Биологическое значение размножения

РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ

Размножение и его значение. Способы размножения. Способность к размножению или самовоспроизведению является одним из обязательных и важнейших свойств живых организмов. Размножение поддерживает длительное существование вида, обеспечивает преемственность между родителями и их потомством в ряду многих поколений. Оно приводит к увеличению численности особей вида и способствует его расселению. У растений, подавляющее большинство которых ведет прикрепленный образ жизни, расселение в процессе размножения - единственный способ занять большую территорию обитания.

Различают два типа размножения: бесполое и половое. В бесполом размножении участвует только одна родительская особь, которая делится, почкуется или образует споры. В случае полового размножения особи нового поколения появляются при участии двух организмов - материнского и отцовского. Бесполое размножение происходит в двух формах: вегетативное и собственно бесполое. Размножение при помощи вегетативных органов (у растений) и частей тела (у животных) называется вегетативным. Вегетативное размножение основано на способности организмов восстанавливать (регенерировать) недостающие части. Этот способ размножения широко распространен в природе, но с наибольшим разнообразием осуществляется у растений, особенно у цветковых. При делении путем митоза одноклеточных бактерий, водорослей, простейших образуется два дочерних организма. У одноклеточных водорослей, грибов и лишайников размножение осуществляется соответственно обрывками нитей, спорами и обломками слоевищ. Примером вегетативного размножения может служить почкование, характерное для дрожжей и грибов. Если при этом дочерние особи не отделятся от материнской, могут возникать колонии. У цветковых растений в природе новые особи могут возникать из вегетативных органов: стебля (кактусы, ряска, элодея), листа (глоксиния), корня (малина, крыжовник, осот, одуванчик), корневища (пырей), усов (земляника) и др. Собственно бесполое размножение характеризуется тем, что для воспроизводства потомства образуются специализированные клетки - споры, каждая из которых прорастает и дает начало новому организму. Спорообразование встречается у простейших, грибов, водорослей, мхов, плаунов, хвощей и папоротников. У голосеменных и покрытосеменных растений споры непосредственно в процессе размножения не участвуют.

При любой форме бесполого размножения - частями тела или спорами наблюдается увеличение численности особей данного вида без повышения их генетического разнообразия: все особи являются точной копией материнского организма. Эта особенность используется человеком для получения однородного, с хорошими признаками потомства у плодово-ягодных, декоративных и других групп растений.

Вегетативное размножениеу покрытосеменных растений делится на естественное и искусственное. Естественное вегетативное размножение распространено очень широко. Чаще всего оно происходит с помощью корневищ, луковиц, клубнелуковиц, корней, усов. Искусственное вегетативное размножение осуществляется при вмешательстве человека. К искусственному вегетативному размножению цветковых прибегают в том случае, если растение не дает семян, образует семена низкого качества или если надо сохранить генетическую чистоту сорта. Вегетативным путем обычно размножаются высокодекоративные сорта растений, полученные путем гибридизации, так как при семенном размножении наблюдается расщепление особей и сорт теряет свои качества.

В естественных условиях и в культуре растения часто размножаются одними и теми же органами. Это свойство растений широко используется в практике растениеводства, лесоводства и, особенно, садоводства.

Очень часто происходит размножение при помощи черенков. Черенок - это отрезок любого вегетативного органа растения, способный к восстановлению недостающих органов. Отрезки побега длиной 20-30 см с одним-тремя листьями, в пазухах которых развиваются пазушные почки, называются стеблевыми черенками. В естественных условиях такими черенками легко размножаются ива, тополь, а в культуре - герань, смородина, роза и др.

Корневые черенки - участки боковых корней длиной 10-20 см - заготавливают осенью и хранят в песке, весной высаживают в парник. Применяют для размножения вишни, яблони, малины.

Лист, образующий корень, тоже используется как листовой черенок. Листовыми черенками размножают бегонию, узумбарскую фиалку, глоксинию.

При искусственном размножении черенки отделяют от растений и укореняют в воде, песке или легкой земляной смеси. Одни растения укореняются легко, другие трудно. Черенки растений следует прикрывать стеклом, чтобы создать повышенную влажность воздуха, периодически опрыскивать и проветривать. При размножении крупными листовыми пластинками часть листовой пластинки надо удалить.

В природе вегетативное размножение происходит корневыми отпрысками. Так размножаются вишня, осина, слива, сирень, черемуха.

Размножение отводками применяется и для выращивания смородины, винограда, азалии и других растений. Для этого, одно- двулетние побеги растения наклоняют в специально вырытую канавку, пришпиливают и засыпают землей так, чтобы конец побега оставался на поверхности почвы. Укоренение идет лучше, если под почкой сделать надрез коры. Приток питательных веществ к надрезам стимулирует образование придаточных корней. Укоренившиеся побеги отделяют от материнского растения и рассаживают.

Растения легко размножаются особыми ползучими побегами - усами (земляника, лапчатка гусиная, живучка).

Широко распространено вегетативное размножение не только типичными органами или их частями, но и видоизменениями стебля - корневищами, луковицами, клубнями.

Ягодные и декоративные растения размножаются также делением куста на несколько частей, каждая из них высаживается на новое место.

Особым способом вегетативного размножения является прививка. Прививка - сращивание почки или черенка одного растения со стеблем другого, растущего в почве. Черенок или почка называются привоем, а растение с корнем - подвоем.

Прививка почки с кусочком древесины называется окулировкой. При этом на стебле одно-двулетнего сеянца делают Т-образный надрез длиной
2-3 см, горизонтальный - не более 1 см. Затем края коры осторожно отгибают, под кору вставляют глазок, обрезанный с кусочком древесины. Глазок плотно прижимают к древесине отворотами коры. Место прививки обвязывают мочалом, оставляя открытой почку. После срастания стебель подвоя выше глазка удаляют. Окулировку проводят летом и весной.

Реже используют копулировку - прививку однолетнего черенка с несколькими почками. В этом случае привой и подвой должны быть одинаковой толщины. На них делают одинаковые косые срезы. Привой прикладывают к подвою так, чтобы их ткани совпали (особенно важно совпадение камбия) и тщательно привязывают мочалом. При разной толщине привоя и подвоя делают прививку в расщеп, за кору, в приклад и др.

Значение вегетативного размножения. Вегетативное размножение растений имеет большое значение в сельском хозяйстве. Оно дает возможность быстро получить большое количество посадочного материала, размножать растения, не образующие семян, сохранять признаки сорта. Поскольку при вегетативном размножении происходит митотическое деление соматических клеток, потомство получает тот же набор хромосом и полностью сохраняет признаки материнских растений.

Половое размножениесущественно отличается от бесполого тем, что в данном случае генотип потомков возникает в результате перекомбинации генов, принадлежащих обоим родителям. Это повышает возможности организмов в приспособлении к меняющимся условиям среды. Половое размножение характеризуется наличием полового процесса, одним из важнейших этапов которого является слияние половых клеток, или гамет, - специализированных гаплоидных клеток, одетых плазматической мембраной. Гаметы различаются по строению и физиологическим свойствам и делятся на мужские (подвижные - сперматозоиды, неподвижные - спермии) и женские (яйцеклетки). В отличие от спор одна гамета, за исключением случаев партеногенеза, не может дать начало новой особи. Этому предшествует процесс слияния двух половых клеток - оплодотворение, в результате которого образуется зигота. В дальнейшем из зиготы развивается зародыш нового организма.

Образование половых клеток у водорослей, многих грибов и высших споровых растений происходит путем мейоза в специальных органах полового размножения: яйцеклеток - в оогониях или архегониях; сперматозоидов и спермиев - в антеридиях.

Процесс оплодотворения состоит из слияния женской и мужской гамет с образованием зиготы. Зигота имеет двойной набор хромосом. У покрытосеменных растений наблюдается двойное оплодотворение, происходящее в цветке.

Цветок представляет собой укороченный неразветвленный видоизмененный побег с ограниченным ростом, который служит для образования спор, и гамет, для полового процесса, после которого образуются семя и плод.

Цветки образуются на главном и боковых стеблях и развиваются из почек сидящих в пазухах кроющего листа. Стеблевая часть цветочного побега называется цветоножкой. Она имеет ограниченный рост и расширенную кверху своеобразную точку роста, называемую цветоложем, от которого отходят все части цветка. На цветоложе формируются околоцветник, состоящий из чашечки и венчика, а также собственно цветкотычинки и пестики, которые являются видоизмененными листьями. В некоторых цветках отдельные части могут отсутствовать.

