Опыление растений: описание, особенности, этапы и виды

В качестве конечной задачи типичного цветка выступает формирование плодов и семян. Для этого необходимо два процесса. Первым является опыление цветков растений. После него происходит собственно оплодотворение - появляются плоды и семена. Рассмотрим далее, какие существуют виды опыления растений.

Общие сведения

Опыление растений – этап, на котором осуществляется перенос мелких зерен с тычинок на рыльце. Оно тесно связано с другой стадией развития культур - формированием органа размножения. Учеными было установлено два вида опыления: аллогамия и автогамия. При этом первая может осуществляться двумя путями: гейтоногамией и ксеногамией.

Характеристики

Автогамия – опыление растений путем переноса зерен с тычинок на рыльце одного органа размножения. Другими словами, одна система самостоятельно осуществляет необходимый процесс. Аллогамия – перекрестный перенос зерен с тычинок одного органа на рыльце другого. Гейтоногамия предполагает опыление между цветками одной, а ксеногамия – разных особей. Первая генетически схожа с автогамией. В этом случае имеет место только перекомбинация гамет в одной особи. Как правило, такое опыление характерно для многоцветковых соцветий.

Самой благоприятной по своему генетическому эффекту считается ксеногамия. Такое опыление цветковых растений способствует увеличению возможностей перекомбинации генетических данных. Это, в свою очередь, обеспечивает повышение внутривидового разнообразия, последующей приспособительной эволюции. Между тем, автогамия обладает немаловажным значением для стабилизации видовых признаков.

Способы

Метод опыления зависит от агентов переноса зерен и структуры цветка. Аллогамия и автогамия могут осуществляться с помощью одних и тех же факторов. Ими, в частности, выступают ветер, животные, человек, вода. Наибольшим разнообразием отличаются способы при аллогамии. Выделяют следующие их группы:

1. Биологические – опыление растений осуществляется с помощью живых организмов. В этой группе выделяют несколько подгрупп. Классификация осуществляется в зависимости от переносчика. Так, осуществляется опыление растений насекомыми (энтомофилия), птицами (орнитофилия), летучими мышами (хироптерофилия). Существуют и другие способы – с помощью моллюсков, млекопитающих и пр. Однако они выявляются в природе достаточно редко.
2. Абиотические – опыление растений связано с влиянием небиологических факторов. В этой группе различают перенос зерен с помощью ветра (анемофилию), воды (гидрофилию).

Способы, которыми осуществляется опыление растений, считаются адаптациями к конкретным окружающим условиям. В генетическом плане они менее важны, чем типы.

Приспособление растений к опылению

Рассмотрим первую группу способов. В природе, как правило, встречается энтомофилия. Эволюция растений и переносчиков пыльцы проходила параллельно. Энтомофильные особи легко выделяются среди прочих. У растений и переносчиков есть взаимные приспособления. В некоторых случаях они настолько узкие, что культура не в состоянии самостоятельно существовать без своего агента (или наоборот). Насекомых привлекает:

1. Цвет.
2. Пища.
3. Запах.

Кроме этого, некоторые насекомые используют цветки как убежище. Например, они прячутся там ночью. Температура в цветке выше, чем у внешней среды, на несколько градусов. Существуют насекомые, которые сами размножаются в культурах. Например, осы-хальциды используют для этого цветки.

Орнитофилия

Опыление птицами наблюдается преимущественно в тропических районах. В редких случаях орнитофилия имеет место в субтропиках. К признакам цветков, привлекающих птиц, можно отнести:

1. Отсутствие запаха. У птиц достаточно слабое обоняние.
2. Венчик имеет в основном оранжевый или красный цвет. В редких случаях отмечается синяя или фиолетовая окраска. Стоит сказать, что птицы легко отличают эти цвета.
3. Большое количество слабоконцентрированного нектара.

Птицы зачастую не садятся на цветок, а опыляют, зависая рядом с ним.

