4 Лабораторная работа № 4
Генеративные органы растений: цветок, семя и плод
Цель: изучить особенности строения разных типов цветков, соцветий, семян, проростков и плодов покрытосеменных растений, научиться определять тип плодов.
Оборудование и материалы: живые и фиксированные цветы покрытосеменных растений, образцы соцветий разных типов, набухшие и пророщенные семена пшеницы, фасоли, подсолнечника, свежие, фиксированные и сухие плоды разного типа, лупы, предметные стекла, препаровальные иглы, пинцеты.
Задание:
1. Изучить строение цветка, его репродуктивной и стерильной частей. Зарисовать цветок в разрезе, подписать названия его частей. Рассмотреть строение цветков представленных гербарных водных растений.
2. Изучить строение соцветий, описать и зарисовать основные типы соцветий. Рассмотреть и определить типы соцветий гербарных образцов водных растений.
3. Изучить особенности строения семян различных видов двудольных растений. Зарисовать схему строения семени.
4. Изучить строение плода на примере сочного плода сливы, вишни. Используя определительный алгоритм и рисунки, определить типы представленных плодов. Рассмотреть и определить тип представленных плодов водных растений. Зарисовать внешний вид плода и плод в разрезе.
Теоретический материал. Строение цветка
Генеративные, или репродуктивные, органы растений обеспечивают как половое, так и бесполое размножение растений. Цветок – это видоизменённый, укороченный, неразветвленный спороносный побег, предназначенный для образования спор, гамет и полового процесса, в результате которого образуются семена и плоды (рисунок 31, 32).
Стеблевая часть цветка представлена цветоложем и цветоножкой. Относительно удлиненное междоузлие – цветоножка – связывает цветок с остальным растением. У многих видов она отсутствует или сильно укорочена. Такие цветки называются сидячими. Расширенная часть цветоножки называется цветоложем. Цветоложе может иметь разнообразную форму – от конической до плоской. Цветоложе является сильно укороченной осью цветка, к которой прикрепляются все органы цветка.
Части цветка делятся на репродуктивные (тычинки, пестик или пестики), и стерильные (околоцветник). В зависимости от наличия репродуктивных органов цветки подразделяются на обоеполые и однополые. Обоеполый цветок содержит и тычинки, и пестик (лотос, кувшинка). Однополые цветки – это цветки, содержащие или только тычинки, или только пестики (пестик) (водокрас, валлиснерия, рогоз).
В зависимости от симметрии выделяют следующие типы цветков: актиноморфный (правильный) цветок может быть разделен вертикальной плоскостью на две равные половинки не менее чем в двух направлениях (кувшинка); зигоморфный (неправильный), через цветок можно провести только одну плоскость симметрии (бобовые); ассиметричный (несимметричный), через цветок нельзя провести ни одной плоскости симметрии (валериана лекарственная).
Чашечка и венчик составляют околоцветник. Это своеобразный покров, защищающий более нежные тычинки и пестики. Выделяют двойной и простой околоцветник. Двойной – дифференцирован на чашечку и венчик разных размеров и окраски. Если имеется только венчик – околоцветник является простым. Иногда цветок вообще лишен околоцветника. Цветки без околоцветника называются голые или беспокровные.
Чашечка образована цветолистиками или чашелистиками. Обычно чашелистики имеют небольшие размеры и зелёную окраску. Они защищают внутренние части цветка до раскрытия бутонов, а также предохраняют цветок от высыхания и низких температур. Чаще всего чашечка состоит из одного круга чашелистиков. Иногда чашечка имеет два круга чашелистиков (мальва, малина, земляника). В этом случае наружный слой называется подчашием. Чашелистики бывают свободными или сросшимися.
Венчик состоит из совокупности лепестков, образует внутренний круг двойного околоцветника. Венчик отличается более крупными размерами, разнообразием окраски и формы. Изредка лепестки бывают окрашены в зеленый цвет (виноград). В зависимости от срастания венчики бывают свободнолепестные и сростнолепестные.
Совокупность тычинок (микроспорофиллов) одного цветка называют андроцеем (рисунок 31). Из микроспор формируется пыльца (мужской гаметофит). Число тычинок в цветке различно, от одной до нескольких сотен. Они располагаются по спирали или в 1-2 круга. Число тычинок постоянно для вида. Тычинки могут быть свободными и сросшимися. Различают однобратственный андроцей, у которого срастаются все тычинки (астровые), двубратственный, у которого одна тычинка остается свободной (большинство бобовых), многобратственный, у которого тычинки срастаются в несколько групп (зверобой, магнолия). Цветки, имеющие несросшиеся между собой тычинки, называют цветками со свободным андроцеем.
