Цветение, опыление и оплодотворение

Цветение — важный этап в жизни растения, отличающийся рядом особенностей.

У разных видов время первого цветения наступает в разные сроки. У многолетних трав в зависимости от видовых особенностей и факторов среды цветение может наступать на второй, третий, четвертый год жизни, а иногда и в более старшем возрасте. Лук, капуста, свекла цветут на второй год жизни. В южных районах с более теплым климатом и продолжительным вегетационным периодом цветение наступает и на первом году жизни.

У древесных пород время первого цветения также различно. Наиболее рано зацветают (на 3—5 год жизни) персик, черешня и др. Культурные сорта яблони и груши в пору цветения (плодоношения) вступают на 5—7 год жизни, в то время как дикая лесная яблоня цветет на 25—30 год.

Продолжительность и время наступления цветения также неодинаковы. В пределах отдельного географического района цветение одного вида растения начинается и заканчивается одновременно (персик, миндаль, яблоня, вишня, черешня и др.), в разных районах. У одних и тех же видов оно начинается раньше на юге и позже на севере. При этом у части из них цветочные почки распускаются раньше листовых. У некоторых лесных пород (ольха, лещина и др.) цветочные почки также распускаются раньше листовых, а у многих видов яблони, дуба, березы и тополей они трогаются в рост одновременно. Большинство древесных пород цветет ранней весной, а некоторые - после полного распускания листьев, в начале лета. В южных Районах к раноцветущим породам относятся ива, кизил, миндаль и др.

Продолжительность цветения у сортов яблони и груши определяется 8—14 днями, у сортов винограда — 7—11 днями. В этот период для каждого вида растения наступает и момент полного цветения, когда оно становится особенно привлекательным.

У некоторых растений (табак, ночная красавица, вьюнок) цветки днем закрываются, а вечером вновь открываются и остаются такими всю ночь. Это объясняется тем, что цветки этих растений не переносят дневную жару, поэтому на день закрываются.

У плодовых и лесных древесных пород цветение периодичное. Яблоня, груша обычно цветут и обильно плодоносят через год. У дуба, бука и других деревьев цветение и плодоношение наблюдается раз в 3—4 года. Интересно, что годы цветения и плодоношения каждой породы в одном и том же районе наступают одновременно.

Таким образом, цветение имеет специфические особенности, обеспечивающие своевременное попадание пыльцы на рыльце и в конечном итоге — оплодотворение и развитие семени.

Опыление — перенос пыльцы с пыльников на рыльце пестика.

Различают два способа опыления: перекрестное и самоопыление. При перекрестном опылении пыльца с цветка одной особи переносится на рыльце пестика цветка другой особи. К перекрестному опылению относится и перенос пыльцы с одного цветка на рыльце пестика другого, находящегося на той же особи, т.е. опыление в пределах растения. Перекрестное опыление может осуществляться в однополых и в обоеполых цветках.

Самоопылением называется попадание пыльцы на рыльце своего цветка. Происходит оно в обоеполых цветках, причем строение цветка, как правило, приспособлено к этому. Самоопыляющихся растений значительно меньше, чем перекрестноопыляющихся.

Перекрестное опыление. Перекрестное опыление имеет определенные преимущества перед самоопылением: оно обогащает образующийся зародыш признаками и физиологическими свойствами обоих родителей. Для осуществления перекрестного опыления растение нуждается в определенных агентах и вспомогательных факторах. Зрелая пыльца одного растения переносится на зрелые рыльца другого растения при помощи ветра — анемофилия, воды — гидрофилия, насекомых — энтомофилия, птиц — орнитофилия, муравьев — мирмекофилия. Среди этих способов переноса пыльцы и опыления наиболее широко распространены ветроопыление и насекомоопыление.

Энтомофилия, или насекомоопыление, — пример взаимного приспособления высокоорганизованных представителей растительного и животного мира — покрытосеменных и насекомых. Насекомые посещают цветки, добывая нектар и пыльцу, и производят перекрестное опыление — переносят пыльцу с одного цветка на рыльце другого (рис. 24).

Рис. 24. Перекрестное опыление пчелами

Самые распространенные насекомые-опылители — медоносные пчелы и близкие им виды (одиночные пчелы, шмели, осы и др.). Цветки посещают также жесткокрылые, бабочки, муравьи, тли, пауки и др. Насекомоопыляемые цветки обычно приятно пахнут и выделяют нектар. Цветки с неприятным запахом чаще опыляются мухами. Во многих случаях наблюдается строгое приспособление того или иного вида насекомого к цветку определенного вида растений. Приспособления энтомофильных растений для привлечения насекомых очень разнообразны. Назовем некоторые из них.

1. Цветки насекомоопыляемого растения обычно имеют яркоокрашенный околоцветник, венчик виден на большом расстоянии, иногда он бывает бархатистым. Часто лепестки украшены красивыми узорами, которые направляют насекомое к нектарникам (мак, ирисы, анютины глазки и др.). У многих растений мелкие цветки собраны в соцветия: корзинку (сложноцветные), головку (клевер), кисть и сложную кисть (акация, сирень) и др.

