Запилення та його способи

Запилення — це процес перенесення пилку з пиляків на приймочку маточки. Відбувається під час цвітіння рослин. Початок цвітіння та його тривалість залежать від віку рослин і умов існування. Розрізняють два способи запилення: самозапилення й перехресне запилення.

Самозапилення — це процес перенесення пилку двостатевої квітки на приймочку цієї самої квітки. У рослинному світі спостерігається рідко. Самозапилюються такі рослини, як горох, квасоля, помідори, бавовник, льон, пшениця, ячмінь, овес тощо. Самозапильні та самозаплідні рослини називають автогамными. Є автогамні рослини, які мають квітки, що зовсім не розкриваються, такі квітки називають клєйстогамними (арахіс, копитняк, розрив-трава, фіалка, деякі види проса). Самозапилення обмежує пристосованість рослинних організмів до умов зовнішнього середовища і тому не сприяє розвитку виду. Слід зауважити, що самозапильні рослини часто можуть запилюватися і перехресно.

Перехресне запилення — дуже поширений спосіб запилення. При такому запиленні зародок збагачується різною спадковою інформацією від обох батьківських форм. За способом перенесення пилку перехреснозапильні рослини поділяють на вітрозапильні, або анемофільні, комахозапильні, або ентомофільні, запилювані птахами, або орнітофільні, і запилювані за допомогою води, або гідрофільні. Кожна з цих груп рослин має характерні особливості в будові квітки, що забезпечує запилення.

Анемофілія властива багатьом трав’янистим і деревним рослинам. До вітрозапильних (анемофільних) рослин належить більшість лісових порід: дуб, бук, береза, вільха, граб, ліщина, тополя, осика, хвойні, а з трав’янистих: представники родин Лободових, Подорожникових, Коноплевих, Осокових, Ситникових, більшість злаків тощо. Серед культурних рослин вітром запилюються волоський горіх, шовковиця, жито, кукурудза, хміль, коноплі, частково цукровий буряк.

Ентомофільними називають рослини, які запилюються перехресно за допомогою комах (бджіл, ос, джмелів, мух, метеликів, жуків, мурашок та ін.). Приблизно 90 % усіх видів квіткових рослин запилюються комахами. В ентомофільних рослин спостерігаються різноманітні пристосування, що сприяють запиленню за допомогою комах. Це нектарники, яскраве забарвлення оцвітини, суцвіття, запах, спеціальні пристосування у вигляді видозмінених тичинкових ниток. Перенесенню пилку комахами сприяють його клейкість і горбкувата поверхня.

Гідрофілія — запилення за допомогою води. До гідрофільних рослин належать кушир, валіснерія, стрілолист. Характерна ознака їх — утворення негігроскопічного пилку, який не тоне у воді. У більшості цих рослин пилок ниткоподібний, що забезпечує кращий контакт із приймочкою.

Орнітофілія властива тропічним рослинам. Рослини запилюють дрібні птахи (колібрі, медососами та ін.). Квітки цих рослин мають багато нектару та яскраве забарвлення (орхідеї). Птахи, не сідаючи на квітку, висмоктують нектар, тримаючись на крилах у повітрі, при цьому клейкий пилок пристає до їхньої голови. Перелітаючи з квітки на квітку, птахи переносять пилок.

Запилення, у яке втручається людина, називають штучним. Його застосовують при виведенні нових сортів або для підвищення врожайності на виробничих посівах перехреснозапильних рослин.

§ 33. Запилення і запліднення у квіткових рослин

Запилення. У квіткових рослин запилення і запліднення відбуваються у квітці. Запилення — це перенесення пилкових зерен із пиляка на приймочку маточки. Розрізняють два його типи: самозапилення та перехресне запилення. У самозапильних рослин (горох, пшениця) на маточку потрапляє пилок тієї самої квітки, а у перехреснозапильних — з іншої (мал. 146). Самозапилення може відбуватися, наприклад, у нерозкритому бутоні (як у фіалок). Прикладом пристосування, яке забезпечує перехресне запилення, є утворення одностатевих квіток. Якщо на одній рослині є маточкові і тичинкові квітки, то рослину називають однодомною (ліщина, огірок) (мал. 147, а), а якщо маточкові і тичинкові квітки з’являються на різних рослинах, то вони є дводомними (обліпиха, верба, кропива дводомна) (мал. 147, б, в).