По длине тычинок относительно друг друга различают: равные (тюльпан), неравные (водосбор олимпийский), двусильные, если из четырёх тычинок две длинные, а две короткие (яснотковые), трехсильные, если из шести тычинок три более длинные (нарцисс гибридный), четырёхсильные, если из шести тычинок четыре более длинные (капустные).
Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. Основанием тычиночной нити тычинка прикреплена к цветоложу. Пыльник имеет две половинки (теки), соединенные связником, который является продолжением тычиночной нити. Каждая из тек включает два гнезда (пыльцевые мешки), где образуются микроспоры, а затем пыльца. В пыльнике происходят два важнейших процесса: микроспорогенез – образование микроспор и микрогаметогенез – развитие из микроспор мужского гаметофита, или пыльцевого зерна.
Совокупность плодолистиков в цветке, образующих один или несколько пестиков, называют гинецеем (рисунок 31). Пестик – основная часть цветка, которая участвует в образовании плода. Он возникает из плодолистика или плодолистиков вследствие смыкания и срастания их краёв. Гинецей, состоящий из одного плодолистика, образующего один пестик, называют одночленным, а состоящий из нескольких плодолистиков – многочленным. Плодолистики – это мегаспорофиллы, несущие семязачатки.
Пестик обычно состоит из завязи, столбика и рыльца. Завязь – замкнутая нижняя расширенная, полая, наиболее важная часть пестика, в которой находятся семязачатки. Столбик – тонкая цилиндрическая стерильная часть пестика, отходящая от верхушки завязи. Он соединяет завязь и рыльце. Если столбик не развит, то рыльце, находящееся на завязи, называют сидячим (мак). Столбик обеспечивает проведение растущей пыльцевой трубки к расположенным в завязи семязачаткам. Рыльце – расширенная часть на верхушке столбика, предназначенная для восприятия пыльцы. Форма и величина приспособлены к различным видам опыления.
1 – рыльце , 2 – завязь , 3 – столбик , 4 – семязачаток , 5 – тычиночная нить , 6 – связник, 7 – пыльник , 8 – пыльник в разрезе, 9 – пыльцевые зерна , 10 – лепесток , 11 – чашелистик , 12 – цветоложе , 13 – цветоножка , 14 – прицветник , 15 – прицветничек.
Рисунок 31 – Схема строения цветка
Различают верхнюю, нижнюю и полунижнюю завязи. Если завязь не срастается со стерильными частями цветка, располагается свободно на цветоложе, ее называют верхней (бобовые, пасленовые). Если завязь срастается с чашелистиками, лепестками, тычинками, она называется нижней (яблоня, огурец). При срастании только нижней части завязи с другими частями цветка, образуется полунижняя завязь (жимолость, бузина).
1 – апоногетон; 2 – горец; 3 – эйхорния; 4 – балделлия; 5 – эхинодорус; 6 – перистолистник; 7 – людвигия; 8 – нимфойдес; 9 – криптокорина; 10 – кувшинка; 11 – гетерантера.
Рисунок 32 – Цветки водных растений (по В.С. Жданову)
Выделяют следующие основные типы гинецея:
1) монокарпный состоит из одного плодолистика (одночленный гинецей), края такого плодолистика вогнутые, свёрнутые, сходятся и срастаются (бобовые);
2) апокарпный (многочленный гинецей) состоит из нескольких несросшихся простых пестиков (земляника);
3) ценокарпный (многочленный гинецей) – в цветке один сложный пестик, образованный срастанием нескольких плодолистиков (маковые, тыквенные).
Важным этапом размножения цветковых растений является опыление – перенос пыльцы на рыльце пестика. Большинство водных растений опыляется насекомыми или ветром. Ветроопыляемым видом является, например, водяной тысячелистник, рдест, уруть. Жуками, пчелами и мухами опыляются водяные лилии, водяной перец, кувшинки.
Водные растения, погруженные в воду, выработали собственные способы опыления. Валлиснерия выбрасывает женские цветки на поверхность на длинных стебельках. Там они плавают, удерживаемые длинными рыльцами. Мужские цветки растут под водой, у основания растения. Созревая, они отламываются, всплывают на поверхность и плавают, пока не встретятся с женскими цветками (рисунок 33).