2. У многих энтомофильных растений в цветках имеются особые железы — нектарники, выделяющие нектар (рис. 25). В некоторых случаях нектарники возникают в цветке как самостоятельные образования, в других — как придаток какого-либо члена цветка. Нектароносная ткань формируется у основания трубочки венчика (бурачниковые), на тычиночных нитях, в стенках завязи (лилейные), вокруг цветоложа (многие розоцветные), на шпорцах венчика и т.д. У большинства видов яснотковых вокруг завязи развит кольцевидный нектарник. У многих нектарник имеет форму клювика. Очень интересные нектарные железы у молочаев: крупные нектарники придавленной чашевидной формы расположены с наружной стороны околоцветника, в них хорошо виден нектар.

Рис. 25. Строение цветков и расположение нектарников у важнейших медоносных растений: 1 — безнектарниковые цветки липы; 2 — вишни; 3 — открытонектарниковые цветки горчицы; 4 — гречихи; 5 — полускрытонектарниковый цветок фацелии; 6 — скрытонектарниковый цветок клевера красного (буквой «н» обозначены нектарники)

Различают безнектарниковые нектароносные растения, у которых нет обособленных органов выделения нектара (липа, вишня, черешня). Имеются растения с внецветковыми нектарниками. Они выделяют сравнительно мало нектара (вика посевная) и существенного значения как источники корма для пчел не имеют.

Даже у одного растения нектарники неодинаковы по размерам. Установлено, что чем выше на соцветии и дальше от главного стебля расположены цветки, тем нектарники их мельче; соответственно меньше выделяют они нектара. К концу цветения размеры нектарников и интенсивность выделения нектара также уменьшаются.

Как уже отмечалось, из опыляемых насекомыми цветковых растений нектар выделяют более тысячи видов. Однако основную массу нектара дают пчелам лишь немногие медоносы, такие, как липа, иван-чай, гречиха, подсолнечник, клевер, малина, акация белая и некоторые другие.

Нектар может образоваться из сахаров, синтезированных в листьях вблизи цветка, и из запасных углеводов, находящихся в удаленных от генеративных органов частях растения и подтекающих к цветку в результате гидролиза. За счет запасных углеводов выделяется нектар цветками тех растений, которые цветут до распускания листьев (слива, вишня).

В состав нектара входят преимущественно сахара (сахароза, глюкоза и фруктоза). Они служат основным источником энергии, необходимой для жизнедеятельности как отдельных пчел, так и пчелиной семьи в целом. Глюкоза и фруктоза — моносахариды, различающиеся между собой лишь расположением атомов в молекуле. Сахароза же относится к дисахаридам (сложные сахара), получается она в результате соединения молекул глюкозы и фруктозы с выделением одной молекулы воды. Соотношение этих Сахаров в нектаре различных растений неодинаково.

Цветок выделяет нектар очень экономно и медленно, поэтому насекомому приходится посещать сотни экземпляров, чтобы добыть немного нектара. Кроме того, нектарники тщательно спрятаны в цветке. Насекомое, обследуя цветок, само обсыпается пыльцой, и в то же время обсыпает ею рыльце, тем самым осуществляя перекрестное опыление.

Медоносные растения широко распространены среди розоцветных, зонтичных, губоцветных, бурачниковых, сложноцветных и др. Из древесных пород нектароносны липа, клен, акация белая, карагач и др.

3. Цветки насекомоопыляемых растений богаты пыльцой, пыльники у них обычно крупные, а пыльца липкая, ее поверхность шероховатая, чем облегчается прилипание пыльцы к телу насекомого. На таких цветках насекомые питаются пыльцой. Растения, образующие наряду с нектаром большое количество пыльцы, называются, как было отмечено ранее, пыльценосными или перганосными. У орхидных в пыльнике образуется комок пыльцы — поллиний, и насекомое (например, пчела) уносит на ножках целые поллинии. Часто на ножках пчелы можно наблюдать комочки пыльцы — обножки (рис. 26).

Рис. 26. Пчела с комочками пыльцы - обножками на задних ножках

4. Цветки многих насекомоопыляемых растений богаты эфирными Маслами, издающими аромат. Яркоокрашенный околоцветник ориентирует насекомое на близком расстоянии, а аромат, издаваемый цветком, — на большом. Запах исходит от постепенного испарения эфирного масла. Для цветка каждого вида характерен определенный аромат, обусловленный специфичным для данного растения эфирным маслом. Приятный аромат исходит от цветков, содержащих эфирные масла терпеновой группы, неприятный — от цветков, содержащих эфирные масла индоловой группы.

Эфирные масла некоторых цветков иногда содержат ядовитые вещества. Одного цветка магнолии в комнате достаточно для появления головной боли. Такие цветки пчелы не посещают.

У некоторых цветков аромат усиливается к вечеру (душистый табак). Они опыляются ночными бабочками. Эти цветки днем обычно закрыты. Венчик у них сростнолепестный, большей частью белого цвета. Бабочки достают нектар хоботками со дна трубочки венчика.