующего осуществления оплодотворения. Это перенос пыльцы из пыльников на рыльце пестиков. Различают два типа опыления: самоопыление и перекрестное опыление . При самоопылении пыльца попадает на рыльце пестика в пределах одного цветка. При перекрестном опылении пыльца переносится с одного цветка на другой. Такое опыление осуществляется при помощи ветра, воды, насекомых, птиц и других животных.
У ветроопыляемых растений цветки мелкие, не имеют яркой окраски и аромата и чаще всего собраны в соцветия (у всех злаков). Опыление с помощью воды встречается у немногих водных растений (злодеи, роголистников и др.).
Насекомыми опыляется почти 9/10 покрытосеменных растений. Цветки насекомоопыляемых растений преимущественно яркие, имеют запах, нектар, липкую пыльцу с выростами.
Цветки, опыляемые птицами (колибри, белоглазками), характеризуются отсутствием запаха, что связано со слабым обонянием у птиц. Зато эти цветы имеют яркий околоцветник и выделяют много водянистого нектара (в нем около 5% сахара), что и привлекает птиц-опылителей.
Для повышения урожайности культурных растений или выведения новых сортов растений человек осуществляет еще один вид опыления - искусственное опыление . При выведении новых сортов растений подбирают исходные виды и сорта растений дли искусственного опыления, которое называют скрещиванием .
Скрещивание двух или нескольких наследственно различающихся по тому или другому признаку растений получило название гибридизации . При помощи гибридизации ученые вывели многие сорта культурных растений.
Оплодотворение происходит после попадания пыльцы на рыльце пестика. Этому процессу предшествует прорастание пыльцевого зерна на рыльце пестика. Прорастание начинается с набухания пыльцевого зерна и развития пыльцевой трубки, которая растет через ткани рыльца и столбика, врастает в полость завязи, достигает семязачатка и входит в него через микропиле (от греч. «микро» малый и «пиле» - ворота).
В семязачатке к этому времени бывает развит зародышевый мешок, образовавшийся из мегаспоры и состоящий из семи клеток, одна из которых — яйцеклетка (женская гамета), а самая крупная — центральная клетка с двумя ядрами.
Когда пыльцевая трубка дорастает до зародышевого мешка и входит в него, она лопается и спермин осуществляют оплодотворение — один сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а другой — с центральной клеткой. Этот процесс называют двойным оплодотворением . Из зиготы затем развивается зародыш, а из центральной клетки эндосперм (ткань, запасающая питательные вещества).
После оплодотворения из семязачатков формируются семена, а сам цветок превращается в плод. Плод, образованный из нескольких пестиков одного цветка, получил название свободного (у малины, ежевики). Плоды различаются величиной, формой, консистенцией околоплодника (сухие или сочные), бывают односемянные и многосемянные.
Распространение плодов и семян способствует расселению растений и процветанию видов. Плоди и семена могут распространяться самостоятельно (желтая акация, люпин, недотрога, герань, фиалка и др.). У этих растений после созревания плоды растрескиваются и с силой выбрасывают семена на значительные расстояния. Такой способ распространения называют автохорией . Плоды могут распространяться ветром — анемохория, с помощью воды - гидрохория, с помощью птиц - орнитохория, зоохория — с помощью животных. Этими способами распространяются семена растений с сочными плодами. Нередко на плодах развиваются прицепки и липкие вещества (череда, лопух и др.), что способствует их распространению. Важным фактором расселения растений является человек. Его влияние на распространение растений стало особенно ощутимым в наше время, с развитием связей между странами и континентами.
Здравствуйте, друзья!
Сегодня продолжаю разговор о венчике. Для Вас я подготовила свой оригинальный обзор данного вопроса.
При всем многообразии типажей венчиков, их можно разделить на две группы по принципу срастания лепестков. Венчики со свободными лепестками
(сурепка, шиповник, мальва) и венчики со сросшимися в различной степени лепестками - сростнолепестные
.
