Опыление посредством ветра жизненные формы деревья и кустарники наличие в цикле развития

Обновлено: 15.09.2024

Дидактическая цель; создать условия для осознания и осмысления блока новой учебной информации.

Формы проведения занятия; лекция, учебный фильм

Основные понятия

Цветковые растения, тычинки, пыльца, рыльца, соцветия

Вопросы для обсуждения

1.Каковы особенности строения цветков и соцветий у ветроопыляемых растений

2.Почему ветроопыляемые деревья и кустарники цветут рано весной

3.Каковы особенности цветения злаков?

4.Почему для ветроопыляемых растений характерны большие скопления

Все хвойные опыляются с помощью ветра. У цветковых растений примерно 10% всех видов тоже опыляется ветром. К ветроопыляемым растениям относятся: осина, дуб, ольха, береза, тополь, ясень, пальмы и др. Из кустарников ветром опыляется орешник, а из травянистых растений — злаки, осоки, рогоз, щавели, хмель и др.

Чтобы опыление ветром было успешно, растения имеют многочисленные приспособления. Познакомимся с ними. Кое-что вам уже известно. Цветки у ветроопыляемых растений обычно мелкие, невзрачные, без яркого околоцветника, собраны в разнообразные соцветия. Пыльцы образуется много. У кукурузы в одном соцветии с тычиночными цветками образуется до 50 млн. пылинок! Пыльца мелкая, легкая, сухая, легко высыпается из тычинок. Соцветия имеют или гибкую ось, которую легко раскачивает ветер, как в сережках ольхи, орешника, осины, или тонкие веточки, как в метелках злаков у костров, полевиц, мятликов, трясунки. Их колоски тоже легко раскачиваются на ветру (рис.1).

Цветут ветроопыляемые растения в разные сроки, деревья и кустарники — весной, когда еще нет листьев. Ветер, подхвативший пыльцу, легко проникает сквозь обнаженные кроны деревьев, и пыльца попадает на пестики цветков. Рыльца, улавливающие пыльцу, бывают вытянутые (у березы, орешника). Злаки цветут летом. У разных видов злаков пыльца высыпается из тычинок в разное время суток: утром, днем или ближе к вечеру. Но у всех растений одного вида пыльца высыпается всегда в одно и то же время. Этим достигается лучшее опыление. Ветер легко раскачивает тычинки злаков, а сильно опушенные рыльца подхватывают пыльцу.

Ветроопыляемые растения часто растут большими скоплениями, зарослями, что повышает вероятность опыления. На хлебных полях тоже создаются благоприятные условия для опыления.

Легкая пыльца может быть отнесена ветром на большое расстояние, иногда на многие километры. Но в воздухе пыльца быстро высыхает, особенно в жаркое время дня. Поэтому успешное опыление возможно только в короткое время и на близком расстоянии

Рис.1. Ветроопыляемые растения: 1 — ольха, 2 — орешник, 3 — осока, 4 — мятлик

Спешу обрадовать, мы добрались до изучения семенных растений! К ним относятся голосеменные и покрытосеменные (цветковые). До этого размножение шло только с помощью спор: у мхов, папоротников, хвощей и плаунов - высших споровых растений. Настало время открыть новую интересную главу этой книги, посвященную растениям, которые размножаются с помощью удивительного изобретения природы - семени.

Голосеменные - распространенная древняя группа растений, включающая небольшое число видов. Главной особенностью данной группы являются "голо" (то есть открыто) лежащие семяпочки и, в дальнейшем, развивающиеся из них семена. Иными словами, у голосеменных растений отсутствуют замкнутые вместилища для семян.

На примере типичного представителя - сосны обыкновенной, относящейся к классу хвойных, поговорим о характерных чертах данного класса и голосеменных растений в целом.

Общие признаки

Все голосеменные представлены древесными формами: деревьями и кустарниками. Травы отсутствуют.

Хвоинки (хвоя) - игольчатые видоизменения листьев. Сохраняются долгие годы, у некоторых сосен до 45 лет. Хвоя лиственниц опадает ежегодно.

