В ходе эволюции растения выработали ряд приспособлений, оптимизирующих процесс оплодотворения. Одни обзавелись яркими венчиками и ароматом, научились вырабатывать нектар для привлечения насекомых. Другие отказались от объемного околоцветника, чтобы тычинки и пестики стали максимально доступны для ветра. Различные виды соцветий способствует успешному опылению покрытосеменных.
Что такое соцветие
Соцветием именуют порядок расположения цветков. Они четко отграничиваются от вегетативной части. Во время цветения на части побегов покрытосеменных растений развиваются цветочные почки. Они могут быть собраны в группы, которые представляют собой упорядоченную структуру видоизмененных побегов, заканчивающихся цветками.
Такое объединение позволяет:
- увеличить вероятность опыления, пыльце удается быстрее попадать с тычинок на пестики, благодаря близости цветочных чашечек,
- обеспечить цветение при благоприятных погодных условиях, что способствует гарантированному опылению,
- опылителям (пчелам, муравьям) меньше сил и времени тратить на перемещение,
- привлекать внимание пчел: многочисленные венчики заметны больше, чем одиночные мелкие цветки.
Биологическое значение соцветий заключается в том, чтобы сделать опыление более эффективным.
Как происходит опыление
Опыление — один из этапов процесса размножения растений. У покрытосеменных — это перемещение пыльцы с тычинок на рыльце пестика.
Различают два типа опыления:
- Самоопыление. Этот способ является менее распространенным. Процесс оплодотворения происходит в пределах одного и того же цветка, чаще всего до раскрытия лепестков, внутри бутона.
- Перекрестное. Самый распространенный способ размножения растений. При этом содержимое пыльников тычинок одного цветка переносится на рыльце пестика другого. Цель — обмен генетическим материалом.
Кроме того, эксперты выделяют у растений два типа перекрестного опыления: гейтоногамию и ксеногамию. В первом случае участниками процесса являются пестики и тычинки разных цветков одного растения. Такие деревья опыляются самостоятельно и дают плоды, независимо от того, растут ли поблизости сородичи. Здесь мнения ученых расходятся: одни считают этот тип перекрестным, а другие — особым способом самоопыления.
При ксеногамии задействованы тычинки и пестики, располагающиеся на разных растениях. Чтобы избежать случайного опыления цветков с одного дерева, некоторые виды изобрели защитный механизм в виде разделения полов. При этом в цветках женских растений находятся только пестики, а мужских — исключительно тычинки.
Опыление происходит по методу зоофилии, то есть при участии живых существ, которых именуют опылителями.
Виды:
- Насекомые (энтомофилия): пчелы — главные помощники растений, а также муравьи (мирмекофилия) и жуки (кантарофилия).
- Птицы колибри (орнитофилия). Данный вид распространен преимущественно в тропиках на территории Южной Америки.
- Летучие мыши (хироптерофилия). Метод используется в джунглях. Летучие мыши слизывают сладкий нектар с цветов и переносят пыльцу на языке и шерсти.
Мыши и птицы специализируются в основном на оплодотворении одиночных цветов. Например, баобаб опыляется крыланами (летучими лисицами). Его околоцветник имеет пять белых лепестков, развивается на свисающей цветоножке и достигает в диаметре 20 см. Животных привлекает множество тычинок с красными пыльниками и не слишком приятным запахом.
При оплодотворении соцветий преобладает перекрестное опыление.
Типы:
- биотическое, то есть пыльцу переносят с тычинок на рыльце пестика насекомые,
- абиотическим, в роли опылителя выступают ветер или поток воды.
Перенос пыльцы ветром используют не более 20 процентов растений, водой — 1 % (водоросли и некоторые разновидности голосеменных).
Одним из видов биотического опыления является искусственное, которое производит человек, делая это намеренно и с определенной целью.
Для каких растений типично
Опыление покрытосеменных, чьи цветы собраны в упорядоченные группы, происходит чаще всего с участием насекомых или ветра.
Цветы с энтомофильным способом опыления отличаются ярким венчиком и ароматом, выделяют нектар, привлекающий насекомых. Их пыльца крупная, шероховатая и липкая, что позволяет ей легко удерживаться на лапках и тельце пчелы. Примером могут служить плодовые деревья (вишня, груша, яблоня), которые имеют белые или розоватые венчики с тонким ароматом, сигнализирующим насекомым о наличии нектара. Пыльцы не бывает слишком много: только необходимое количество, которое способен перенести опылитель.