Цветоножка - часть стебля, несущая цветок, расположенная между цветоложем и прицветным листом. Если она не развита, то цветок называется сидячим (цветки в соцветии корзинка). На цветоножке иногда развиваются один или два маленьких верхушечных листа, называемых прицветниками.

Цветоложе - это расширенная осевая часть цветка, являющаяся его укороченной стеблевой частью. От него отходят остальные части цветка. Цветоложе может быть расширенное (земляника), плоское (пион), коническое (малина), вогнутое (вишня, слива).

Околоцветниксоставляют листовые части цветка, обеспечивающие защиту тычинок и пестиков. Околоцветник может быть простым и двойным. Двойной околоцветник состоит из чашечки и венчика, различающихся по окраске и размерам. Если покровы цветка однородные и в них нет дифференциации на чашечку и венчик, то такой околоцветник называется простым. Простой околоцветник с листочками зеленого цвета называется чашечковидным (крапива, конопля), яркоокрашенный простой околоцветник - венчиковидным (тюльпан, ландыш). Цветки, не имеющие околоцветника, называются беспокровными, или голыми (ива, осоки).

Рис. 26. Схема строения цветка:

1 – пыльник в поперечном разрезе, 2 – пыльник в продольном разрезе,
3 – пыльца на рыльце пестика, 4 – столбик, 5 – стенки завязи, 6 – гнездо завязи, 7 – зародышевый мешок, 8 – цветоложе, 9 – чашелистик, 10 – лепесток венчика, 11 – яйцеклетка, 12 – центральное ядро, 13 – антиподы, 14 – синергиды.

Чашечка. Наружные видоизмененные листья цветка называются чашелистиками - все вместе они составляют чашечку. Она может быть раздельнолистной (чашелистики свободные) и сростнолистной (чашелистики сросшиеся), расположение чашелистиков может быть спиральным и круговым. Чашелистики могут располагаться в два круга - тогда нижний ярус называют подчашием. У большинства представителей сложноцветных и зонтичных чашечка слабо развита или отсутствует. Функция чашечки - защищать остальные части цветка от неблагоприятных воздействий (температуры, влаги, вредителей).

Венчик. Он состоит из лепестков, расположенных по спирали или по кругу. Лепестки обычно крупней чашелистиков и окрашены в разные цвета. Венчик бывает раздельнолепестным и сростнолепестным (чашелистики сросшиеся). Сростнолепестные венчики разнообразны: по форме они бывают колосовидные (картофель), колокольчатые (колокольчик), язычковые (цикорий), двугубые (яснотки) и т.д. Венчик может быть правильным, имеющим не менее двух плоскостей симметрии; неправильным, имеющим одну плоскость симметрии; и асимметричным, через который нельзя провести ни одной оси симметрии. Правильные венчики имеют цветки яблони, вишни и др., неправильные - льнянки, гороха, асимметричные - канны.

Главная функция венчика - привлечение насекомых, способствующих перекрестному опылению и защите тычинок и пестиков от неблагоприятных условий.

Андроцей - совокупность тычинок в цветке. Число их колеблется от одной до нескольких сотен. Располагаются они на цветоложе или по спирали или по кругу (в один или два круга). У большинства цветков тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. Две половинки пыльника соединены друг с другом при помощи связника. Пыльники могут быть прикреплены к нити неподвижно, а у некоторых растений (злаки) они бывают качающимися. Каждый пыльник содержит две пары пыльцевых гнезд, в которых развивается пыльца. Тычинки могут срастаться нитями (у бобовых), пыльниками (у сложноцветных), нитями и пыльниками (у тыквенных). Тычинки возникают из бугорков конуса нарастания цветоносного побега. Первоначально формируется пыльник, а затем тычиночная нить. По тычиночной нити к связнику идет один проводящий пучок. Дифференциация тканей в пыльнике происходит следующим образом. Из наружного слоя образовательной ткани формируется эпидерма, из внутреннего слоя возникает архиспорий, дающий материнские клетки микроспор.

Клетки архиспория делятся многократно митозом и дают материнские клетки микроспор, которые делятся мейозом, и из каждой образуются четыре одноядерные гаплоидные микроспоры, соединенные между собой. Из микроспор образуется пыльца или пыльцевые зерна. Пыльцевое зерно имеет две оболочки: внутреннюю - тонкую - интину и наружную - толстую, часто кутинизированную - экзину, ядро и цитоплазму. В экзине имеются неутолщенные места - поры и утолщенные места в виде бугорков.

В процессе формирования пыльцевого зерна из микроспоры ядро и цитоплазма делятся митозом (без цитокинеза) с образованием двух ядер (клеток). Большая клетка называется вегетативной (из нее в дальнейшем развивается пыльцевая трубка), меньшая - генеративной. Ядро генеративной клетки у некоторых растений делится еще в пыльцевом гнезде (у других растений позже) митозом, при этом образуются две клетки - спермии, которые являются мужскими половыми клетками - участвующими в оплодотворении. Подобная двухклеточная или трехклеточная проросшая микроспора – мужской гаметофит. Он представляет собой пыльцевое зерно или пыльцу, необходимую для опыления. Окраска пыльцы разная: белая, красная, желтая. Форма - шаровидная, треугольная, эллипсовидная, палочковидная и т.д.

В цветке бывает один или несколько пестиков, каждый пестик развивается из одного или нескольких плодолистиков. Совокупность плодолистиков называют гинецеем. Пестик состоит обычно из рыльца, столбика и завязи. Над завязью поднимается тонкий цилиндрический столбик, несущий на верхнем конце рыльце (выполняющее роль пыльцеулавливающего аппарата). У некоторых растений столбика нет, и тогда рыльце сидит прямо на завязи, в этом случае его называют сидячим. Столбик, приподнимая рыльце, способствует лучшему опылению и проведению пыльцевых трубок при прорастании пыльцы.

Завязь – увеличенная, иногда вздутая часть пестика, в которой находятся семязачатки.

Различают три типа завязей в цветках: верхнюю, нижнюю и полунижнюю. Верхняя завязь располагается свободно на цветоложе и образуется только плодолистиками. Нижняя завязь возникает в результате срастания оснований чашечки, венчика и андроцея с завязью, при этом околоцветник отходит от вершины завязи. Полунижняя завязь встречается редко. Она сращена с околоцветником и тычинками только нижней своей частью, а верхняя остается свободной. В завязи может быть от одного до нескольких тысяч семязачатков. Семязачаток, или мегоспорангий, развивается на внутренней стенке завязи, состоит из нуцеллуса (ядро семязачатка), покровов (интегументов) - одного или двух, между покровами остается отверстие - пыльцевход (микропиле). В семязачатке образуются мегаспоры. Архиспориальная клетка нуцеллуса, или материнская клетка, делится мейозом, образуя тетраду гаплоидных мегаспор. Из четырех развивается только одна, а три редуцируются (исчезают). Оставшаяся мегаспора начинает прорастать. При прорастании мегаспоры ядро ее последовательно делится митозом. Возникшие два ядра расходятся к полюсам, а между ними в цитоплазме образуется крупная вакуоль. Затем каждое ядро делится еще дважды, так что у полюсов зародышевого мешка образуется по четыре гаплоидных ядра. От каждого полюса из четырех ядер по одному отходят в центральную часть зародышевого мешка. Здесь эти два ядра сливаются в одно диплоидное, которое называется вторичным или центральным ядром зародышевого мешка, оно имеет диплоидный набор хромосом и становится центральной клеткой зародышевого мешка.

Три ядра вместе с цитоплазмой в микропилярном конце образуют яйцевой аппарат. Одна из клеток более отдаленная от пыльцевхода - яйцеклетка
(т.е. женская гамета). Две другие называются вспомогательными клетками или синергидами.

Возле другого противоположного полюса - тоже три клетки, называемые антиподами. Таким образом, возникает зародышевый мешок с семью ядрами, готовый к процессу оплодотворения (иногда количество ядер может быть иным) (рис. 26).

Обоеполые и однополые цветки. Если в цветке имеются и тычинки, и пестик (пестики), то его называют обоеполым. Обоеполых цветков примерно 75%. Если в цветке имеются только тычинки или только пестики, то цветок называется однополым. Он будет мужским, если в нем только тычинки, и женским, если присутствуют только пестики. Однополые цветки могут по-разному распределяться на растениях. Например, у конопли, ивы на одних экземплярах находятся мужские цветки, на других - женские. Такие растения называются двудомными. У огурца, кукурузы на одном и том же растении имеются и мужские и женские цветки. Эти растения называются однодомными. Встречаются многодомные растения. У них на одной особи можно встретить обоеполые и однополые цветки. Их называют полигамными (клен, ясень).