Древесина голосеменных обладает большим запасом механической прочности. Это связано с ее особенностями: она состоит из трахеид с окаймленными порами, паренхима развита слабо. Либриформ (древесные волокна) и настоящие сосуды отсутствуют (исключение - гнетовые, имеют сосуды). Клетки-спутницы во флоэме также отсутствуют.

В древесине и коре имеются каналы, заполненные смолой. Однако, есть исключения - у гинкго смола не образуется вовсе.

Несколько веков назад в России целенаправленно создавались и охранялись, так называемые, корабельные рощи. Это, прежде всего, требовалось для флота, так как мачты кораблей изготавливали из сосен, отвечающих всем требованиям - корабельных (гладкий, твердый и прочный прямой ствол с минимальным количеством сучков и смолы).

Семяпочки и развивающиеся из них семена лежат "голо", открыто, для них нет закрытых вместилищ, отсутствует завязь. В сравнении с высшими споровыми растениями, размножение семенами ставит голосеменных на более высокий уровень организации.

Голосеменным растениям для размножения не требуется вода, опыление у них происходит с помощью ветра. Этот процесс перестал быть зависимым от капельно-жидкой среды, как было у мхов и у папоротников. Благодаря этому голосеменные получили большое преимущество и смогли расселиться по всей Земле, в том числе в засушливых районах. Они господствовали в юрском периоде, когда климат стал более сухим и жарким.

Обитают голосеменные в местах с холодным климатом и достаточным количеством влаги. Имеются виды, обитающие в жарких странах: растение вельвичия удивительная обитает в пустынях южной Африки.

Строение и жизненный цикл

Жизненный цикл голосеменных состоит из чередования бесполого поколения - спорофита (диплоиден, 2n), и полового поколения - гаметофита (гаплоиден, n). Господствует (доминирует) в цикле спорофит (2n) - это взрослое растение сосны.

Голосеменные относятся к разноспоровым, как и все семенные растения. Они образуют разные споры: крупные женские (мегаспоры) и мелкие мужские (микроспоры). Образуются они в спорангиях, расположенных на спорофиллах, которые собраны в стробилы (шишки) - от лат. strobilus - сосновая шишка.

Мужские шишки (стробилы)

К концу весны у основания молодых побегов образуются мужские шишки (стробилы) - мелкие, собранные в тесные группы, желтого цвета. Чешуи мужских шишек представляют собой микроспорофиллы. Микроспорофиллы - гомологи тычинок, которые крепятся к оси каждой шишки спирально, с нижней стороны, и имеют два пыльцевых мешка - микроспорангия.

Образование мужского гаметофита

Из материнских клеток (2n) в микроспорангии путем мейоза образуются 4 микроспоры (n). Строение микроспоры следующее: она покрыта экзиной (от гр.exo снаружи, вне) - наружная оболочка, изнутри интиной (от лат. intus внутри) - внутренней оболочкой. В составе микроспоры имеются также два воздухоносных мешка, образованных в результате отслоения экзины от интины и возникновения полости между ними.

Микроспора делится, не покидая спорангия, преобразуется в заросток. При делении из ядра микроспоры образуются две клетки. Одна из них превращается в две заростковые клетки (протоллиальные - от греч. проталлиум - заросток) - быстро отмирают и исчезают. Их функция до конца не изучена.

Из другой клетки в ходе митоза также образуются две: антеридиальная, из которой развиваются мужские половые клетки - спермии (неподвижные, без жгутиков в отличие от сперматозоидов), и более крупная вегетативная клетка, из которой в дальнейшем формируется пыльцевая трубка.

Мужской гаметофит сильно упрощен, антеридии отсутствуют. Формируется он прямо внутри микроспоры, которая в итоге превращается в пыльцевое зерно. Совокупность пыльцевых зерен называется пыльца.

При вскрытии (нарушении целостности) микроспорангия, или пыльцевого мешка, пыльца высыпается во внешнюю среду и достигает женской шишки, где, в результате опыления, внутри семязачатка происходит дальнейшее развитие мужского гаметофита.