Эволюционно сростнолепестные венчики появляются позже, на основе венчиков со свободными лепестками. Они имеют множество интересных форм, которые мы и рассмотрим ниже.
Сростнолепестные венчики
Среди сростнолепестных венчиков мы тоже можем увидеть различную симметрию и выделить группы правильных (актиноморфных) и неправильных (зигоморфных) цветков. Как легко и весело в игре с зеркальцем научиться их различать, читайте ЗДЕСЬ .
Примечательно, что срастаться лепестки могут не только в основании, но и верхушками, образуя колпачок (калиптру). Например, у цветков винограда, эвкалипта. Когда бутон распускается, колпачок опадает. Хотя чаще срастание происходит на уровне ноготков лепестков, у основания.
Строение сростнолепестного венчика
Типичный сростнолепестной венчик напоминает трубу граммофона.
Сросшиеся основанием лепестки образуют трубку (см. схему ниже). Трубка может быть широкой, как у колокольчиков, или узкой, как у цветков сирени; короткой, как у цветков барвинка, или длинной, как у цветков душистого табака.
Широкая часть сростнолепестного венчика - отгиб . Отгиб может быть выраженным, как у цветков флокса, или не выраженным, как у серединных трубчатых цветков подсолнечника.
В отгибе лепестки могут срастаться целиком, как у цветков вьюнка, или быть свободными, как у цветков барвинка. Отгиб может быть смещен в сторону, как у язычковых краевых белых цветков ромашки, которые часто ошибочно называют лепестками.
 |
| Цветки барвинка |
Место перехода отгиба в трубку мы называем зев . Зев может быть широким, как у яснотки, шалфея, или же узким, как у цветка сирени.
Сочетание признаков трубки, зева и отгиба, позволяет выделить несколько типажей среди сростнолепестных венчиков.
Например, цветки с длинной узкой трубкой, узким зевом и широким колесовидным отгибом имеют ГВОЗДЕВИДНЫЕ сростнолепесные венчики. В этом описании можно узнать цветок сирени.
Рамка-находилка для классификации стростнолепесных венчиков
Немного об истории идеи. Среди иностранных блогов популярна идея использования рамок-находилок. Например, для облаков . Подобные рамки вы могли видеть у Татьяны Пироженко в блоге "Это интересно".
Использовать такую рамку-находилку можно для чего угодно. Довольно удобный формат для игры. Я решила применить данный принцип рамки-находилки для удобства в классификации биологических объектов, в частности, сростнолепестных венчиков. Идею слегка адаптировала под потребности юного натуралиста в стиле волшебных феечек.
Феечки дарят такую рамку для юных исследователей. Чтобы скачать картинку, кликните на нее - изображение откроется в полном формате. Распечатайте рамку на плотной бумаге, сделайте внутри пустое окошко и заламинируйте для долговечности.
Рамку можно брать с собой на прогулку и классифицировать венчики в режиме реального времени. Мы можем превратить рамку в полевую записную книжку. На ламинированной поверхности можно писать маркером, отмечая находки, и потом стирать надписи. На рамку с обратной стороны можно наклеить стикеры, и делать на них пометки и зарисовки простым карандашом. Стикеры потом легко перенести в стационарный дневник натуралиста.
Задания для дневника исследований
Феечки дают свои задания для юных исследователей.
1 . Отправляйтесь с рамкой-находилкой на ботаническую охоту в сад или парк. Отмечайте галочками найденные типы венчиков. Определите каких венчиков оказалось больше?
2. Сделайте фото-подборку своих находок. Если позволят условия, можно сделать тематический гербарий.
3. В процессе исследований, могут встретиться цветки другой формы, не указанной в схемах рамки. В рамке представлены самые популярные типы венчика, но в природе есть и другие. Сфотографируйте и зарисуйте такие венчики. Измерьте их величину. Опишите особенности строения их трубки, зева и отгиба. Длинные или короткие, широкие или узкие, срастание полное или частичное. Найдите типы венчиков в рамке, на которые похож цветок.