Мал. 146. Типи запилення

Мал. 147. Однодомні і дводомні рослини: рослина огірка із тичинковими і маточковими квітками (а); дві рослини кропиви дводомної із тичинковими (б) і маточковими (в) квітками

Способи запилення різноманітні. У вітрозапильних рослин (ліщина — мал. 148, а) квітки зазвичай дрібні, часто голі і неяскраві, без запаху, мають багато легкого неклейкого пилку і пірчасті приймочки. Запилюють квітки також і тварини (найчастіше комахи), які зазвичай відвідують квітки задля поживного пилку або цукристого нектару. Приваблює запилювачів яскравий колір квітки і запах, який залежить від уподобань тварини-запилювача: тонкий і медовий аромат, наприклад, приваблює метеликів і бджіл, а запах зіпсованого м’яса — мух. Пилок комахозапильних рослин — клейкий.

Мал. 148. Рослини з різними способами запилення: а — вітрозапильна ліщина; б — комахозапильний (нічні метелики) тютюн; в — комахозапильна (бджоли) шавлія

Будова комахозапильних квіток забезпечує надійне перенесення пилку на приймочку маточки і захист нектару від відвідувачів, які не можуть запилити квітку. Так, білі запашні квітки тютюну, які мають тонкі довгі трубочки віночка, запилюються нічними метеликами з довгими хоботками (мал. 148, б). Бджоли і джмелі запилюють квітки із короткими і широкими трубочками (мал. 148, в). Широко розкриті квітки шипшини часто запилюють жуки. Тому в них багато тичинок, а ніжні маточки сховані у чашоподібному квітколожі. Не лише комахи, але й інші тварини можуть запилювати квітки. У тропічних країнах запилювачами часто бувають птахи колібрі (мал. 149) і кажани (мал. 150).

Мал. 149. Калібрі живиться нектаром гібіскуса

Мал. 150. Кажан запилює квітку кактуса сагуаро

Пилок складається із дрібненьких пилкових зерен. Ззовні вони вкриті твердою оболонкою із різноманітними виростами поверхні, що водночас захищає вміст пилкового зерна і допомагає йому закріпитися на приймочці (мал. 151). При попаданні на приймочку пилкове зерно проростає у пилкову трубку (мал. 152) з двома сперміями — нерухомими чоловічими статевими клітинами. У процесі росту пилкової трубки відбувається транспортування сперміїв до насінного зачатка.

Мал. 151. Пилкові зерна квіткових рослин

Мал. 152. Ріст пилкової трубки і подвійне запліднення

Зародковий мішок насінного зачатка є місцем утворення жіночої статевої клітини — яйцеклітини. У більшості квіткових рослин він складається із семи клітин — великої центральної і шести менших за розміром, одна з яких і є яйцеклітиною. Коли пилкова трубка вростає у насінний зачаток і доростає до зародкового мішка, її кінчик розривається, а чоловічі статеві клітини — спермії — виходять з неї поблизу яйцеклітини.

Запліднення. Після звільнення двох сперміїв із пилкової трубки починається характерний лише для квіткових рослин процес подвійного запліднення, відкритий у 1898 році Сергієм Гавриловичем Навашиним — професором Київського університету Святого Володимира (сучасна назва Київський національний університет імені Тараса Шевченка). Один із сперміїв зливається з яйцеклітиною. В результаті запліднення яйцеклітини утворюється зигота, яка дає початок зародку нової рослини. Другий спермій зливається з великою центральною клітиною городкового мішка. Запліднена центральна клітина ділиться і утворює ендосперм — тканину, яка запасає поживні речовини. Зародок, що розвивається із зиготи, занурений в ендосперм і отримує з нього необхідні для розвитку поживні речовини. В результаті з насінного зачатка утворюється насінина.

Запліднення — це злиття чоловічої та жіночої статевих клітин.