Образование женского гаметофита

На тех же самых соснах, где расположены мужские шишки, лежат и женские. Весной на верхушке молодого побега появляются мелкие (около 5 мм) красноватые шишки - это женские шишки (стробилы). Состоят они из оси (стержня) , на котором располагаются две чешуи: кроющая и семенная. На верхней стороне у основания семенной чешуи лежат два семязачатка.

Кроющая чешуя представляет собой видоизмененный лист, в его пазухе находится семенная чешуя. Семенная чешуя - видоизмененный боковой побег.

Женские шишки (стробилы)

Именно открыто расположенные семязачатки (семяпочки) служат причиной, по которой этот отдел растений называется - голосеменные.

В женских шишках, в отличие от мужских, каждая чешуя гомологична целой мужской шишке (стробилу). То есть одна чешуя - целой мужской шишке, а не отдельным ее микроспорофиллам (чешуям)!

Молодой семязачаток состоит из нуцеллуса, интегумента и фуникулуса. Нуцеллус (от лат. nucella - орешек) - центральная часть семяпочки, соответствующая мегаспорангию. Интегумент (от лат. integumentum покрывало) - покров семяпочки, вырастающий из ее центральной части - нуцеллуса. В зрелом семени интегумент преобразуется в семенную кожуру. Фуникулус (от лат. funiculus канатик, верёвка) или семяножка - часть семязачатка, соединяющая его с мегаспорофиллом (семенным чешуями).

На интегументе около вершины располагается микропиле (пыльцевход) - через него после опыления пыльцевая трубка проникает в нуцеллус. Между интегументом и нуцеллусом имеется густая жидкость, выступающая из микропиле. Подсыхая, она втягивается внутрь семязачатка и затягивает вместе с собой пыльцу, осевшую на ней.

Образование женского гаметофита

В средней части обособляется спорогенная клетка (2n) (археспориальная - от греч. arche начало и sporá семя). В результате ее митотического деления образуются материнские клетки спор - спороциты (2n), однако и сама археспориальная клетка может выступать в роле спороцита, минуя стадию митоза. Спороциты (2n) делятся мейозом на четыре гаплоидные (n) мегаспоры.

Три мегаспоры отмирают, остается одна, которая многократно делится митозом и формирует эндосперм - запасное питательное вещество. Обратите на этот факт особое внимание: у голосеменных эндосперм гаплоидный (n) и образуется до оплодотворения. Такой эндосперм называется - первичный, он соответствует женскому гаметофиту.

Как и мужской, женский гаметофит весьма упрощен и заключен внутри мегаспоры. На верхушке женского гаметофита (мегагаметофита) образуется архегоний с яйцеклеткой (n). У гнетовых архегонии отсутствуют.

Жизненный цикл

На спорофите (2n) в микроспорангиях из материнских клеток (2n) путем мейоза образуются микроспоры (n). Из микроспоры формируется пыльцевое зерно. Пыльца (пыльцевые зерна (n)) с помощью ветра попадает в женские шишки, где улавливается густой жидкостью между интегументом и нуцеллусом, выступающей из микропиле. Жидкость засасывает пыльцу внутрь семязачатка на нуцеллус (в пыльцевую камеру). После того, как опыление произошло, микропиле зарастает. Чешуи шишки смыкаются и склеиваются смолой.

Семязачатки в этот момент еще не готовы к оплодотворению, так что от момента опыления до оплодотворения проходит около 13 месяцев. За это время в семязачатке формируется эндосперм, женская шишка увеличивается до 3-4 см и приобретает зеленую окраску.

Оказавшись на мегаспорангии, наружная оболочка пыльцевого зерна (экзина) разрывается, из вегетативной клетки в направлении архегония начинает расти пыльцевая трубка. Антеридиальная клетка делится на генеративную (спермагенную) и клетку-ножку антеридия (функция последней до сих пор не изучена). Спермагенная клетка попадает в пыльцевую трубку, а из нее - в архегоний.