слева – женское (а) и мужское (б) растения; справа – опыление, происходящее на поверхности воды (1 – женский цветок, 2 – мужской цветок: а – нераскрывшийся, б – раскрывшийся).
Рисунок 33 – Гидрофилия у валлиснерии
Элодея канадская выбрасывает на поверхность мужские и женские цветки. Мужские цветки раскрываются и выбрасывают пыльцу на поверхность воды, как бы взрываясь. У морской травы опыление происходит под водой. Мужские цветки выпускают клубы нитевидной пыльцы. Когда такая нить касается раздвоенных рылец женского цветка, она обвивается вокруг него и происходит опыление. Такие способы опыления называются гидрофилией.
Соцветия
Размеры цветков водных растений различны, от 1 мм до 30 см в диаметре. Самые крупные цветки обычно одиночные, мелкие цветки чаще собраны в соцветия. Систему видоизменённых побегов покрытосеменных растений, несущих цветки, называют соцветием. Биологическое преимущество соцветий перед одиночными цветками несомненно. Оно заключается в повышении гарантии опыления, уменьшении вероятности повреждения цветков.
Соцветие имеет главную ось и боковые оси, которые или не разветвлены, или в разной степени ветвятся. Конечные их ответвления (цветоножки) несут цветки. Оси соцветия делятся на узлы и междоузлия. На узлах осей соцветия располагаются прицветники (кроющие листья, утратившие способность к фотосинтезу), на узлах цветоножки прицветнички (рисунок 34).
Различают два типа соцветий – сложные (цветки располагаются на разветвлениях главной оси) и простые (одиночные цветки с цветоножками или без них прикрепляются непосредственно к главной оси, ветвление не превышает двух порядков). Современная классификация соцветий дана В. Троллем.
Простые соцветия в зависимости от расстояния между цветками делятся на соцветия с удлиненной и укороченной осью (рисунок 35 А, 36). Простые соцветия с удлиненной осью:
Кисть – ось первого порядка тонкая с цветками на хорошо выраженных цветоножках более или менее одинаковой длины (фиалка трёхцветная, капуста, ландыш).
Щиток – у цветков цветоножки разной длины, поэтому все цветки расположены в одной плоскости (груша, бузина, калина).
Колос – цветки не имеют цветоножек и сидят на оси первого порядка (подорожник).
Серёжка – повислый колос, т.е. колос с мягкой осью (ива, тополь). Несет однополые цветки.
Початок – колос, но с толстой мясистой осью, окружен одним или несколькими листьями (кукуруза, белокрыльник, аир, рогоз).
1 – главная ось, 2 – боковая ось (паракладии), 3 – узлы, 4 – междоузлия, 5 – прицветники, 6 – цветоножки, 7 – цветки.
Рисунок 34 – Строение соцветия (по И.И. Андреевой и соавт.)
Простые соцветия с укороченной осью:
Зонтик – сильно укороченная тонкая ось и цветки на цветоножках одинаковой длины (чистотел, женьшень, сусак зонтичный).
Головка – зонтик, у которого цветки без цветоножек или цветоножки очень короткие (клевер, люцерна).
Корзинка – укороченная ось разрастается в виде блюдца или ложа, на ней располагаются плотно сомкнутые мелкие сидячие цветки. Снизу и с боков ложе соцветия окружено обёрткой из присоцветных листьев.
А. Простые соцветия: а – кисть; б – колос; в – початок; г – зонтик; д – корзинка; е – головка; ж – щиток. Б. Сложные соцветия: а – метелка; б – щитковидная метелка (сложный щиток); в – сложный колос; г – сложный зонтик.
Рисунок 35 – Простые и сложные соцветия (по И. А. Губанову и соавт.)
Сложные соцветия (рисунок 35 Б, 36):
Метелка – сильно разветвленное сложное соцветие, нижние боковые разветвления ветвятся сильнее верхних (сирень).
Сложная кисть – на удлинённой оси располагаются простые кисти (донник – двойная кисть, алоэ крупноплодное – тройная кисть).
Сложный колос – от главной удлиненной оси отходят разветвления, на которых расположены цветки без цветоножек. Разветвления называются колосками (пшеница, рожь, ячмень).
Сложный зонтик – соцветие, у которого главная ось укорочена, на ней расположена розетка верховых листьев (общая обёртка), а из пазух листьев выходят лучи сложного зонтика, завершающиеся простыми зонтиками (морковь, петрушка, укроп, сельдерей).