Формула цветка.Строение цветка можно показать в виде формулы. Для этого используют условные знаки, при помощи, которых записывают формулу цветка. Каждый круг цветка обозначается определенной заглавной буквой. Простой околоцветник - П (Р), чашечка – Ч (К, Са), венчик – В (Со), тычинки – Т (А), пестик – П (G). Число членов цветка в каждом круге обозначают цифрами, а если число их больше 12 - то знаком бесконечности (∞ ). Отсутствие их обозначается - 0. Если члены цветка срослись, то цифры пишутся в скобках (). Верхнюю завязь обозначают горизонтальной чертой под цифрой числа плодолистиков, а нижнюю - чертой над цифрой числа плодолистиков. Неправильный венчик показывают стрелкой (↑ ), правильный изображают звездочкой ( * ), однополые тычиночные цветки знаком ♂, однополые женские -♀, обоеполые -♂♀.

Картофель: * Ca₍₅₎Co ₍₅₎A₅G₍₂₎

Диаграмма цветка. Цветки могут быть изображены диаграммами, которые представляют собой схематическую проекцию цветка на плоскости, перпендикулярную к его оси, пересекающую ось материнского растения и кроющий лист. На диаграммах чашелистики принято изображать скобкой с килем на спине, лепестки - круглой скобкой, тычинки - поперечным разрезом через пыльник, гинецей - поперечным разрезом через завязь. Срастание частей цветка показывают их соединением.

Рис. 27. Цветок и его диаграмма:

1 – ось соцветия; 2 – прицветник (кроющий лист); 3 – прицветники; 4 – чашелистики; 5 – лепестки; 6 – тычинки; 7 – пестик.

Соцветия и их биологическое значение. Цветки на растении редко расположены по одному, как у мака, тюльпана. Чаще они собраны на растении группами и образуют соцветие. Соцветие - это группа цветков, собранных на растении в определенном порядке. В природе встречается большое разнообразие соцветий, которые объединяются в две большие группы по способу нарастания:

1) соцветия неопределенные (моноподиальные)

2) соцветия определенные (симподиальные)

Неопределенные соцветия характеризуются следующими признаками: ветвление у них моноподиальное, главная ось заканчивается не цветком, а конусом нарастания, и поэтому соцветие продолжает расти неопределенно долго. Для этих соцветий характерно неодновременное распускание отдельных цветков, сначала зацветают нижние цветки, постепенно цветение переходит кверху, последним расцветает верхушечный цветок. Неопределенные соцветия подразделяются на простые и сложные. К простым соцветиям относятся такие, у которых по бокам главной оси образуются отдельные цветки (цветки расположены только на осях первого и второго порядков). К этой группе соцветий относятся, колос простой, початок простой, сережка, кисть, щиток простой, зонтик простой, головка, корзинка. Колос простой - на главной оси располагаются сидячие цветки (подорожник). Початок отличается от колоса мясистой осью, на которой расположены сидячие цветки (белокрыльник). Сережка - главная ось нежная, мягкая, поникающая (повислый колос), она направлена не вверх, а вниз. На ней расположены отдельные цветки (тополь, береза, орех). Кисть - на главной оси прикреплены отдельные цветки, сидящие на более или менее одинаковых цветоножках (черемуха, сурепка и др.). У некоторых растений цветки расположены с одной стороны оси, т.е. получается однобокая кисть (ландыш). Щиток – кисть, у которой нижние цветоножки длиннее верхних, и поэтому цветки его расположены на одном уровне, в одной плоскости (груша). Зонтик - цветки сидят на длинных цветоножках, которые выходят из одного места на верхушке побега и расходятся в разные стороны, как спицы у зонта (лук, вишня). Головка - главная ось, очень укороченная и утолщенная, к ней прикреплены со всех сторон почти сидячие цветки (клевер). Корзинка - имеет сильно расширенную, плоскую или несколько выпуклую главную ось, на таком общем ложе расположены сидячие цветки (ромашка, василек); цветение идет от периферии к центру. Сложные соцветия. В отличие от простых, у сложных соцветий на главном стержне образуются не отдельные цветки, а группы цветков (простые соцветия). Таким образом, сложные соцветия состоят из нескольких простых соцветий. К этой группе соцветий относятся сложный колос, сложный зонтик, метелка, сложный щиток. У сложного колоса колосовой стержень не прямой, а ступенчатый, и на каждом выступе этого стержня сидит не один цветок, а группа цветков, которая образует простые соцветия (пшеница, ячмень, рожь). Сложный зонтик - на осях первого порядка располагается простое соцветие зонтик (укроп). Метелка - на главной оси располагаются простые соцветия: кисть или простой колос (просо, кукуруза - мужское соцветие).

Рис. 28. Схемы соцветий:

Определенные соцветия отличаются от неопределенных тем, что у них главная ось заканчивается цветком, и ветвятся они, как правило, симподиально. Основными формами данных соцветий являются: дихазий (гвоздичные), монохазий (бурачниковые), плейохазий (молочайные). Монохазий развивается у растений с очередным листорасположением. Каждая материнская ось несет лишь дочернюю, выходящую из пазухи прицветного листа, которая и завершается цветком. Дихазий – образуется при супротивном листорасположении. Происходит ложнодихотомическое нарастание. Каждая материнская ось несет две дочерние, выходящие из пазух супротивных прицветных листьев. Плейохазий – соцветие, в котором от оси первого порядка отходят из одного узла не две, а больше осей второго порядка. Плейохазий формируется при мутовчатом листорасположении.

Биологическое значение соцветий заключается в том, что с увеличением количества мелких цветков на одном побеге увеличивается число семян при экономии пластического материала, необходимого для формирования одного заметного для насекомых цветка.

В соцветии увеличивается вероятность попадания пыльцы на рыльце пестика как у ветроопыляемых, так и у насекомоопыляемых растений. Перекрестному опылению способствует неодновременное созревание цветков в соцветии. Соцветия разнообразны, их знание важно для определения, описания и классификации растений.

Опыление - это процесс переноса пыльцы с пыльника тычинки на рыльце пестика. После опыления из пылинки развивается пыльцевая трубка, доставляющая спермий в завязь к яйцеклетке, находящаяся в зародышевом мешке семязачатка. В ходе эволюции у растений выработалось два типа опыления: самоопыление и перекрестное опыление. При самоопылении пыльца переносится на рыльце пестика своего цветка; происходит в обоеполых цветках. К самоопыляющимся растениям относятся горох, ячмень, фасоль, пшеница, овес и др. У растений имеются различные приспособления к процессу самоопыления. У самоопыляющихся растений обычно тычинки и пестики созревают одновременно. Часто пыльники расположены выше рыльца, что облегчает попадание пыльцы при ее высыпании на рыльце пестика того же цветка. Процесс самоопыления у растений менее прогрессивен, чем процесс перекрестного опыления. Растений-самоопылителей в природе встречается меньше, чем перекрестно-опыляемых. Сущность перекрестного опыления заключается в переносе пыльцы с пыльника одного цветка на рыльце пестика цветка другого растения. В зависимости от способа перенесения пыльцы различают ветроопыляемые, насекомоопыляемые, птицеопыляемые, водоопыляемые растения. Чтобы процесс перекрестного опыления протекал успешно, у растений выработались различные приспособления. У насекомоопыляемых растений развивается яркий венчик, формируются нектарники, выделяющие сладкую жидкость - нектар, которая служит пищей насекомым. Некоторые насекомые посещают цветки из-за пыльцы, которую они поедают (жуки) или откладывают в сотах как пищу для личинок (пчелы, шмели). У таких растений обычно цветки крупные, широко раскрытые, доступные многим насекомым. Часть цветков обладают запахом, привлекающим различных насекомых. У некоторых растений цветки приспособлены к опылению только определенными насекомыми. Так, цветки душистого табака опыляются ночными бабочками, т.к. они имеют длинную трубочку венчика, что является результатом совместной эволюции насекомых - опылителей и растений, у которых выработались взаимные приспособления, способствующие опылению. У некоторых растений опыление осуществляют птицы, (многие орхидеи опыляют колибри), летучие мыши, а у водных видов роль опыляющего фактора выполняет вода. Пыльца течением переносится на рыльца. Деревья, многие кустарники и травы открытых местообитаний опыляются с помощью ветра. Цветки у ветроопыляемых растений мелкие с невзрачным околоцветником и собраны в легко раскачиваемые соцветия (сережки). У ряда ветроопыляемых растений раскачиваются пыльники (рожь). Они образуют много сухой и мелкой пыльцы, а крупные перистые рыльца выступают из цветка, улавливая пыльцу. Ветроопыляемые растения цветут до распускания листьев. У многих из них соцветия поднимаются над листьями. Перекрестное опыление имеет большое биологическое значение, т.к. приводит к разным сочетаниям признаков родительских форм у потомства.