Хироптерофилия

Летучие мыши опыляют преимущественно тропические кустарники и деревья. В редких случаях они участвуют в переносе зерен на травы. Летучие мыши опыляют цветки ночью. К признакам культур, которые привлекают этих животных, относят:

1. Наличие флуоресцентной белой или желто-зеленой окраски. Она также может быть коричневатой, в редких случаях фиолетовой.
2. Наличие специфического запаха. Он напоминает секреты и выделения мышей.
3. Цветки распускаются ночью либо вечером.
4. Крупные части свисают с ветвей на длинных цветоножках (баобаб) либо развиваются непосредственно на стволах деревьев (какао).

Анемофилия

Опыление приблизительно 20 % растений умеренной полосы осуществляется с помощью ветра. На открытых площадях (в степях, пустынях, полярных территориях) этот показатель значительно выше. Анемофильные культуры обладают следующими признаками:

1. Мелкие невзрачные цветки, имеющие желтоватый или зеленоватый оттенок, часто не имеющие околоцветника. Если же он присутствует, то представлен в форме пленок и чешуй.
2. Наличие многоцветковых соцветий. Такой "букет" может быть представлен повислой осью – сережкой.
3. Наличие пыльников на тычиночных тонких нитях.
4. Достаточно крупные и зачастую перистые рыльца, выступающие за пределы цветка.
5. Культуры одно- или двудомные.
6. Образование большого количества пыльцы. Она сухая, мелкая, гладкая. Зерна могут иметь дополнительные приспособления (воздушные мешки, например).

Анемофильные культуры часто формируют большие скопления. Это значительно увеличивает шансы на опыление. В качестве примеров выступают березовые рощи, дубравы, заросли бамбука.

Гидрофилия

Такое опыление достаточно редко встречается в природе. Это обуславливается тем, что вода не является обычной средой обитания культур. У многих растений цветки находятся над поверхностью и опыляются преимущественно насекомыми либо с помощью ветра. К признакам гидрофильных культур можно отнести:

1. Цветки мелкие и невзрачные. Они развиваются поодиночке или собираются в небольшие "букеты".
2. Как правило, цветки однополые. В качестве примеров выступают валлиснерия, элодея.
3. В пыльниках стенка тонкая. В них отсутствует эндотеций. Часто пыльники имеют нитевидную форму. У некоторых культур они оплетают рыльце. Это способствует быстрому проникновению и прорастанию пыльцы.
4. В зернах нет экзины. Это обусловлено тем, что пыльца находится в воде и ей не требуется защита от высыхания.

Автогамия

У 75 % растений присутствуют обоеполые цветки. Это обеспечивает самостоятельный перенос зерен без внешних носителей. Автогамия нередко бывает случайной. Это имеет место особенно при неблагоприятных условиях для переносчиков.

Автогамия базируется на принципе "лучше самостоятельное опыление, чем вообще никакого". Такой тип переноса зерен известен у многих культур. Как правило, они развиваются в неблагоприятных условиях, на территориях, где сильно холодно (тундра, горы) или очень жарко (пустыня) и отсутствуют переносчики.

В природе, между тем, встречается и регулярная автогамия. Она постоянна и крайне важна для культур. К примеру, самоопыляются такие растения, как горох, арахис, пшеница, лен, хлопчатник и прочие.

Подтипы

Автогамия может быть:

1. Контактной. При движении тычиночных нитей пыльники непосредственно касаются рыльца. Такая автогамия характерна для копытня, седмичника.
2. Гравитационной. В этом случае пыльца попадает на рыльце с пыльников, располагающихся выше. При гравитационной автогамии, таким образом, действует сила тяжести. Это характерно для вересковых, грушанковых культур.
3. Клейстогамной. В этом случае опыление осуществляется в бутоне или закрытом цветке. Клейстогамия считается крайней степенью автогамии. Она может обуславливаться неблагоприятными факторами (высокая влажность или засуха). Клейстогамия может быть и регулярной, генетически закрепленной. К примеру, у фиалки удивительной в весеннее время появляются сначала нормальные цветки, но опыление в них не происходит, соответственно, не появляется плодов и семян. Впоследствии появляются клейстогамные органы размножения. Они не раскрываются и представлены в форме бутонов. Прорастание пыльцы происходит непосредственно в пыльниках. Трубка проходит сквозь стенку и достигает рыльца. В результате формируется коробочка с семенами.

Клейстогамия обнаруживается в разных систематических группах культур (в некоторых злаках, например).