Биомоделирование венчика эвкалипта
Феечки предлагают заняться биомоделированием. У меня уже давно лежит без дела нитка-травка. Наконец-то я ее придумала куда применить! А еще, предлагаю биомоделирование соединить с фитотерапией, поскольку делать мы будем цветки эвкалипта.
Венчик у эвкалипта необычный. Красота его цветков слагается не за счет лепестков, а благодаря тычинкам. Тычинки, к слову, могут быть различного цвета - желтые, белые, красные, розовые. А лепестки срастаются верхушками, образуя богатырский шлем-колпачок. Мы уже знаем, что такой тип сросшегося венчика называют калиптра .
1. Изучаем запах эвкалипта
Предлагаю познакомить ребенка с запахом эвкалипта. Если у ребенка нет аллергии, можно использовать эфирное эвкалиптовое масло. Хорошо зажечь ароматическую лампу с маслом эвкалипта для атмосферности. Для приболевшего ребенка, эта процедура будет лечебной, а для здорового - профилактической. Если масла эвкалипта найти не удалось, то есть назальные капли "Пиносол", в составе которого масло эвкалипта и мяты.
2. Изучаем листья эвкалипта
Кроме того, в аптеке можно купить листья эвкалипта. Если нет ароматического масла, можно понюхать сушеный эвкалиптовый лист. Запах довольно выраженный. Быть может, вам повезет найти в коробке целые эвкалиптовые листочки. Или сложить из половинок пазл. Обратите внимание на их форму. Можно обвести их в дневник исследования, или приклеить.
Можно позавидовать черноморскому побережью, где есть свои эвкалиптовые аллеи, и, конечно, австралийцам . К эвкалиптам можно прогуляться, и наблюдать деревья в живую.
Листья у эвкалипта, словно серебряные полумесяцы.
Чтобы определить форму листьев, воспользуемся классификатором простых листьев, который у многих моих постоянных читателей уже есть, особенно у тех, кто стал обладателем книги . Но и отдельные таблицы можно скачать бесплатно ЗДЕСЬ - .3. Моделируем цветок эвкалипта
Материалы
: упаковка из-под бахил, синельная проволока, зеленая коктейльная трубочка, нитки-травка, ватный диск, ножницы, ручка.
3.1
В донышке упаковки в центре проделать отверстие ножницами, чтобы можно было вставить проволоку.
3.2
Обведем ручкой донышко от упаковки бахил на ватном диске. Вырежем кружок по диаметру донышка, в центре сделаем отверстие. Вложим вкладыш на дно.
Венчик (corolla) представляет собой совокупность крупных, ярко окрашенных лепестков - видоизмененных листьев цветка. Лепесток венчика состоит из двух частей: узкой части - ноготка и более широкой часть - отгиба, развитых у разных растений в большей или в меньшей степени. У основания венчика на цветоложе либо на ноготке зачастую располагается нектарник, продуцирующий сладковатый сок для приманки насекомых. Запах цветков обеспечивают летучие эфирные масла, образующиеся в клетках эпидермы лепестков. Основная функция венчика - привлечение насекомых-опылителей и содействие полноценному опылению цветка. Кроме того, венчик осуществляет защиту пестика и тычинок: днём предохраняет их от перегрева, отражая часть спектра солнечных лучей, а ночью, смыкая лепестки, образует закрытое пространство, которое препятствует их охлаждению или повреждению холодной росой.
Венчик постоянно подвергается заметным морфологическим изменениям, что обусловлено биологией опыления. В связи с этим венчик имеет разнообразное строение, размеры и окраску у разных растений. Яркая окраска цветка делает его более заметным для насекомых. Разнообразие окраски венчика зависит от содержания различных пигментов, а именно: пигмент антоциана, который окрашивает лепестки в красный, синий, голубой или фиолетовый цвет, в зависимости от кислотности клеточного сока (медуница, синяк); желтые пигменты клеточного сока придают желтую окраску (льнянка); хромопласты придают красную, желтую или оранжевую окраску (настурция). Лепестки венчика, отражающие все лучи спектра, имеют белый цвет. В паренхиме таких лепестков находится очень много межклетников, наполненных воздухом.
Форма
Венчики и сами цветки имеют очень разнообразную форму. Через правильные (актиноморфные) венчики мысленно можно провести несколько плоскостей симметрии (цветки капусты, лука, свеклы и др.). Через неправильные венчики и, соответственно, цветки (зигоморфные) можно провести только одну плоскость симметрии (цветки шалфея, гороха и др.). Цветок считается асимметричным, если через венчик и цветок невозможно провести ни одной плоскости симметрии.
Венчики разделяются на:
- свободнолепестные , когда лепестки свободно разделены между собой (мак, капуста, лютик);
- сростнолепестные , в которых лепестки срастаются краями (помидор, тыква, вьюнок).
А многие цветковые растения не имеют венчиков, или они у них недоразвиты, так как такие растения приспособились к ветроопылению или самоопылению.
Многие ученые-ботаники считают, что в большинстве случаев лепестки в процессе эволюции произошли от тычинок. Типичным примером, доказывающим на превращение тычинок в лепестки, является семейство нимфейных, например кувшинки. Также и у многих представителей таких семейств, как маковые, лютиковые, кактусовые, гвоздичные, розовые и др., прослеживается тычиночная природа лепестков. Превращение тычинок в лепестки можно наблюдать в виде отклонений их от нормального развития. Примером может служить возникновение махровых форм, характерных для многих декоративных растений (культурные розы, декоративные японские вишни).
Непосредственно, а при последующем половом процессе семязачатки у цветковых развиваются в семена внутри завязи.
Цветок, будучи уникальным образованием по своей природе и функциям, поразительно разнообразен по деталям строения, окраске и размерам. Самые мелкие цветки растений семейства рясковых имеют в диаметре всего около 1 мм, в то же время как самый крупный цветок у Раффлезии Арнольда (Rafflesia arnoldii сем. Rafflesiaceae ), обитающей в тропических лесах на острове Суматра (Индонезия), достигает в диаметре 91 см и имеет массу около 11 кг.
Гипотезы происхождения цветка
Из попыток понять происхождение наиболее типичного для покрытосеменных обоеполого цветка с так или иначе устроенным околоцветником родились основные гипотезы происхождения покрытосеменных растений (Angiospermae) как таксона.
- Псевдантовая теория:
Время: начало XX века. Основатели: А. Энглер , Р. Веттштейн .
Теория основана на представлении о происхождении цветковых от эфедроподобных и гнетоподобных голосеменных предков. Была разработана оригинальная концепция происхождения цветка - идея о независимом возникновении частей цветка как органов «sui generis». Предполагалось, что первичными у покрытосеменных были раздельнополые опыляемые ветром цветки с небольшим и строго фиксированным числом частей, а дальнейшая их эволюция шла по линии от простого к сложному.
- Стробилярная, или эвантовая теория:
Время: конец XVIII века - начало XX века. Основатели: И. В. Гете , О. П. Декандоль (типологические построения), Н. Арбер и Дж. Паркин.
Согласно этой теории, наиболее близки к искомым предкам покрытосеменных мезозойские беннеттиты, а исходный тип цветка представляется сходным с тем, что наблюдается у многих современных многоплодниковых: обоеполый энтомофильный цветок с удлиненной осью, большим и неопределенным числом свободных частей. Дальнейшая эволюция цветка в пределах покрытосеменных имела редукционный характер.
- Теломная теория:
Время: с 30-х годов XX столетия. Основатель: В. Циммерман.
Согласно этой теории, все органы высших растений происходят и независимо развиваются из теломов; высшие растения с настоящими корнями и побегами происходят от риниофитов , тело которых было представлено системой дихотомически ветвящихся простых цилиндрических осевых органов - теломов и мезомов. В ходе эволюции в результате перевершинивания, уплощения, срастания и редукции теломов возникли все органы покрытосеменных растений. Листья семенных растений возникли из уплощённых и сросшихся между собой систем теломов; стебли - благодаря боковому срастанию теломов; корни - из систем подземных теломов. Основные части цветка - тычинки и пестики - возникли из спороносных теломов и эволюционировали независимо от вегетативных листьев.
Строение цветка
Основные части распустившегося цветка
Цветок состоит из стеблевой части (цветоножка и цветоложе), листовой части (чашелистики, лепестки) и генеративной части (тычинки, пестик или пестики). Цветок занимает апикальное положение, но при этом он может располагаться как на верхушке главного побега , так и бокового. Он прикрепляется к стеблю посредством цветоножки . Если цветоножка сильно укорочена или отсутствует, цветок называется сидячим (подорожник , вербена , клевер). На цветоножке располагаются также два (у двудольных) и один (у однодольных) маленьких предлиста - прицветника , которые часто могут отсутствовать. Верхняя расширенная часть цветоножки называется цветоложем , на котором располагаются все органы цветка. Цветоложе может иметь различные размеры и форму - плоскую (пион), выпуклую (земляника , малина), вогнутую (миндаль), удлинённую (магнолия). У некоторых растений в результате срастания цветоложа, нижних частей покрова и андроцея образуется особая структура - гипантий . Форма гипантия может быть разнообразной и иногда участвовать в образовании плода (цинарродий - плод шиповника , яблоко). Гипантий характерен для представителей семейств розовых , крыжовниковых, камнеломковых , бобовых .
Части цветка делят на фертильные , или репродуктивные (тычинки, пестик или пестики), и стерильные (околоцветник).
Околоцветник
Цветок рудбекии блестящей
Венчик, как правило, самая заметная часть цветка, отличается от чашечки более крупными размерами, разнообразием окраски и формы. Обычно именно венчик создаёт облик цветка. Окраску лепестков венчика определяют различные пигменты : антоциан (розовая, красная, синяя, фиолетовая), каротиноиды (жёлтая, оранжевая, красная), антохлор (лимонно-жёлтая), антофеин (коричневая). Белая окраска связана с отсутствием каких-либо пигментов и отражением световых лучей. Чёрного пигмента тоже не бывает, а очень тёмная окраска цветов представляет собой очень сгущённые тёмно-фиолетовые и тёмно-красные цвета.
Аромат цветков создают летучие вещества, главным образом эфирные масла , которые образуются в клетках эпидермы лепестков и листков околоцветника, а у некоторых растений - в осмофорах (особых различной формы желёзках, имеющих секреторную ткань). Выделяющиеся эфиные масла обычно сразу испаряются.
Роль венчика заключается в привлечении насекомых-опылителей. Кроме того, венчик, отражая часть спектра солнечных лучей, днём предохраняет тычинки и пестики от перегрева, а закрываясь на ночь, создают камеру, препятстующую их охлаждению или повреждению холодной росой.
Тычинки (андроцей)
Тычинка - мужской репродуктивный орган цветка покрытосеменных растений. Совокупность тычинок называется андроцеем (от греч. aner , родительный падеж andrós - «мужчина» и oikіа - «жилище»).
Большинство ботаников считают, что тычинки являются видоизменёнными микроспорофиллами неких вымерших голосеменных растений.
Количество тычинок в одном цветке у разных покрытосеменных широко варьируется от одной (орхидные) до нескольких сотен (мимозовые). Как правило, число тычинок постоянно для определённого вида. Нередко расположенные в одном цветке тычинки имеют разное строение (по форме или длине тычиночных нитей).
Тычинки могут быть свободными или сросшимися. По числу групп сросшихся тычинок различают разные типы андроцея: однобратственный , если тычинки срастаются в одну группу (люпин, камелия); двубратственный , если тычинки срастаются в две группы; многобратственный , если многочисленные тычинки срастаются в несколько групп; братственный - тычинки остаются несросшимися.
Тычинка состоит из тычиночной нити , посредством которой она нижним концом прикреплена к цветоложу , и пыльника на её верхнем конце. Пыльник имеет две половинки (теки), соединенныне связником , являющимся продолжением тычиночной нити. Каждая половинка разделена на два гнезда - два микроспорангия. Гнёзда пыльников иногда называют пыльцевыми мешками. Снаружи пыльник покрыт эпидермой с кутикулой и устьицами , затем располагается слой эндотеция, за счёт которого при подсыхании пыльника вскрываются гнёзда. Глубже в молодом пыльнике проходит средний слой. Содержимое клеток самого внутреннего слоя - тапетума - служит питанием для развивающихся материнских клеток микроспор (микроспороцитов). В зрелом пыльнике перегородки между гнёздами чаще всего отсутствуют, исчезает тапетум и средний слой.
В пыльнике происходит два важнейших процесса: микроспорогенез и микрогаметогенез. У некоторых растений (лён , аистник) часть тычинок становится стерильной. Такие бесплодные тычинки называются стаминодиями . Часто тычинки функционируют как нектарники (черника , голубика , гвоздичные).
Плодолистики (гинецей)
Внутреннюю часть цветка занимают плодолистики , или карпеллы. Совокупность плодолистиков одного цветка, образующих один или несколько пестиков называют гинецеем . Пестик - наиболее существенная часть цветка, из которой формируется плод.
Полагают, что плодолистики - это структуры, у которых прослеживается листовая природа происхождения. Однако функционально и морфологически они соответствуют не вегетативным листьям , а листьям, несущим мегаспорангии, то есть мегаспорофиллам. Большинство морфологов считают, что в ходе эволюции из плоских и открытых возникли вдоль сложенные (кондупликатно) плодолистики, которые затем срослись краями и образовали пестик . Пестик занимает центральную часть цветка. Он состоит из завязи , столбика и рыльца .
Разнообразие цветков
Цикличность цветка
У большинства растений части цветка образуют хорошо заметные мутовки или круги (циклы ). Наиболее распространены пяти- и четырёхкруговые, то есть пента- и тетрациклические цветки. Число частей цветка на каждом круге может быть различным. Чаще всего цветки бывают пентациклическими: два круга околоцветника (чашечка и венчик), два круга тычинок (андроцей) и один круг из плодолистиков (гинецей). Такое расположение цветков характерно для лилейных , амариллисовых , гвоздичных , гераниевых . У тетрациклических цветков - обычно развивается два круга околоцветника: один круг андроцея и один круг гинецея (ирисовые , орхидные , крушинные, бересклетовые , норичниковые , губоцветные и др.).
Иногда наблюдается уменьшение числа кругов и членов в них (беспокровные, однополые цветки) или увеличение (особенно у садовых форм). Цветок с увеличенным числом кругов называют махровым . Махровость обычно связана либо с расщеплением лепестков в процессе онтогенеза цветка, либо с превращением в лепестки части тычинок.
В строении цветков проявляются определённые закономерности, в частности правило кратных отношений . Его сущность состоит в том, что в разных кругах цветка имеется одинаковое или кратное количество членов. У большинства однодольных растений наиболее часто встречаются трёхчленные, у двудольных - пятичленные, реже дву- или четырёхчленные (капустные , маковые) цветки. Отступление от этого правила часто наблюдается в круге гинецея, число его членов бывает меньше, чем в остальных кругах.
Симметрия цветка
Одна из характерных черт строения цветка - его симметрия . По особенностям симметрии цветки делятся на актиноморфные , или правильные, через которые можно провести несколько плоскостей симметрии, каждая из которых делит его на две равные части (зонтичные , капустные), - и зигоморфные , или неправильные, через которые можно провести только одну вертикальную плоскость симметрии (бобовые , злаковые).
Если через цветок нельзя провести ни одной плоскости симметрии, его называют несимметричным, или асимметричным (валериана лекарственная , канновые).
По аналогии с актиноморфностью, зигоморфностью и асимметричностью цветка в целом говорят и об актиноморфности, зигоморфности и асимметричности .
Для краткого и условного обозначения строения цветков применяют