Искусственное опыление.Для получения новых форм растений, обладающих устойчивостью к засухе, морозу, грибковым заболеваниям и т.д., скрещиваются формы, отличающиеся теми или иными признаками. Лучше всего искусственное опыление удается между разновидностями и сортами, относящимися к одному виду. Техника опыления заключается в том, что из обоеполых цветков, которые станут материнскими, еще в бутонах удаляют не вскрывшиеся пыльники; чтобы не произошло самоопыления, на них надевают пергаментные мешочки. Через 1-3 дня мешочки снимают, пестики опыляют приготовленной заранее пыльцой и снова надевают мешочки, внутри которых будут развиваться плоды.

Оплодотворение - процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы, дающей начало новому организму. У цветковых растений имеет место двойное оплодотворение, открытое в 1898 г. С.Г. Навашиным. Двойному оплодотворению предшествует образование пыльцы - мужского гаметофита и восьмиядерного зародышевого мешка - женского гаметофита. Как известно, клетки цветковых растений имеют диплоидный набор хромосом. В молодом пыльнике находятся материнские клетки-микроспоры, которые делятся мейозом, образуя тетраду (четыре) гаплодных микроспор, которые развиваются в мужской гаметофит - пыльцу. При этом ядро делится митозом и дает начало двум ядрам - вегетативному и генеративному. Сформировавшаяся пыльца состоит из цитоплазмы, покрытой двумя оболочками и двух ядер, и представляет собой мужской гаметофит. При прорастании на рыльце пестика вегетативная клетка расходуется на образование пыльцевой трубки, а генеративная - делится с образованием двух спермиев, которые по пыльцевой трубке доставляются к семяпочке.

В молодой семяпочке находится материнская клетка-мегаспора, которая делится мейозом с образованием четырех гаплодных клеток. Три из них рассасываются, а одна - мегаспора - дает начало женскому гаметофиту - зародышевому мешку.

Мегаспора сильно разрастается, ее ядро делится трижды митозом, превращаясь в 8-ядерный зародышевый мешок, с упорядоченным расположением ядер. На двух противоположных полюсах зародышевого мешка располагаются по три ядра; в центре его два ядра сливаются и дают начало диплоидной центральной клетке. Одна из трех клеток со стороны пыльцевхода становится яйцеклеткой, две другие с мелкими ядрами называются вспомогательными клетками или синергидами. Возле другого полюса тоже формируются три клетки, называемые антиподами. Пыльца, попавшая на рыльце пестика, прорастает пыльцевой трубкой, которая достигает семяпочки, и из нее выходят два спермия. Один спермий оплодотворяет яйцеклетку, другой - диплоидное центральное ядро. После оплодотворения из яйцеклетки развивается диплоидный зародыш, а из центрального ядра - триплоидный эндосперм с питательными веществами. После двойного оплодотворения все части пестика претерпевают большие изменения: из оплодотворенной яйцеклетки образуется в дальнейшем зародыш семени; из оплодотворенного вторичного ядра - эндосперм семени; семяпочка в целом превращается в семя; ее покровы (интегументы), разрастаясь, превращаются в оболочку семени; вся завязь после процесса оплодотворения развивается в плод, а ее стенки превращаются в околоплодник. Зародыш, образовавшийся от слияния двух гаплоидных гамет - яйцеклетки и спермия, является диплоидным, т.е. клетки его имеют двойной набор хромосом. Возникший в процессе двойного оплодотворения эндосперм и зародыш семени резко отличаются морфологически, выполняют различные физиологические функции и в то же время взаимно связаны между собой. Зародыш семени не только обеспечивается питанием через эндосперм, все его развитие находится под влиянием двойной наследственной природы эндосперма. Во время формирования и созревания зародыша происходит сложный процесс взаимоотношений его не только с эндоспермом, но и с тканями семяпочки.

Покровы семяпочки образуют семенную кожуру. Стенки завязи, лежащие снаружи от семяпочки, разрастаются и образуют плод. Семенная кожура и оболочка плода выполняют защитную функцию, а также участвуют в распространении семян. У некоторых растений имеет место образование семян без оплодотворения (у свеклы, льна, одуванчика и др.), из яйцеклетки, т.е. партеногенезом.

Строение и образование семян (на примере двудольного и однодольного растения), их химический состав. Условия прорастания семян. Дыхание семян. Питание и рост проростка. Агротехника посева и выращивания растений.Семя - орган размножения и расселения растений, развивающийся после оплодотворения из семязачатка. У покрытосеменных растений семя формируется внутри завязи, которая становится плодом. Семя развивается из семяпочки после процесса двойного оплодотворения и содержит в зачаточном состоянии все вегетативные органы будущего растения - корень, стебель и лист.

Зрелое семя состоит из зародыша, запасающих тканей (если они есть) и семенной кожуры.Семена однодольных и двудольных растений отличаются особенностями строения и развития.

Зерновка однодольного растения пшеницы состоит из трех частей. Снаружи она покрыта сросшимися оболочками плода и семени, поэтому зерновка представляет собой и плод, и семя одновременно. Под оболочкой находится эндосперм - питательная ткань. К эндосперму примыкает маленький зародыш, состоящий из одной семядоли и зачатков нового растения - зародышевого корешка, стебелька и почечки с листочками. Зародыш семени примыкает к эндосперму одной стороной. Щиток представляет собой характерную особенность семени однодольного растения. Он представлен узкой полоской ткани, которая при прорастании семян выделяет особые ферменты, обеспечивающие растворение запасных веществ эндосперма. Растворенные вещества эндосперма и поступают через щиток для питания развивающегося зародыша.

У двудольного растения (например, фасоли) семя развивается в многосеменном плоде, который называется бобом. Семя состоит из двух частей - кожуры и зародыша. Плотная кожура с вогнутой стороны имеет рубчик - место прикрепления к плоду и пору, через которую в семя поступают воздух и вода. Зародыш состоит из двух крупных семядолей, зародышевого корешка, стебелька и почечки с листочками. Эндосперм в семени фасоли отсутствует - он расходуется на образование семядолей, в которых накапливается питательная ткань для молодого проростка. У фасоли, огурца и других двудольных растений семядоли выносятся на поверхность и функционируют как первые листья. У гороха семядоли при прорастании остаются в почве. Некоторые двудольные растения - томат, тмин и др. имеют в семени эндосперм.

Химический состав семян. В состав семян входят неорганические
(вода – 6-13%, минеральные соли – 2-3,5%) и органические вещества (белки, крахмал, жиры – 84-89%).

Запасные питательные вещества семян могут быть представлены крахмалом, жирами, белками и гемицеллюлозой. В зависимости от доли того или иного запасного вещества семена могут быть крахмалистыми, как у злаков (у пшеницы - 66% крахмала, у ржи - 67%), маслянистыми, как у подсолнечника, хлопчатника, мака, горчицы, рапса (у клещевины - до 70% масла, у льна - до 48%), белковыми (у гороха – 22-34% белка, у фасоли – 23%, у сои – 34-45%), содержащими гемицеллюлозу (у финиковой пальмы, кофе). В семенах дикорастущих растений (у 90%) обычно питательным запасным веществом является жирное масло. В них могут содержаться и многие другие соединения в небольших количествах. Сухие семена содержат 7-12% воды. Иногда семена бывают ядовитыми (у белены, дурмана и др.).

Разнообразие семян очень велико. Они варьируют по внешнему виду, величине, форме, массе и т.д. Величина семян большей частью незначительна. Особенно мелкие семена у орхидей (от 0,01 мг), некоторых кормовых трав. Средний размер у семян редьки, огурца, яблони, льна. Более крупные семена у гороха (0,15 г), фасоли, дуба. Семена сейшельской пальмы весят около 20 кг.

