Тычинка-пестик, любовь научит, совсем не пошло: Мосприрода раскроет нюансы размножения в мире растений

 

 

 

Любовь… Романтика… Обо всем этом в жизни человека каждый из нас знает хоть что-то. А вот как проявляется любовь в мире флоры, знают лишь единицы, например, ботаники. Да-да, в жизни растений тоже есть место любви и романтике. Вспомните замечательные строки из стихотворения «Цветы» Владимира Солодухина: 

 

  

 

Для нас, людей, — любовь, 

 

А для травы иль дерева — цветенье. 

 

То, что для нас 

 

Томление в присутствии любимой. 

 

Волненье от ее улыбки, взгляда 

 

(Ожог на сердце от ее улыбки!), 

 

Бессонница, свиданье, поцелуи, 

 

Тоска, желанье, грусть и ликованье, 

 

То, что для нас почти что крылья птицы, 

 

То, что для нас перерастает в слово 

 

И в музыку, 

 

То у травы — цветок! 

 

 

 

 

Цветок – репродуктивный орган высших покрытосеменных растений. Да, если для человечества «любовь» — это чувство и даже что-то большее, то в мире флоры «любовь» - это процесс размножения. Часть этого процесса и есть цветенье. Любовные отношения растений долгое время оставались для людей тайной за семью печатями. Не все интересуются тонкостями размножения растений, а потому не может прочувствовать всей запутанности сюжета и восхититься этим природным феноменом, ну разве что полюбуется красотой цветка. Вкратце напомним вам, как происходит размножение в мире растений. 

 

 

 

 

Если у людей браки заключаются на небесах или в привычных нам ЗАГСах, то у растений иначе. У высших наземных растений можно наблюдать как половое, так и бесполое размножение. В соответствии с воззрениями XVIII века единственным известным местом у растений, в котором возможен половой процесс («брак»), считался цветок. В те далекие времена такие растения называли «явнобрачными» к ним относили цветковые, голосеменные, цикадовые и гинкговые растения. Им противопоставлялись те, у которых место полового процесса («брака») было неизвестно, называли такие растения «тайнобрачными». К тайнобрачным относили папоротники, хвощи, плауны, селагинеллы, полушниковые, псилотовые и близкие к ним растения, а также мхи, водоросли, грибы и лишайники. Загадка их размножения поставила в тупик великого систематика Карла Линнея. Немыслимо. Сам Король ботаники, классифицировавший флору, фауну, человека и даже свою домашнюю посуду, не смог раскрыть тайну интимной жизни споровых растений и назвал их «тайнобрачными». Первым секрет тайнобрачных узнал… ботаник-дилетант Михаэль Лещик-Сумински в 1848 году, а доказал его правоту три года спустя продавец музыкальных инструментов Вильгельм Гофмейстер. 

 

Сейчас система классификации растений по половым признакам растений, разработчиком которой был Карл Линней, не применяется. 

 

 

 

Наиболее знакомые всем из клана тайнобрачных - это папоротники. Рассмотрим на примере папоротников размножение этой группы растений. Все мы, гуляя по лесу, любовались ажурными перистыми листьями. Если лист перевернуть, то с обратной стороны можно увидеть ряд черных «пятен». «А, знаю, знаю! – возможно, скажете вы. – Это семена!». Не угадали. Это не семена, хотя вы близки к истине – эти органы действительно имеют отношение к размножению папоротника. «Пятна» эти называются сорусы. Они представляют собой группы органов бесполого размножения папоротника – спорангиев. 

 

Спорангии – это мешочки, в которых зреют споры, микроскопические клеточки с прочной оболочкой. Когда споры созревают, спорангии лопаются, и споры разлетаются. Но и на этом увлекательная история размножения папоротника не заканчивается. На самом деле из спор вырастает вовсе не привычное для нас растение, а маленькая пластиночка сердцевидной формы. Она настолько мала, что рассмотреть ее можно только в лупу. Эта пластинка называется заросток. 

 

Заросток лишён корней, вместо них для прикрепления к почве он использует небольшие выросты – ризоиды, но при этом самостоятельно фотосинтезирует и совершенно независим. Таким образом, несмотря на всю непохожесть заростка на растение с листьями, он тоже папоротник. 

 

Как вы помните, с помощью спор происходит бесполое размножение папоротника. А заросток – это фаза полового размножения папоротника, которая называется гаметофитом. Заросток живет недолго: он вырастает из спор осенью, зимует, а весной отмирает. На нижней стороне заростка развиваются мужские и женские половые клетки. Женские называются архегониями, а мужские — антеридиями. Если спорам для вызревания и разлетания по всему лесу нужна сухая погода, то заросток для прорастания и выполнения своей биологической функции, наоборот, нуждается в сырости. Причин влаголюбивости заростка несколько. Во-первых, он очень тоненький (состоит из всего одного слоя клеток) и поэтому быстро высыхает. А во-вторых, оплодотворение у папоротника происходит в капле воды.  

 

В результате оплодотворения развивается зародыш. Сначала он растет за счет питательных веществ заростка. Потом заросток отмирает, а из зародыша вырастает хорошо знакомое нам растение с красивыми листьями. Оно представляет собой бесполую фазу цикла развития папоротника, называемое спорофитом.  

 

Как мы видим, у папоротника имеется бесконечный цикл смены двух очень разных поколений: спорофит сменяется гаметофитом, затем обратно. 

 

 

 

 

 

С тайнобрачными растениями теперь все понятно, а как же все обстоит у явнобрачных? Рассмотрим их «любовь» на примере цветковых. Многие из вас, наверное, уже догадались, что деревья, кустарники и травы — это всё спорофиты, которые производят споры. 

 

Напомним, что органом полового размножения покрытосеменных растений является цветок. Цветок – это видоизмененный, укороченный, неразветвленный побег, предназначенный для образования спор, гамет и полового процесса, завершающегося образованием семян и плода. Половое размножение покрытосеменных растений связано с цветком, важнейшие части которого — тычинки и пестики. Чтобы завязался плод и развились семена, должно произойти оплодотворение, слияние двух половых клеток — гамет. У цветковых растений мужские гаметы (спермии) очень мелкие, женские (яйцеклетки) гораздо крупнее. 

 

Для того чтобы произошло оплодотворение, необходимо, чтобы пыльца попала на рыльце пестика. Вот тут-то и возникают трудности романтических свиданий. В связи с тем, что у семенных растений гаметофиты разнополые и расположены в разных частях спорофита, а иногда и на разных спорофитах, да к тому же растения лишены способности перемещаться, у этих представителей зеленого царства возникла огромная проблема — как мужскому гаметофиту оплодотворить женский? 

 

Семенные растения нашли оригинальный способ — перенести целиком мужской гаметофит, надежно защищенный оболочкой споры, к женскому, иными словами, осуществить опыление. Оказалось, это можно реализовать двумя путями. Различают два основных типа опыления: самоопыление и перекрёстное опыление. При самоопылении пыльца с тычинок попадает на рыльце пестика того же самого цветка. Так опыляются пшеница, рис, овёс, ячмень, горох, фасоль, хлопчатник. Потомство, образовавшееся в результате самоопыления, очень похоже на родительское растение. При перекрёстном опылении пыльца с тычинок цветка одного растения переносится на рыльце пестика цветка другого растения. При перекрёстном опылении передаются наследственные признаки как от отцовского, так и от материнского организма. Такое потомство более жизнеспособно. Для переноса пыльцы есть два пути: с использованием динамической среды обитания, то есть ветра и воды, либо с привлечением третьей стороны – животных, которые способны перемещаться. От выбора пути переноса пыльцы зависит и красочность репродуктивного органа – цветка. У ветроопыляемых растений цветки мелкие и невзрачные, собраны в соцветия, цветут зачастую до распускания листьев или пылят строго по часам, часто растут они скученно, дабы не рассеивать драгоценную пыльцу на большие расстояния. А вот у растений, опыляемых животными, цветки крупные, ярко окрашенные, с сильным запахом, у них много нектара и пыльцы – это все то, чем можно эффективно привлечь опылителей.  

 

После того как пылинка тем или иным путем попала на рыльце пестика и прикрепилась к нему, оно набухает и прорастает в длинную, очень тонкую пыльцевую трубку, которая врастает в полость завязи. Две другие клетки — это спермии. Самостоятельно двигаться они не могут, поэтому погружаются внутрь удлиняющейся клетки, и та несет их в себе. Достигнув завязи с женским гаметофитом, один спермий сливается с яйцеклеткой, а второй с особой двуядерной клеткой. Таким образом, у цветковых растений при оплодотворении происходит два слияния: первый спермий сливается с яйцеклеткой, второй — с крупной центральной клеткой. Двойное оплодотворение характерно только для цветковых растений. Происходит оплодотворение, и образуется зигота, из которой формируется зародыш. Из зародыша затем развивается зрелое цветущее растение (спорофит). Вместе с окружающей защитной оболочкой он образует семя. Если сверху семя покрывают дополнительные структуры, получается плод. 

 

 

 

 

Таким образом, цикл смены двух поколений имеется у всех наземных высших растений, а репродуктивные (спорангии, шишки, пестики, тычинки) и половые (архегонии и антеридии) органы — это не одно и то же. Особо следует отметить, что мужским половым клеткам семенных растений для оплодотворения не нужна внешняя влажная среда — ведь они движутся внутри другой клетки. Такого механизма нет ни у каких наземных растений и животных, включая человека. Независимость мужских половых клеток от внешней влаги характеризует уровень приспособленности организма к наземной среде обитания. И в этом отношении семенные растения переплюнули всех. 

 

Вот такие любовные отношения происходят в мире растений. Случаются и тайные, и явные «браки», и даже «любовные треугольники» с участием опылителей. При этом сюжетные линии отношений довольно сложные, часто очень запутанные, у каждого вида есть свои нюансы, но при этом такие яркие, динамичные и не лишены романтики и интриги.