У растений, которым размножаться помогает ветер, цветы не отличаются ярким околоцветником. Лепестки чаще всего желтые или зеленоватые, могут и совсем отсутствовать. Соцветия часто представляют собой сережку с длинными тычиночными нитями и рыльцами пестиков. Мужские соцветия дают большое количество мелкой гладкой пыльцы, которую легко подхватывает поток воздуха.
Опыляемые ветром растения часто бывают дву- или однодомными с разнополыми цветами. Они растут группами и начинают цветение до появления листьев, что увеличивает шансы удачного опыления. Так, береза выпускает свои сережки ранней весной.
Мужские собраны в сережковидный тирс. Формируются на удлиненных побегах, имеют длину 2–4 см, внешне это сросшиеся щитовидные чешуйки, покрытые водонепроницаемой смолой. Женские распускаются одновременно с мужскими на конце укороченных боковых побегов.
Строение цветка
У покрытосеменных растений цветком именуют укороченный видоизмененный побег, предназначенный для опыления. В результате данного процесса завязывается плод с семенем внутри.
Части цветка растения:
- Стеблевая: цветоложе и цветоножка.
- Листовая: лепестки и чашелистики.
- Генеративная: пестик и тычинки.
Околоцветник (лиственная часть цветка) крепится к стеблю при помощи цветоножки, называется сидячим, если ножка очень короткая или совсем отсутствует (подорожник). У основания размещаются прицветники (кроющие листы): один — у однодольных, два — у двудольных. Верхняя часть цветоножки расширяется, образуя цветоложе, на котором располагаются остальные органы — лепестки, тычинки, пестики.
Околоцветник может быть:
- простым, состоящим из одного венчика (ландыш, тюльпан),
- двойным, иметь чашечку с чашелистиками и венчик с лепестками (вишня, яблоня, груша).
Большинство растений устроены по второму типу. Но есть и такие, которые лишены этой части совсем. Их цветы называются беспокровными или голыми (ива).
Чашечка с чашелистиками образуют первый круг околоцветника и выполняет защитную функцию: прикрывает развивающиеся генеративные органы до того момента, пока они не будут готовы к опылению. Ее листики могут быть обособленными или сросшимися.
Второй круг состоит из лепестков венчика. Они также могут быть обособленными или сросшимися. Это наиболее яркая часть цветка, которая несет в себе информацию для опылителей. Эпидерма лепестков способна вырабатывать специальные вещества, эфирные масла, придающие аромат растению. Венчик защищает регенеративные органы от ярких солнечных лучей, предотвращая перегрев тычинок и пестика днем, и бережет их от переохлаждения, закрываясь на ночь.
Если чашечка имеет правильную форму, цветок называют симметричным, если нет — асимметричным.
Генеративная часть
Эта часть цветка способна выполнять функции нектарников, а также принимать вид лепестков в соцветиях. Состоит из пестика и тычинок. Количество последних у разных видов растений может варьироваться от 1 до нескольких сотен.
Тычинки — мужские органы размножения у представителей покрытосеменных. Их численность одинакова в цветках растений одного вида. По форме они бывают обособленно расположенными или сросшимися.
Состоят из:
- тычиночной нити,
- пыльника из двух половинок (тек), каждая из которых содержит два гнезда (микроспорангия),
- связника — часть тычиночной нити, соединяющей теки между собой.
Чашелистики, лепестки и тычинки некоторых растений срастаются между собой и образуют цветочную трубку. Она, в свою очередь, может срастаться с цветоложем.
Пестик — женский репродуктивный орган.
Строение пестика:
- завязь,
- столбик,
- рыльце.
Он формируется из нескольких плодолистиков (карпелл) и содержит в своей полости семязачаток. В его ядре из мегаспоры развивается зародышевый мешок.
В нем находятся четыре типа клеток:
- одна яйцеклетка,
- две клетки спутницы,
- три антипода,
- центральная двуядерная клетка.
Попав на рыльце, зерно пыльцы выпускает трубку, по которой спермии направляются по столбику к завязи.
По наличию пестиков и тычинок цветы бывают обоеполые (содержат и те, и другие) и однополые (мужские с тычинками или женские с пестиками).
Формула цветка
Строение цветка принято выражать через формулу. Например, у тюльпана она будет такая: Л3 + 3Т3 + 3П (3). Это значит, что он имеет простой околоцветник с двумя рядами лепестков по три в каждом, такое же расположение и количество у тычинок, и три сросшихся пестика.
Каждая часть имеет буквенное обозначение:
- Ч — чашелистики,
- Л — лепестки,
- Т — тычинки,
- П — пестики.
Количество элементов растения в ботанике обозначают цифрами. Если их много, то ставится знак бесконечности — ∞. Если компоненты срослись между собой, их заключают в скобки. Например, Т (5). Если лепестки или тычинки располагаются в несколько слоев, то между их количеством в каждом круге ставят знак +. Например, Л5+5. Это значит, что венчик состоит из двух слоев-кругов, в каждом из которых по пять лепестков.
Есть условные обозначения для одно- или обоеполых растений, симметричных или асимметричных венчиков.
Виды
Как правило, соцветия имеют центральную ось и боковые ответвления.
Различают:
- Моноподиальные (неопределенные). Имеют хорошо выраженную главную ось и неопределенное количество боковых ответвлений. Развитие цветов происходит от основания к вершине или от краев к центру, если они лежат в одной плоскости.
- Симподиальные (определенные). Количество ответвлений определенно и постоянно в пределах одного вида. Главная ось не выражена. Цветы развиваются от верхушки к основанию и от центра к краям.
Моноподиальные соцветия бывают двух видов.
Простые моноподиальные
Все цветки растут на центральной оси, имеют рацемозное (боковое) расположение.
Простые моноподиальные соцветия:
- Кисть. Наиболее распространенный вид. Цветки крепятся на хорошо развитых цветоножках к удлиненной главной оси (иван-чай, черемуха, горох).
- Колос. Расположение цветков такое же, как и в кисти, но отсутствует цветоножка (ослинник, подорожник).
- Щиток. Верхние цветоножки намного короче нижних (груша).
- Зонтик. Все цветоножки имеют одинаковую длину и хорошо развиты, центральная ось, наоборот, достаточно короткая (чистотел, вишня).
- Початок. Обладает утолщенной осью и кроющим листом (кукуруза, аир).
- Головка. Имеет короткую основную ось, а также маленькие или вовсе отсутствующие цветоножки (клевер, люцерна).
- Корзинка. Специализированное соцветие (антодия), имитирующее отдельный цветок. На плоской или конусовидной главной оси размещаются маленькие сидячие цветки. Нижние, периферические, приняли вид лепестков венчика. Верхние вегетативные листья побега формируют обертку, имитирующую чашечку. Такие цветковые растения, как синеголовник и одуванчик, хорошо демонстрируют примеры соцветия корзинка.
Сложные моноподиальные
Представляют собой совокупность частных (парциальных) соцветий, расположенных на главной оси.
Сложные моноподиальные соцветия:
- Двойная кисть. От моноподиальной (рост побега осуществляется за счет верхушечной почки) центральной оси ответвляются отдельные соцветия кисти (мотыльковые).
- Сложный зонтик и колос. Устроены по такому же принципу, что и двойная кисть. Парциальные соцветия в их составе называют зонтиками и колосками.
- Метелка. Имеет более интенсивное ветвление, при этом нижние парциальные соцветия лучше развиты и ветвятся больше верхних, что придает метелке пирамидальную форму (сирень, гортензия метельчатая).
В природе существует множество сложных (агрегатных) моноподиальных комбинаций.
Разновидности:
- метелка зонтиков (аралии высокая и маньчжурская) или корзинок (полынь обыкновенная),
- щитковидная метелка (калина, рябина, бузина),
- кисть корзинок (череда пониклая),
- колос корзинок (сушеница лесная).
В таблице показано отличие обычных моноподиальных соцветий от сложных.
Симподиальные
Это еще более интенсивная схема сложного ветвления цветов с невыраженной главной осью и симподиальным нарастанием. Такие соцветия называются цимоидами. При симподиальном ветвлении верхушечная почка на побеге отмирает, и у ее основания развивается новый побег (липа, ива, орхидея). У цимоидов цветение начинается с верхушечного цветка. Последними распускаются второй и последующие уровни.
Монохазий
Цимоид, в котором от центральной материнской оси ответвляется одна дочерняя и перерастает ее верхушку. С плодами она напоминает кисть или колос.