Количество семян может быть очень большим. Хлебные злаки в оптимальных условиях образуют около 2 тыс. семян в год на одном растении. Малоплодовитые сорняки дают 10-15 тыс. семян в год, тогда как лебеда белая, крапива двудомная, заразиха - более 100 тыс., белена - до 450 тыс., гулявник - более 700 тыс. в год. Одно дерево тополя образует около 28 млн. семян.

Прорастания семян –это переход от состояния покоя к росту зародыша и формированию проростка.Для прорастания семян требуются определенные условия. На прорастание семян влияют внутренние и внешние факторы. К внутренним факторам относят прочность оболочек, не пропускающих к семени воду, состояние покоя. Внешние факторы – воздух, вода и тепло в оптимальном их сочетании. Прорастание семян - очень сложный физиологический процесс, во время которого в семенах происходят биохимические превращения одних веществ в другие. Под влиянием ферментов труднорастворимые вещества превращаются в растворимые и поступают в зародыш. Таким образом, процесс прорастания семян слагается из трех основных моментов: физического, т.е. поглощения воды семенами; биохимического, т.е. перехода запасных питательных веществ из нерастворимого в растворимое состояние; биологического, связанного с ростом зародыша после поглощения им растворимых питательных веществ. Все эти процессы взаимосвязаны. Одним из обязательных условий для прорастания семян является наличие воды. Под влиянием воды семена набухают, увеличиваются в объеме, кожура семени разрывается и зародыш освобождается от нее. Для прорастания семян существенным фактором является тепло. Не все семена прорастают при одинаковой температуре. Пшеница, овес, прорастают при температуре почвы 3-4°С; кукуруза - 10-12°С; хлопчатник при 15‑17°С. Семена некоторых двудольных растений (горох, дуб и др.) имеют семядоли очень крупные, мясистые, при прорастании семян они остаются в почве и служат источником питательных веществ для проростков до тех пор, пока не образуются корни и настоящие листья. У других двудольных растений (фасоль, клевер, соя, огурцы и др.) семядоли при прорастании семян выносятся наружу - над землей, фотосинтезируют некоторое время до образования настоящих листьев. Эти биологические особенности в прорастании семян надо учитывать при возделывании растений.

Питание и рост проростка. Проросток формируется из зародыша семени в результате сложных процессов.

При набухании семени запасные вещества под влиянием ферментов переходят в растворимое состояние и передвигаются из эндосперма (у однодольных и некоторых двудольных) или семядолей (у двудольных) к зародышу. Вещества, образующиеся под влиянием ферментов, поглощаются растущими клетками и превращаются в их составные части. Прорастанию семени предшествует его набухание, т.е. поглощение большого количества воды. Одновременно происходит мобилизация запасных веществ, т.е. переход их в растворимые легкоусвояемые соединения. Эти процессы осуществляются с помощью ферментов.

Крахмал (не растворимое в воде вещество) превращается в дисахарид мальтозу. При гидролизе она распадается на две молекулы глюкозы. Последняя легко переходит из клетки в клетку и используется растением при росте. Полисахарид гемицеллюлоза распадается на простые сахара (пентозы и гексозы). Жирные масла ферментативно разлагаются на составные части: глицерин и жирные кислоты. Дальнейшее расщепление жирных кислот приводит к образованию глюкозы. Запасные белки откладываются в семенах в виде алейроновых зерен. Под влиянием фермента они распадаются на аминокислоты. Последние могут проникать через стенки клеток и благодаря этому передвигаться из семядолей или алейронового слоя в растущие части растения, где из них снова будут построены нужные растению белки. Неиспользованные аминокислоты могут быть расщеплены далее на аммиак и безазотистые вещества.

Ферменты, растворяющие вещества эндосперма и перисперма, выделяют семядоли зародыша. Семядоли имеют большую поверхность, и в дальнейшем через них происходит всасывание питательных веществ зародышем. В результате усиленного питания клетки зародыша делятся, растут, все органы зародыша разрастаются. Из разрыва кожуры или семявхода первым выходит зародышевый корешок, дающий начало главному корню. Он укрепляет растение в почве и начинает самостоятельно всасывать воду и минеральные вещества. Затем трогается в рост верхушечная почечка, формируя главный побег растения. Зародыш превращается в проросток.

Строение проростка зависит от типа прорастания семени. При надземном прорастании семядоли выносятся из почвы и зеленеют. Вынос семядолей происходит за счет интенсивного роста подсемядольного колена - гипокотиля (фасоль, огурец, тыква, подсолнёчник, клен). Гипокотиль - участок стебля между корнем и семядолями, эпикотилъ (надсемядольное колено) - участок стебля между семядолями и почечкой или первым листом.

При подземном прорастании семядоли не выносятся на поверхность, а остаются в почве. Они служат вместилищем запасных питательных веществ, которые поступают затем в проросток (горох, дуб). У злаков питательные вещества из эндосперма попадают в проросток через щиток (семядолю). При подземном прорастании гипокотиль не удлиняется.

У ржи, пшеницы, кукурузы и других злаков их единственное семя нельзя вынуть из плода-зерновки, так как кожура семени и околоплодник плотно срослись. Снаружи зерновка пшеницы покрыта околоплодником, сросшимся с кожурой семени. Кроме кожуры, семя содержит зародыш и эндосперм, обычно занимающий значительную часть семени. Снаружи эндосперм имеет один слой клеток с алейроновыми зернами. Его называют алейроновым слоем. Остальные клетки, из которых состоит эндосперм, в качестве основного запасного вещества содержат крахмал.

Зародыш состоит из почечки, стебелька, щитка, эпибласта, корешка, колеоризы. В почечке имеется несколько листьев, прикрывающих конус нарастания. Самый наружный - колеоптиль (в виде полупрозрачного колпачка) - защищает последующие листья при выходе их на поверхность земли. Затем листья разрывают колеоптиль, роль которого на этом заканчивается. От стебелька отходят вырост - эпибласт и единственная видоизмененная семядоля злаков - щиток. Он прилегает к эндосперму. Клетки щитка, прилегающие к эндосперму, несколько вытягиваются при прорастании семени, выделяют ферменты и всасывают питательные вещества из эндосперма

Стебелек далее переходит в корешок с корневым чехликом, защищенным корневым влагалищем. При прорастании корешок прорывает корневое влагалище. Выходом наружу одного корешка характеризуется прорастание суданской травы, проса, кукурузы. У пшеницы и овса одновременно с зародышевым корешком появляются и два придаточных корня, отходящих от стеблевой части зерновки.

С появлением первого срединного листа проросток превращается в сеянец, который начинает самостоятельно синтезировать органические вещества, используя еще и запасы семени. Позднее сеянец полностью переходит к автотрофному питанию, свойственному зеленым растениям.

У семян любых растений прорастание начинается удлинением зародышевого корешка и его выходом через пыльцевход. Дальнейшее развитие проростка различно у разных культур. Так, у гороха стебелек зародыша пробивается на поверхность изгибом, который затем выпрямляется, и на его верхушке развиваются листья. У фасоли вслед за корнем вытягивается и изгибается часть стебелька, расположенная над семядолями. Затем из почвы выходят семядоли и почечки. Семядоли становятся первыми листьями проростка. Они функционируют недолго и постепенно отмирают. У огурцов и тыквы семядольные листья долго растут, оставаясь зелеными. У пшеницы, риса и других злаков первый лист почки прикрывает верхушки побега. Острый конец этого листа пробивает поверхность почвы. Проросток однодольных имеет, как правило, несколько зародышевых корней. У проростка двудольных растений вначале развивается главный корень, а затем на нем появляются боковые корни.

Дыхание семян - физиологический процесс, при котором происходит окисление веществ клетки с превращением энергии в химическую (АТФ), тепловую и т.д. Семена, как и все органы цветкового растения, обладают аэробным дыханием. Органические вещества окисляются кислородом воздуха до оксида углерода и воды. В прорастающем семени дыханию предшествует подготовительный этап энергетического обмена (при этом крахмал под влиянием ферментов превращается в глюкозу) и бескислородный процесс (глюкоза расщепляется до промежуточных продуктов - молочной и пировиноградной кислоты). У растений собственно дыхание состоит в кислородном окислении промежуточных продуктов (пировиноградной кислоты) до конечных продуктов (СО₂ и Н₂О). Дыхание - многоступенчатый процесс, при котором образуются промежуточные соединения, играющие большую роль в синтезе веществ клетки. Дыхание - это процесс, который сопровождается потерей органического вещества (уменьшением его массы), поглощением кислорода и выделением оксида углерода. Так как часть энергии окисления превращается в тепловую форму, то происходит их нагревание. У сырых семян дыхание более активное. Если сырые семена сложены толстым слоем, они быстро согреваются, их зародыши погибают. Поэтому на хранение засыпают семена только сухие
(12 - 13% влажности).

Агротехника посева семян и выращивания растений. Время посева и глубина заделки семян в почву определяются на основе знания особенностей прорастания семян, отношения их к температуре, влажности, учитывается характер почвы. Для посева следует отбирать более крупные и полноценные семена без примеси семян сорных растений. Очистку и сортировку семян производят на специальных зерноочистительных машинах. Перед посевом проверяют качество семян: всхожесть, жизнеспособность, влажность, заражение болезнями и вредителями. Для этого пользуются методиками, установленными Государственным комитетом стандартов. Семена холодостойких культур можно высевать сразу после таяния снега, когда в почве много влаги (овес). Для теплолюбивых культур необходимо учитывать температуру воздуха и почвы. Глубина заделки семян, как правило, превышает толщину семян в 2-2,5 раза. Она может варьировать от 0,5 см (капуста) до 3-8 см (горох, бобы). При этом следует помнить, что песчаная рыхлая почва быстрее высыхает. В глинистых почвах проростки с трудом пробиваются на поверхность. Глубина заделки семян на таких почвах должна быть меньше на 2-3 см.

Плод. Орган покрытосеменных растений, внутри которого образуются семена, называется плодом. Плод как специфичный орган свойствен только покрытосеменным (цветковым) растениям, представители других отделов растений плодов не имеют. Образуется плод, как правило, из завязи пестика после процесса оплодотворения, но часто в формировании его принимают участие кроме завязи и другие части цветка (цветоложе, околоцветник). После оплодотворения у цветковых растений все части пестика сильно изменяются. Стенки завязи пестика разрастаются, видоизменяются и превращаются в околоплодник, т.е. наружную часть плода - его стенку. Околоплодник предохраняет семена от различных повреждений. У разных растений околоплодник имеет неодинаковое строение. Обычно околоплодник имеет 3 слоя - внеплодник, внутриплодник и межплодник. Внеплодник (экзокарп) - представляет собой наружную часть плода и чаще всего имеет вид тонкой кожицы. Внутриплодник (эндокарп) - внутренняя пленка, или кожица, которая у некоторых растений одревесневает (косточка). Межплодник (мезокарп) расположен между первыми двумя слоями, и, как правило, развит сильнее их. В зависимости от строения околоплодника различают плоды сухие и сочные. Сухие плоды имеют околоплодник сухой и подразделяются на нераскрывающиеся и раскрывающиеся, односеменные и многосеменные. Простые сухие односеменные плоды различаются по характеру строения околоплодника, к ним относятся зерновка, семянка, крылатка, орех, желудь и др. Зерновка - односеменной сухой плод, околоплодник которого срастается с кожурой семени (рожь, пшеница, кукуруза). Семянка - односемянной сухой плод с кожистым околоплодником, который прилегает к семени, но не срастается с кожурой семени (подсолнечник). Иногда имеет крыловидные выросты (крылатки), волоски-летучки (одуванчик) - это приспособление для распространения плодов ветром. Орех - плод с твердым, часто толстым деревянистым околоплодником, не сросшимся с семенем (лещина, конопля, липа). Желудь сходен с орехом, но своим основанием погружен в одревесневшее чашевидное образование, которое называется плюской (дуб). Многосеменные простые сухие раскрывающиеся плоды - листовка, боб, стручок, коробочка. Листовка - многосемянной одногнездный плод, образовавшийся из одного плодолистика, который срастается своими краями. Раскрывается по одному шву (живокость). Боб – одногнездный плод, образовавшийся из 1 плодолистика; раскрывается по двум швам, семена прикрепляются непосредственно к створкам плода (горох, фасоль, боб и др.). Стручок – двугнездный плод, но образовавшийся из 2 плодолистиков. Семена прикрепляются к перегородке (капуста, репа, редис и т.д.). Внешне сходен с бобом. Коробочка – одногнездный и многогнездный плод, образованный двумя или несколькими плодолистиками; раскрывается различными способами: при помощи крышечки, зубчиков. Может быть одногнездный (хлопчатник), двугнездный (белена), трехгнездный (тюльпан), многогнездный (мак). Сочные плоды в отличие от сухих имеют сочный околоплодник, который содержит большое количество воды (до 85%). Они бывают односеменные (костянка), многосеменные (ягода). Костянка - сочный односеменной плод (вишня, слива, черемуха). Околоплодник костянки состоит из 3 ясно различающихся слоев. Наружный (экзокарпий) образует тонкую кожицу плода, средний - мясистый слой (мезокарпий) и внутренний (эндокарпий) состоит из твердой, часто дервянистой ткани и образует косточку, которая защищает расположенное в ней семя. Ягода - сочный многосемянной плод. Околоплодник у ягоды состоит из 2-х слоев: наружного - кожицы, внутреннего - мякоти, в нее и погружены семена (виноград, картофель, томат, баклажан). Ягода бывает дву- и многогнездной. Ложные плоды - это те, в образовании которых, кроме завязи, принимают участие и другие части цветка (околоцветник, цветоложе). К ним относятся ягода, яблоко и др. Ложная ягода - плод, у которого сочная часть образуется разросшимся цветоложем (тыква, арбуз, огурец). К ягодообразным - ложным плодам также относятся лимон, апельсин, мандарин. Яблоко - ложный плод (яблоня, груша, рябина), у которого наружная мясистая часть образуется из разросшегося цветоложа, а внутренняя - из завязи.

Распространение семян, плодов. Распространяясь, семена обеспечивают сохранение вида, а также захват им новых территорий. Перенос семян осуществляется или внутри плодов, или после их освобождения. Одни растения распространяют свои семена сами (автохоры), другие (их большинство) - с помощью внешних агентов. Характер приспособлений, обеспечивающих успех расселения, зависит от способа распространения. Плоды и семена распространяются ветром (анемохория), водой (гидрохория), животными (зоохория) и человеком (антропохория).

Растения-автохоры сами рассеивают свои семена вблизи материнского растения. Тяжелые желуди дуба, сухие костянки грецкого ореха, семена конского каштана падают к подножию ствола. Бобы желтой акации (караганы), люпина, стручки капусты, коробочки недотроги в зрелом состоянии растрескиваются от прикосновения и разбрасывают семена на расстояние 1 - 2 м. Плоды бешеного огурца (семейство Тыквенные) длиной 4 - 5 см при прикосновении мгновенно отрываются от плодоножки. Из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается струя клейкой слизи с семенами, иногда на расстояние до 12 м.

Ветер играет большую роль в переносе семян и плодов. Этому способствуют различные придатки, облегчающие парение в воздухе. Волоски развиты на семенах (ива, тополь, хлопчатник) или односемянных плодах (осот, бодяк, «парашютики» одуванчика). У ковыля перистого ости достигают длины 20 см. Крыловидные выросты, облегчающие парение, характерны в основном для деревьев (плоды клена, вяза, березы, ясеня). Плоды липы разносятся с помощью прицветного листа.

У степных растений разных семейств возникла жизненная форма перекати-поле. У этих трав ветвление начинается от основания стебля, формируется шаровидный побег, который отламывается от корня и перемещается под воздействием ветра по степи, рассеивая плоды и семена.

Мелкие семена растений семейств Заразиховые и Орхидные, масса которых составляет тысячные доли миллиграмма, переносятся слабыми воздушными течениями.

Вода переносит плоды и семена, имеющие в себе достаточно воздуха и водонепроницаемую ткань, благодаря которой они длительное время могут находиться на водной поверхности (семена водного желтого ириса, плоды кокосовой пальмы, многих болотных растений - осок, частух).

Животные распространяют многие плоды и семена, имеющие самые разнообразные приспособления. Большинство сочных плодов поедают животные (птицы - около 80%). Семена при этом не перевариваются. Они защищены или деревянистым эндокарпом (плод костянка), или твердой семенной кожурой. Сухие плоды обладают различными крючками, щетинками (цепкие плоды липучки, череды, репейника) или ослизняющимися покровами (липкие семена льна, ситника). Расселению могут способствовать комки грязи с приставшими к ним семенами, прилипшие к ногам животных и человека. Муравьи растаскивают семена, имеющие съедобные придатки (фиалка, чистотел, хохлатки, марьянники, ожика). Животные и птицы, делающие запасы (сойки, дятлы, кедровки, белки), играют существенную роль в распространении дубов, орешника и других пород. Одна сойка переносит за месяц около 4 тыс. желудей. Часть их она теряет при полете, часть остается неиспользованной.

Человек распространяет растения непреднамеренно теми же способами, что и животные, или специально расширяя площади культивируемых растений, перевозя их с одного континента на другой. Американские картофель, кукуруза, подсолнечник «разъехались» по всему миру, пшеница «освоила» Америку. Непреднамеренно, случайно были занесены в основном сорно-мусорные растения. Из Европы в Северную Америку попали: подорожник (индейцы называли его «след белого человека»), пырей ползучий, мокрица, куколь - всего несколько сот видов. Из Северной Америки в Европу были завезены мелколепестник канадский, щирица, душистая ромашка, ослинник, элодея («водяная чума», которая, размножаясь здесь только вегетативно, расплылась по всей Европе). Из Америки в Европу попал дурнишник, из Центральной Азии - дурман.

Значение цветков, плодов и семян в природе и в жизни человека. Целые группы животных связаны в своей жизни с цветками, плодами и семенами. Это - насекомые-опылители, использующие нектар и пыльцу в качестве источника пищи и как корм для своих личинок. Семена и плоды составляют пищу многочисленных птиц и млекопитающих и являются важным звеном в цепях питания организмов наземных биоценозов. Все растениеводство на земном шаре в основном занимается производством цветов, семян и плодов. Плоды и семена - главный источник питания большей части человечества. Это: хлебные злаки, семена бобовых, орехи.

Плоды и семена составляют существенную часть нашей пищи. Растениеводство на земном шаре занимается в основном производством плодов и семян. Наиболее важны для человека сухие плоды и семена, особенно зерновки злаков, семена бобовых, орехи и некоторые другие. Их ценность заключается в том, что они содержат много питательных веществ и мало воды. Благодаря этому такие плоды и семена удобно запасать и транспортировать. С ними человек получает в пищу крахмал (пшеница, кукуруза, сорго, рожь, просо, ячмень, гречиха), белки (соя, фасоль, горох, чечевица и другие бобовые), жиры (подсолнечник, маслина, хлопчатник, соя, рапс).

Сочные плоды тоже нужны, так как содержат витамины, минеральные соли, сахара, но большое содержание воды несколько снижает их ценность и затрудняет заготовку впрок. В умеренном поясе важнейшие плодовые и овощные растения - это яблоня, клубника, груша, слива, вишня, абрикос, персик (семейство Розовые), смородина, крыжовник (Смородинные), томат, баклажан, перец (Пасленовые), огурец, дыня, арбуз, тыква (Тыквенные). В субтропиках это разнообразные цитрусовые (апельсин, лимон, мандарин, грейпфрут и др.), финиковая пальма, инжир, гранат. В тропиках основные пищевые культуры - банан, кокосовая пальма, хлебное дерево, манго и авокадо. Семена возделываемых здесь кофе и какао используют во всем мире.

Плоды и семена используются человеком не только как продукты питания, но и как корм для животных, прядильное сырье (волоски на семенах хлопчатника) используется для получения ваты и хлопчатобумажных тканей, лекарственное сырье.

В результате векового отбора и научной селекции культурные формы во многом превосходят по продуктивности плодов своих дикорастущих предков.

studopedia.ru

1. Белки, их роль в организме.

1. Состав молекул белков. Белки— органические вещества, в состав молекул которых входят

углерод, водород, кислород и азот, а иногда — сера и другие химические

элементы.

2. Строение белков. Белки — макромолекулы, состоящие

из десятков, сотен аминокислот. Разнообразие аминокислот (около 20 видов),

входящих в состав белков.

3. Видовая специфичность белков — различие белков,

входящих в состав организмов, относящихся к разным видам, определяемое числом

аминокислот, их разнообразием, последовательностью соединения в молекулах

белка. Специфичность белков у разных организмов одного вида — причина

отторжения органов и тканей (тканевой несовместимости) при их пересадке от

одного человека другому.

4. Структура белков — сложная конфигурация молекул

белков в пространстве, поддерживаемая разнообразными химическими связями —

ионными, водородными, ковалентными. Естественное состояние белка. Денатурация —

нарушение структуры молекул белков под влиянием различных факторов —

нагревания, облучения, действия химических веществ. Примеры денатурации:

изменение свойств белка при варке яиц, переход белка из жидкого состояния в

твердое при построении пауком паутины.

5. Роль белков в организме:

— каталитическая. Белки — катализаторы, увеличивающие

скорость химических реакций в клетках организма. Ферменты — биологические

катализаторы;

— структурная. Белки — элементы плазматической

мембраны, а также хрящей, костей, перьев, ногтей, волос, всех тканей и органов;

— энергетическая. Способность молекул белков к

окислению с освобождением необходимой для жизнедеятельности организма энергии;

— сократительная. Актин и миозин — белки, входящие в

состав мышечных волокон и обеспечивающие их сокращение вследствие способности

молекул этих белков к денатурации;

— двигательная. Передвижение ряда одноклеточных

организмов, а также сперматозоидов при помощи ресничек и жгутиков, в состав

которых входят белки;

— транспортная. Например, гемоглобин — белок, входящий

в состав эритроцитов и обеспечивающий перенос кислорода и углекислого газа;

— запасающая. Накопление белков в организме в качестве

запасных питательных веществ, например в яйце, молоке, семенах растений;

— защитная. Антитела, фибриноген, тромбин — белки,

участвующие в выработке иммунитета и свертывании крови;

— регуляторная. Гормоны — вещества, обеспечивающие

наряду с нервной системой гуморальную регуляцию функций организма. Роль гормона

инсулина в регуляции содержания сахара в крови.

2. Биологическое значение размножения организмов. Способы размножения.

1. Размножение и его значение.

Размножение — воспроизведение себе подобных организмов, что обеспечивает

существование видов в течение многих тысячелетий, способствует увеличению

численности особей вида, преемственности жизни. Бесполое, половое и

вегетативное размножение организмов.

2. Бесполое размножение — наиболее древний способ. В

бесполом участвует один организм, в то время как в половом чаще всего участвуют

две особи. У растений бесполое размножение с помощью споры — одной

специализированной клетки. Размножение спорами водорослей, мхов, хвощей,

плаунов, папоротников. Высыпание спор из растений, прорастание их и развитие из

них новых дочерних организмов в благоприятных условиях. Гибель огромного числа

спор, попадающих в неблагоприятные условия. Невысокая вероятность появления

новых организмов из спор, поскольку они содержат мало питательных веществ и

проросток поглощает их в основном из окружающей среды.

3. Вегетативное размножение — размножение растений с

помощью вегетативных органов: надземного или подземного побега, части корня,

листа, клубня, луковицы. Участие в вегетативном размножении одного организма

или его части. Сходство дочернего растения с материнским, так как оно

продолжает развитие материнского организма. Большая эффективность и

распространение вегетативного размножения в природе, так как дочерний организм

формируется быстрее из части материнского, чем из споры. Примеры вегетативного

размножения: с помощью корневищ — ландыш, мята, пырей и др.; укоренением

нижних, касающихся почвы ветвей (отводками) — смородина, дикий виноград; усами

— земляника; луковицами — тюльпан, нарцисс, крокус. Использование вегетативного

размножения при выращивании культурных растений: клубнями размножают картофель,

луковицами — лук и чеснок, отводками — смородину и крыжовник, корневыми

отпрысками — вишню, сливу, черенками — плодовые деревья.

4. Половое размножение. Сущность полового размножения

в формировании половых клеток (гамет), слиянии мужской половой клетки

(сперматозоида) и женской (яйцеклетки) — оплодотворении и развитии нового

дочернего организма из оплодотворенной яйцеклетки. Благодаря оплодотворению получение

дочернего организма с более разнообразным набором хромосом, значит, с более

разнообразными наследственными признаками, вследствие чего он может оказаться

более приспособленным к среде обитания. Наличие полового размножения у

водорослей, мхов, папоротников, голосеменных и покрытосеменных. Усложнение

полового процесса у растений в процессе их эволюции, появление наиболее сложной

формы у семенных растений.