Непосредственно перед оплодотворением спермагенная клетка делится на два спермия (n), один из которых отмирает, а другой сливается с яйцеклеткой (n). Образуется зигота (2n), из которой формируется и растет зародыш благодаря эндосперму - запасу питательных веществ.

Окончательно созревают семена к осени на второй год после опыления, к этому моменту женские шишки увеличиваются в размерах до 6 см. Зеленая окраска меняется на серую, чешуйки расходятся, и семена, образовавшиеся из семязачатков, высыпаются. Из семени прорастает взрослое растение - спорофит (2n). Цикл замыкается.

Строение семени

Семенная кожура, защищающая семя от пересыхания и неблагоприятных факторов внешней среды, образована разросшимся интегументом.

Зародыш (2n) формируется в результате митотического деления образовавшейся зиготы. Состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки.

Число семядолей у голосеменных различается - от 2 до 15. Семядоли имеют доступ к запасным питательным вещества (эндосперму).

Запасные питательные вещества накапливаются в эндосперме (n). Особенностью в строении семени голосеменных, по сравнению с семенем покрытосеменных (цветковых) является наличие гаплоидного эндосперма (n). Не забывайте, что эндосперм у голосеменных это производное мегагаметофита (n), исходя из этого становится понятно, почему ткань гаплоидна. У цветковых, в отличие от голосеменных, эндосперм триплоиден (3n).

Фитонциды

Фитонциды (от греч. phyton - растение и лат. caedo - убиваю) - образуемые растениями, биологически активные вещества, убивающие или приостанавливающие размножение других организмов, главным образом - микробов. Обычно выделяются растениями в газообразном виде, к примеру, аллицин у лука и чеснока. Наличие фитонцидов играет крайне важную роль в формировании устойчивости растения к грибным заболеваниям.

Фитонциды имеют медицинское значение, из них изготавливаются некоторые препараты. За лето гектар лиственного леса выделят 2 кг фитонцидов, хвойного - 5 кг, можжевельника - 30 кг! Санатории часто располагаются в сосновых борах, где наблюдается повышенная концентрация фитонцидов. Вдыхание такого воздуха очень полезно при заболеваниях дыхательной системы инфекционной природы (когда возбудителями являются бактерии, грибы).

Значение голосеменных

Трудно переоценить значение голосеменных для человека, они очень важны. Голосеменные - источники высококачественной древесины, продуктов ее переработки. Являются звеном в цепи питания (продуцентами), основой многих биоценозов. Хвойные растения в больших количествах выделяют фитонциды, имеющие медицинское значение. Из смолы хвойных получают канифоль, скипидар, лаки. Кедровых орехи - это семена нескольких видов растений из рода сосна, которые употребляют в пищу.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

2. Цветки обоеполые, пыльца липкая, клейкая, на оболочке пыльцы имеются выросты. Обоеполость цветков нужна, чтобы опыление насекомым происходило сразу, на этом же цветке. А клейкость пыльцы и выросты — для прикрепления к покрову насекомого.

3. Цветки зачастую крупные, их околоцветник ярко, привлекательно окрашен. Это приспособление выработано в рекламных целях — яркие цветки больше привлекают насекомых.

4. Если цветки мелкие, то они собраны в крупные соцветия — для тех же целей.

Приспособленность цветков к опылению определенными насекомыми

Признаки ветроопыляемых растений

1. Деревья и кустарники цветут еще до появления первых листьев. Пока нет листвы, леса и парки голые, пыльце легче циркулировать, нестись за ветром. Так ведут себя, например, шелковица, ольха и орешник.

2. Не имеют околоцветника, а если он есть, то развит слабо (злаки).

3. Цветки мелкие, зачастую собраны в соцветия (ива, пшеница).

4. При таком виде опыления пыльца нередко расходуется впустую, улетает без толку, поэтому растение вырабатывает ее с большим избытком. Крупные и клейкие пылинки также не имеют смысла — прилипнут неподалеку, и поэтому здесь пыльца очень мелкая, сухая, летучая.