1-наяда морская; 2 – роголистник (а – пестичный цветок, б – тычиночный цветок); 3 – частуха; 4 – стрелолист; 5 – водяной орех (а – плод); 6 – сусак (а – часть растения с корневищем, б – соцветие); 7 – рдест блестящий.
Рисунок 36 – Соцветия водных растений
Семя
Семя – орган размножения и распространения семенных растений, образующийся после оплодотворения из семязачатка. Первоначально семя находится внутри плода, защищающего его до прорастания. Со стенкой плода семя связано семяножкой. След от семяножки (рубчик) сохраняется на поверхности семени.
Семя состоит из зародыша и запасающей ткани, покрытых семенной кожурой (спермодермой). Семя формируется из семязачатка в результате двойного оплодотворения. Зародыш семени – производное зиготы (2 n). Эндосперм или запасающая ткань образуется от слияния другого спермия с центральной клеткой зародышевого мешка (3 n). Семенная кожура развивается из интегументов (покров семязачатка семенных растений). Она присутствует всегда в семени. На кожуре можно заметить небольшое отверстие – семявход (микропиле). Через это отверстие проникает вода при набухании семени. Основная функция спермодермы – защита зародыша от механических повреждений, высыхания.
а – семя фасоли: б – семя (зерновка) пшеницы; 1 – кожура; 2 – стебелек; 3 – почечка зародыша; 4 – корешок; 5 – семядоля; 6 – щиток (семядоля); 7 – эндосперм.
Рисунок 37 – Строение семени
Особенности строения семян различных видов двудольных растений изучают на набухших семенах бобовых и злаковых (рисунок 37). Для этого возьмите набухшие семена фасоли или бобов и пшеницы или овса, рассмотрите их строение, зарисуйте.
Плод
Для того чтобы определить, к какой группе относятся представленные плоды, используют определитель плодов (по В.М. Басову, Т.В. Ефремовой и В.Г. Хржановскому с соавт).
Чтобы определить тип плода, надо установить: простой плод или сборный; с сочным или сухим околоплодником (если с сухим, то определить, раскрывающийся он или нераскрывающийся); число семян – одно или много; число плодолистиков, образующих плод (при наличии только плода это не всегда можно сделать); число гнезд в плоде.
Определитель плодов:
1. Состоят из одного плода –2
– Сборные, то есть состоят из нескольких одинаковых по форме и строению плодов – – 17
2. Стенка плода сухая – – 3
– Стенка плода сочная – – 13
3. Плоды в виде коробочки, раскрывающегося бокала или свернутого плодолистика. Их форму легко нарушить при легком нажатии руки – 4
– Плоды не в виде коробочки, пакета, невскрывающиеся. Их форму трудно нарушить при легком нажатии руки, для этого требуются усилия. Они ореховидные, плотные, могут иметь особые выросты – крылья или имеют тонкий пленчатый околоплодник, срастающийся с кожурой – – 9
4. Плоды одногнездные – 5
– Плоды многогнездные – – 6
5. Одногнездный плод, вскрывается одной щелью по брюшному шву, семена прикрепляются вдоль шва –Листовка
– Одногнездные плоды различной формы (вытянутые, спирально закрученные). Вскрываются двумя створками по спинному и брюшному шву, створки часто скручиваются, разбрасывая семена. Семена прикрепляются вдоль брюшного шва (плоды бобовых) – Боб
6. Плоды двугнездные, имеют ложную перегородку. Вскрываются с двух сторон от основания до верхушки. Семена прикрепляются к ложной перегородке –7
– Плоды многогнездные – – 8
7. Длина плода в 4 раза превышает его ширину – – Стручок (рапс, горчица, капуста)
– Длина плода превышает ширину не боле чем в 2 раза или равна ей – – Стручочек (ярутка, пастушья сумка)
8. Плод в виде бокала, составленного отдельными плодолистиками или со сплошными стенками, закрытый сверху крышечкой или вытянутый, линейной формы или в виде калачиков, легко распадающихся на части – – Коробочка виды коробочек: коробочка вскрывается зубчиками на вершине; коробочка вскрывается створками «створчатая»; коробочка вскрывается дырочками под крышечкой; коробочка с крышечкой; коробочка стручковидная;
9. Имеют округлую или овальную форму, особое образование – плюску (чашевидное образование у основания плодов дуба, каштана, у некоторых растений окружает весь плод), к которой прикреплен плод – 10
– Плоды без плюски, но имеют различную форму, особый вырост крыло или очень пленчатый околоплодник – – 11
Конец ознакомительного фрагмента.