5. Семенное размножение происходит с помощью семян,

оно характерно для голосеменных и покрытосеменных растений (у покрытосеменных

широко распространено и вегетативное размножение). Последовательность этапов

семенного размножения: опыление — перенос пыльцы на рыльце пестика, ее

прорастание, появление путем деления двух спермиев, их продвижение в

семязачаток, затем слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого — со

вторичным ядром (у покрытосеменных). Формирование из семязачатка семени —

зародыша с запасом питательных веществ, а из стенок завязи — плода. Семя —

зачаток нового растения, в благоприятных условиях оно прорастает и первое время

проросток питается за счет питательных веществ семени, а затем его корни

начинают поглощать воду и минеральные вещества из почвы, а листья — углекислый

газ из воздуха на солнечном свету. Самостоятельная жизнь нового растения.

БИЛЕТ№6

StudFiles.ru

21. 22.Размножение. Формы и способы размножения. Половое размножение, его эволюционное значение

Размножение - это способность всех организмов воспроизводить себе подобных, что обеспечивает непрерывность и приемлемость жизни. Основные способы размножения представлены:

В основе бесполого размножения лежит деление клеток путем митоза, при котором из каждой материнской клетки (организма) создаются две равноценные дочерние клетки (два организма). Биологическая роль бесполого размножения заключается в возникновении организмов, идентичных родительским по содержанию наследственного материала, а также анатомическим и физиологическим свойствам (биологические копии).

Различают следующие способы бесполого размножения: деление, почкование, фрагментация, полиэмбриония, спорообразование, вегетативное размножение.

Деление — способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток. Можно выделить: а) простое бинарное деление (прокариоты), б) митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли), в) множественное деление, или шизогонию (малярийный плазмодий, трипаносомы). Во время деления парамеции (1) микронуклеус делится митозом, макронуклеус — амитозом. Во время шизогонии (2) сперва многократно митозом делится ядро, затем каждое из дочерних ядер окружается цитоплазмой, и формируются несколько самостоятельных организмов.

Почкование — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи (3). Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи), могут остаться прикрепленными к ней, образуя в этом случае колонии (коралловые полипы).

Фрагментация (4) — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь (кольчатые черви, морские звезды, спирогира, элодея). В основе фрагментации лежит способность организмов к регенерации.

Полиэмбриония — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается эмбрион (монозиготные близнецы).

Вегетативное размножение — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются или из частей вегетативного тела материнской особи, или из особых структур (корневище, клубень и др.), специально предназначенных для этой формы размножения. Вегетативное размножение характерно для многих групп растений, используется в садоводстве, огородничестве, селекции растений (искусственное вегетативное размножение).

Спорообразование (6) — размножение посредством спор. Споры — специализированные клетки, у большинства видов образуются в особых органах — спорангиях. У высших растений образованию спор предшествует мейоз.

Клонирование — комплекс методов, используемых человеком для получения генетически идентичных копий клеток или особей. Клон — совокупность клеток или особей, произошедших от общего предка путем бесполого размножения. В основе получения клона лежит митоз (у бактерий — простое деление).

При половом размножении у прокариот две клетки обмениваются наследственной информацией в результате перехода молекулы ДНК из одной клетки в другую по цитоплазматическому мостику.

StudFiles.ru

6.Митоз. Фазы митоза. Биологическое значение митоза.

СМ вопрос 3.

Биологическое значение митоза:

Генетическая стабильность — точное распределение генетического материала между дочерними клетками. В результате митоза получаются два ядра, содержащие столько же хромосом, сколько их было в родительском ядре. Эти хромосомы происходят от родительских хромосом путем точной репликации ДНК, поэтому их гены содержат совершенно одинаковую наследственную информацию.

Митоз обеспечивает постоянство строения и правильность функционирования органов и тканей многоклеточного организма.

Рост. В результате митозов число клеток в организме увеличивается (процесс гиперплазии), что представляет собой один из главных механизмов роста.

Митоз является основой эмбрионального развития.

Митоз обеспечивает регенерацию утраченных частей (например, ног у ракообразных), восстановлению органов и тканей после повреждения и замещение клеток, происходящее у всех многоклеточных организмов.

Митоз лежит в основе бесполого размножения. Многие виды животных и растений размножаются бесполым путем при помощи одного лишь митотического деления клеток (вегетативное размножение).

7. Хромосома. Строение хромосом. Функции хромосом.

Хромосомы — органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов, определяющих наследственные свойства клеток и обеспечивающих морфофункциональную организацию целостного организма. Хромосомы представляют собой гигантские полимерные молекулы, состоящие из ДНК, РНК и белка, локализованные в ядре клетки. Каждая хромосома имеет определенный набор генов, контролирующих развитие определенного признака.

Строение:

Центромера (первичная перетяжка)

это место соединения двух хроматид;

к центромере присоединяются нити веретена деления

По сторонам от центромеры лежат плечи хромосомы. В зависимости от места расположения центромеры хромосомы делят на

равноплечие (метацентрические)

неравноплечие (субметацентрические)

палочковидные (акроцентрические) – имеется только одно плечо.

Вторичная перетяжка – ядрышковый организатор, содержит гены рРНК, имеется у одной – двух хромосом в геноме.

Теломеры – концевые участки хромосом, содержащие до 10 тысяч пар нуклеотидов с повторяющейся последовательностью ТТАГГГ. Теломеры не содержат генов, они

защищают концы хромосом он действия нуклеаз – ферментов, разрушающих ДНК

обеспечивают прикрепление концов хромосом изнутри к ядерной оболочке

защищают гены от концевой недорепликации.

8,9,10. Размножение организмов. Биологическое значение размножения. Виды размножения.

Размножение — присущее всем организмам воспроизведение себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.

Виды размножения:

Бесполое:

Простое деление надвое (митоз)

Множественное деление (шизогония)

Почкование

Спорообразование

Вегетативное

Половое:

Копуляция — слияние половых клеток у простейших.

Конъюгация (инфузории)

Гермафродитизм — в одно организме 2 пола.

Партеногенез — развитие из неоплодотворенной яйцеклетки.

Преимущества бесполого размножения: позволяет быстро увеличить численность особей при благоприятных условиях и распространяться.

Недостатки бесполого размножения: так как потомство одинаково, при неблагоприятных условиях все особи могут погибнуть, неэффективно происходит процесс естественного отбора.

Особенности бесполого размножения:

В размножении принимает участие только одна особь.

Осуществляется без участия половых клеток.

В основе размножения лежит митоз.

Потомки являются точными генетическими копиями материнских особей.

Особенности полового размножения:

Происходит путем слияния двух половых клеток: яйцеклеток и сперматозоидов.

В основе размножения мейоз.

Потомки генетически отличны друг от друга и родительских особей (за исключением однояйцевых близнецов).

StudFiles.ru

Бесполое размножение, биологическое значение?

Светлана забелевская

Бесполое размножение — наиболее древний способ. В бесполом участвует один организм, в то время как в половом чаще всего участвуют две особи. У растений бесполое размножение с помощью споры — одной специализированной клетки. Размножение спорами водорослей, мхов, хвощей, плаунов, папоротников. Высыпание спор из растений, прорастание их и развитие из них новых дочерних организмов в благоприятных условиях. Гибель огромного числа спор, попадающих в неблагоприятные условия. Невысокая вероятность появления новых организмов из спор, поскольку они содержат мало питательных веществ и проросток поглощает их в основном из окружающей среды.
1. У некоторых организмов это единственный способ размножения
2.Этим способом могут размножаться организмы, которые в силу разных причин оказались изолированными
3.Виды. у коотрых короткий жизненный цикл, могут оставить больше потомков.

Иван шипков

большой ареал распространения, готовность размножаться в плохих условиях и общая выживаемость "вида" очень высокая. но малый потенциал развития, очень долгая эволюция вида и приспосабливаемость, отсутсвие множества комбинаций генов - это тоже слабость вида.

Каково биологическое значение полового размножения?

Алекс

В генетической рекомбинации. Неверно ставите вопрос, значение полового процесса. Это источник комбинативной изменчивости для отбора и одновременно механизм сверки генотипов двух организмов для поддержания генетического единства популяции и вида.

Alexander mashtakov

Я думаю, нужно обратиться к у чебникам биологии. Смысл полового рармножения - восстановление рабочих генов и блокировка испорченных мутацией генов. Т. е. существует некоторый механизм, который на молекулярном уровне ещё способен "исправить" вредную мутацию, корорая при однополом размножении требовала бы гораздо большего времени на исправление путём Дарвиновского естественного отбора. Таким образом, половое размножение позволяет, в первую очередь отсечь случайные и вредные мутациии генов, позволяя тем не менее выжить носителям этих мутаций.