ВИСНОВКИ

• 1. Будова квітки визначає характерний для кожної рослини тип і спосіб запилення.
• 2. Основна функція пилкового зерна квіткових рослин — утворення нерухомих чоловічих статевих клітин — сперміїв.
• 3. Біологічне значення запилення і утворення пилкової трубки у квіткових рослин полягає у транспортуванні сперміїв у насінний зачаток до зародкового мішка.
• 4. Основна функція зародкового мішка — утворення жіночої статевої клітини — яйцеклітини.
• 5. Біологічне значення подвійного запліднення полягає в одночасному утворенні зародка нової квіткової рослини і запасаючої тканини, якою цей зародок живиться — ендосперму.

ТЕРМІНИ І ПОНЯТТЯ, ЯКІ ПОТРІБНО ЗАСВОЇТИ

Запилення, однодомні рослини, дводомні рослини, пилкова трубка, запліднення, подвійне запліднення, ендосперм.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

• 1. Що таке запилення?
• 2. Які типи і способи запилення ви знаєте?
• 3. Які основні функції пилкового зерна і пилкової трубки у квіткових рослин?
• 4. Яка основна функція зародкового мішка?
• 5. Чому запліднення квіткових рослин називають подвійним?

ЗАВДАННЯ

1. Заповніть у зошиті наведену таблицю.

Об’єкт

Де утворюється?

Куди переноситься?

1. Запилення

Запилення — процес, під час якого пилок із пиляків тичинок рослини переноситься на приймочку маточки.

Існують два способи запилення: перехресне і самозапилення.

При самозапиленні відбувається переніс пилку з тичинок квітки на приймочку маточки тієї ж квітки.
Таким чином запилюються овес, пшениця, ячмінь, квасоля, горох, бавовник.
Самозапилення найчастіше відбувається до розпускання квітки (у бутоні). Є рослини, у яких квіти взагалі не розпускаються.

При перехресному запиленні пилок із тичинок однієї квітки переноситься на приймочку маточки іншої квітки. Перехресне запилення може відбуватися між різними квітками однієї рослини або різних рослин. Перехресне запилення відбувається за допомогою вітру, комах, води, птахів.

Запилення за допомогою вітру. Ознаки рослин, що запилюються вітром

Вітром запилюються тополя, вільха, дуб, береза, ліщина, жито, кукурудза, подорожник, кропива та інші рослини.

Вітрозапильні рослини частіше ростуть великими скупченнями, наприклад, зарості ліщини, березові гаї, діброви. Більшість дерев, квітки яких запилює вітер, цвітуть навесні, до розпускання листя.

• Квітки не мають яскраво забарвленої оцвітини і запаху.
• Квітки дрібні, з невеликою оцвітиною або голі, зібрані в суцвіття.
• Пиляки на довгих звисаючих нитках
• Пилок сухий, гладенький, дрібний і легкий, добре розлітається.
• Приймочки маточок широкі або довгі, далеко висунуті з квіток.
• Часто на них розташовані волоски, які вловлюють пилкові зерна.

Запилення за допомогою комах є найпоширенішим у природі способом запилення. Комахи, які харчуються рослинним нектаром і пилком, облітаючи багато рослин, щоб забезпечити себе їжею, одночасно переносять на своєму тілі пилок від однієї квітки до іншої.
Щоб залучити комах, у рослин утворились особливі пристосування: великі поодиноки квіти або квітки дрібні, зібрані у суцвіття, яскраве забарвлення пелюсток або листочків простої оцвітини, наявність нектару і аромату.

• Квітки зазвичай великі з яскраво забарвленою оцвітиною.
• Пилок великий, липкий, з горбкуватою поверхнею, що сприяє прикріпленню його до тіла комах.
• На дні віночка в багатьох квіток утворюються нектарники, в яких виробляється запашний солодкий сік — нектар.
• Комахозапильними рослинами є яблуня, груша, лимон, апельсин, слива, абрикос, акація, липа, огірок, айстри, соняшник, суниця та інші рослини.

У деяких рослин будова квітів співпадає за розмірами і формою з будовою тіла комахи, яке його запилює. Великий, липкий, шорсткий пилок квітів таких рослин добре прилипає до тіла комахи.

Під час цвітіння у сади привозять вулики із бджолами. Бджоли у пошуках корму запилюють квітки плодових дерев, і врожай плодів підвищується.