Бывает двух видов:
- Извилины. Дочерние оси развиваются поочередно то вправо, то влево. Венчики извилин смотрят в противоположные стороны (петуния, буравчик).
- Завитки. От материнской оси ответвляется дочерняя с одним единственным цветком. В свою очередь, от нее отходит следующая и так далее. Все венчики завитка смотрят в одну сторону (картофель, медуница, незабудка).
Часто встречаются цимоидные разновидности. Тогда речь идет о двойных извилинах и завитках. В них венчики первого и второго уровня растут как дихазии, а последующих — как монохазии (пер. с греч. — разделение), когда на главной оси располагается верхушечный цветок, в ниже его на боковой оси, перерастающей главную, развивается еще один бутон, раскрывающийся позднее.
Дихазий
В дихазиях каждая ось разветвляется на две последующие. Часто имеет вид зонтика (герань комнатная). Такая группа цветков называется ложным зонтиком. Когда нижние оси имеют совсем небольшой размер, дихазий приобретает большую плотность и может выглядеть, как корзинка (сивец, короставник). От настоящих корзинки и зонтика его можно отличить по порядку распускания цветков: у дихазиальных он будет центробежным или одновременным, у обычных — центростремительным.
Плейохазий
Это цимоид, чья центральная материнская ось ветвится на несколько дочерних следующего порядка. Они перерастают главную и распускаются позже верхушечного цветка. У бузины второй уровень переходит в третий, который цветет в последнюю очередь. Таким образом увеличивается продолжительность цветения растения и период опыления.
Тирс
Сложное соцветие, в котором главная ось развивается моноподиально и ветвится на частые боковые цимоиды. Их интенсивность повышается от центра к основанию, что придает группе цветков пирамидальную форму (каштан). Часто встречается сережковидный тирс. Он отличается провислой материнской осью (лещина, береза).
Значение в экосистеме
В процессе эволюции растительного мира цветок как орган размножения принял наиболее адаптированную под определенный тип опыления и среду обитания конфигурацию.
Расположение группами позволяет ему увеличить опыляемую площадь. Таким образом повышается количество вызревших семян, а значит, и возможность расширения ареала или поддержание его в существующих границах.
Вокруг этого процесса формируется целая экосистема. От качества почвы, климатической зоны, окружения зависит то, как ведут себя растения при цветении. Так, теплый климат южных широт позволяет обзавестись им пышными яркими соцветиями, привлекающими опылителей и создающими условия для их жизнедеятельности. В северных широтах цветки крепятся к массивному основанию и не отличаются большими размерами.
Есть предположение, что двудомные растения возникли позже однодомных. Возможность использовать при перекрестном опылении генетический материал повышает стойкость многих цветов и позволяет гораздо более эффективно адаптироваться под изменяющиеся условия окружающей среды, что положительно влияет на жизнеспособность вида.
Тест
I. Какие части растения выполняют генеративную функцию:
- корень,
- тычинки,
- пестик,
- цветоложе.
Ответ: 2,3
II. Что представляет собой двойной околоцветник:
- листовая часть цветка, образующая чашечку,
- ряд чашелистиков,
- чашелистики и венчик.
Ответ: 3
III. Выберите правильное описание цветка яблони, который содержит 5 обособленных чашелистиков, столько же обособленных лепестков, неопределенное количество тычинок и один пестик:
- Ч(5) Л5 Т∞ П1,
- Л5+5 Т∞ П1,
- Ч5 Л5 Т∞ П1,
- Ч5 Л(5) Т∞ П1.
Ответ: 3
IV. Какие соцветия из перечисленных ниже являются простыми:
- завиток,
- кисть,
- метелка,
- початок.
Ответ: 2,4
V. Какое соцветие можно принять за отдельный цветок:
- головка,
- зонтик,
- корзинка,
- тирс.
Ответ: 3
VI. На диаграмме представлены моноподиальные соцветия. Подберите правильное название каждому:
- корзинка,
- зонтик,
- початок,
- колос,
- головка,
- кисть,
- щиток.
Ответ: 4,6,2,7,3,5,1
1-колос, 2-кисть, 3-зонтик, 4-щиток, 5-початок, 6-головка, 7-корзинка.
Видео
Посмотрите видео, где рассматриваются вопросы классификации соцветий и биологическое значение такой формы цветения.