УЧЕБНИК ПО ПАЛЕОБОТАНИКЕ

РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ. Семенные растения разделяются на голосеменные и покрытосеменные

У растений наблюдаются различные способы размножения: вегетативное, бесполое и половое.

Вегетативным размножением называется формирование новых особей растения от части материнского организма. Это широко известная посадка клубней картофеля, черенков ивы, луковиц тюльпана, усов земляники.

 В основе вегетативного размножения находится способность к регенерации (восстановлению) утраченных органов. Регенерация присуща и многим животным: ракам, у которых вырастает новая клешня взамен отломанной; ящерицам, восстанавливающим оторванный хвост; в меньшей степени и человеку, у которого легко восстанавливается целостность кожного покрова. У растений способность к регенерации развита сильнее, чем у животных, благодаря наличию образовательной ткани.

Бесполое размножение у простейших одноклеточных растений возникает в результате деления материнской клетки. Низшие растения, у которых еще отсутствует дифференциация клеток, могут производить новое растение из каждой клетки своего организма. Некоторые лишайники, грибы, мхи размножаются отчленением частей побегов. Бесполое размножение у более развитых растений (хвощей, папоротников, плаунов) заключается в образовании особых клеток — спор.

 У водных растений (водорослей и водяных грибов) эти споры подвижные и называются зооспорами. Образование спор, т. е. мелких одноклеточных зародышей, возникающих бесполым путем, является нормальной фазой жизни этих растений (кроме семенных), оно чередуется с фазой полового размножения.

Половое размножение заключается в слиянии двух половых клеток, называемых гаметами (изогаметы при одинаковом строении сливающихся клеток, гетерогаметы при разнородных клетках). Вновь возникающая клетка называется зиготой.

У папоротников, хвощей и других споровых растений бесполое (спорофит) и половое (гаметофит) поколения обособлены в виде самостоятельных отличных друг от друга растений. Спорофит образует споры, помещающиеся в специальных мешочках — спорангиях ( 24).

У семенных растений в результате полового размножения образуются семена, развивающиеся не на особых растениях, а внутри семяпочки. Сначала в семяпочках (гомологичных спорангиям) образуются споры (мегаспоры), и одна из них развивается в зародышевый мешок.

Споры в своем развитии проходят процесс повторного деления; при этом создается довольно большое количество клеток, образующих небольшое самостоятельное растеньице в виде зеленой пластинки или ножки размером в несколько миллиметров. Эти образования называются заростком (или гаметофитом). Функция заростка дать мужские и женские половые клетки. Слияние этих клеток приведет к началу формирования нового спорофита.

Таким образом, все растения, которые размножаются с помощью спор, имеют два жизненных цикла: сначала развивается растение спорофит, которое образует споры, а затем из спор образуется растение гаметофит с половыми клетками. Эти два этапа развития называются споровым и половым поколениями. У наиболее примитивных растений все споры одинаковы и на каждом заростке образуется несколько ан геридиев — бугорков, внутри которых находятся мужские половые клетки—сперматозоиды. Они способны к самостоятельному движению при помощи особых ресничек. В центре заростка помещается более крупный бугорок — архегоний с неподвижной женской яйцеклеткой. У более высокоорганизованных растений имеются микроспоры, дающие начало обособленным мужским заросткам, и мегаспоры, из которых развиваются женские заростки. Спорофиты и гаметофиты внешне сильно отличаются.

Подобное чередование спорового и полового поколений отмечается и у высокоорганизованных растений, но у них этот процесс скрыт внутри цветка и завязи и потому наблюдать его затруднительно.

У голосеменных растений (сосна, ель) внутри семяпочки еще имеются архегонии ( 25), а у покрытосеменных они уже отсутствуют.

Пыльцевые зерна покрытосеменных являются не чем иным, как микроспорами ( 26), но они не дают мужских заростков, а делятся на вегетативную и генеративную клетки. Из первой образуется пыльцевая трубка, из второй— два спермия, но в отличие от сперматозоидов папоротников и голосеменных у них нет двигательных жгутиков-ресничек.

Как мужские, так и женские клетки у семенных растений развиваются в специальных органах, гомологичных органам размножения споровых, но получивших более высокую специализацию. Названия этих органов несколько отличаются у семенных растений, так как были даны еще очень давно, когда истинная природа размножения, особенно у споровых растений, не была известна. Так, спорофиллы семенных растений, как правило, собраны на концах побегов и окружены видоизмененными листьями, называемыми околоцветниками, разделяющимися на чашечку и венчик. Все это сложное образование носит наименование цветка. Спорофиллы отчетливо разделены на микроспорофиллы и мегаспоро- филлы. Микроспорофиллы в цветках называются тычинками, микроспоры — пыльцой, мегаспорофиллы носят название плодолистиков, мегаспорангни называются семяпочками, или семязачатками, а мегаспоры—зародышевыми мешками.

Семенные растения разделяются на голосеменные и покрытосеменные. У голосеменных нет околоцветника, и семена помещаются на поверхности мегаспорофиллов. У покрытосеменных мегаспорофилл имеет вид колбочки и называется пестиком. Мегаспорангии (семяпочки) помещаются в нижней расширенной части пестика, называемой завязью. В завязи, после оплодотворения яйцеклетки мегаспоры, образуется семя. Разросшаяся завязь образует плод. Формированию семени предшествуют опыление и оплодотворение. Под опылением понимается процесс переноса пыльцы с тычинок микроспорофиллов на пестик. Оно может быть перекрестным, если пыльца распространяется с другого экземпляра растения при помощи насекомых, ветра, а иногда и воды, или самоопылением, если на пестик попадает пыльца с тычинок того же цветка.

После прорастания пыльцы на рыльце пестика происходит ее дальнейшее развитие. Пыльца представляет собой мелкие одноклеточные образования. Диаметр отдельных пыльцевых зерен 8—20 мкм. Они состоят из ядра и цитоплазмы, содержащей масло, крахмал, сахар. Пыльцевые зерна одеты двумя оболочками: внутренней— интиной и наружной — экзиной. Последняя характеризуется различной скульптурой поверхности, что используется как систематический признак в спорово-пыльцевом анализе. При созревании пыльцы ядро делится на две части и внутри клетки образуется разделяющая перегородка, формирующая две неравные клетки. Большая клетка называется вегетативной, из нее вырастают пыльцевые трубки. Меньшая клетка называется генеративной, она дает начало спермиям. Пыльцевые трубки вытягиваются, проникают в столбик пестика и достигают оболочки зародышевого мешка. При разрыве пыльцевой трубки спермии попадают в яйцеклетку, и процесс оплодотворения завершается.

Между опылением и оплодотворением проходит различное время — от получаса (кок-сагыз) до года и более (у хвойных). Формирование семени также требует разных сроков. Развитие зародыша у семенных растений обеспечивается значительным запасом питательных веществ, заключенных в женском заростке, называемом эндоспермом. Защита зародыша осуществляется плотной, механически прочной оболочкой. Такое устройство создает возможность длительного поддержания жизнеспособности («всхожести») семян, которая у некоторых растений сохраняется в течение многих десятков и даже сотен лет.