5. Одиноко стоять на равнине и ждать опыления очень грустно, поэтому ветроопыляемые растения предпочитают образовывать скопления (березовые рощи, тростниковые заросли).

Искусственное опыление

1. Этот вид опыления, перенос пыльцы с женских цветков на мужские, вручную делает человек в определенных целях — выведение новых сортов, подъем урожайности.

2. Как производится опыление? С мужских цветков удаляют пыльники, подсушивают пыльцу и наносят ее на женские цветки в определенное время — причем обрабатывать вообще все цветки в теплице, например, не требуется, достаточно охватить десяток процентов. Еще один способ — аккуратно срезать мужские цветки и потрясти их пыльниками над женскими, стараясь не повреждать последние. Например, однодомную кукурузу, имеющую мужские соцветия-метелки и женские початки, можно опылить так, не ожидая милостей от природы: собрать в бумажную воронку пыльцу и рассеять ее над рыльцами пестиков.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда - подготовка к ОГЭ по биологии (9 класс)

Общая биология 10-11 класс профильный уровень: в заданиях, упражнениях, тестах. Общая биология 9 класс: подготовка к ГИА ЕГЭ.

Образовательный блог учителя биологии Ивановой Ирины Анатольевны

Главная страница
Содержание блога
ЕГЭ по биологии 11 класс
ОГЭ (ГИА) по биологии 9 класс
Подготовительные курсы
Пособия по биологии
Пособия по химии
Вопросы и ответы
Полезные ссылки
Готовимся к контрольным
Круг чтения
Советы
Как работать с блогом
Визитка

четверг, 3 апреля 2014 г.

Опыление ветром в лесном сообществе

Почему многие растения в лесном сообществе опыляются с помощью ветра?

из Википедии

Ответ привожу несколько расширенный, для того, чтобы уметь объяснять и другие взаимосвязи в лесном сообществе, связанные с жизненными циклами растений.

Свободно уживаться в одном сообществе разным растениям позволяет также неодновременное развитие. Например, в лесах средней полосы растет орешник-лещина. Он цветет, когда деревья еще не покрылись листвой и ветер свободно переносит пыльцу с тычиночных цветков на пестичные. Раннее цветение орешника - приспособление к жизни в лесу.
Деревья, кроны которых расположены над всеми другими растениями леса, как правило, опыляются ветром. Цветут они до распускания листьев. Ветер также распространяет плоды и семена большинства деревьев верхнего яруса. Так как под пологом леса почти не бывает ветра, большинство кустарников опыляют насекомые. По той же причине плоды кустарников в основном распространяют лесные птицы. Осенью многие птицы кормятся плодами жимолости, малины, крушины, шиповника, бересклета.
Раннее цветение некоторых травянистых растений широколиственного леса — подснежников — также приспособление к жизни в лесу. Раннее цветение подснежников возможно потому, что почва в широколиственном лесу промерзает меньше, чем на открытых местах. Глубокий рыхлый снеговой покров и лесная подстилка из опавшей листвы, отмерших частей травянистых растений и перегнивающих опавших ветвей и коры предохраняют почву от промерзания. Под снегом в таком лесу температура почвы часто бывает около О °С, не опускаясь ниже минус 1—3 °С. Подснежники развиваются там благодаря запасам питательных веществ.
Растения, которые цветут в лесу до распускания листьев на деревьях и кустарниках или на лесных полянах и опушках, имеют цветки с ярко окрашенными околоцветниками (купальница европейская, медуница лекарственная, хохлатка плотная, лютики118, 119 ).
У травянистых растений темного хвойного леса преобладает белая окраска околоцветников, хорошо заметная насекомым-опылителям.

Корчагина В. А., Биология: Растения, бактерии, грибы, лишайники: Учеб. для 6 кл. сред. шк. — 24-е изд. — М.: Просвещение, 2003. — 256 с.:ил.

Читайте также: