Цветок и его морфологическое строение. Тайны цветка: что такое венчик, чашечка и тычинка? Рамка-находилка для классификации стростнолепесных венчиков

Венчик образует внутренний круг двойного околоцветника и отличается обычно от чашечки более крупными размерами и иной, большей частью яркой окраской. Он является обычно самой заметной, бросающейся в глаза частью цветка, и в общежитии, говоря о цветках, обычно имеют в виду именно венчик. Лепестки, образующие его, могут быть свободными, не сросшимися - раздельнолепестный венчик - или же срастаться друг с другом на большем или меньшем протяжении - сростно - или спайнолепестный венчик. В раздельнолепестных венчиках у некоторых растений (гвоздика и др.) нижняя часть лепестков суживается и довольно резко отделяется от верхней, расширенной; первую называют ноготком , вторую - пластинкой . В сростнолепестных венчиках различают сросшуюся часть лепестков - трубочку , не сросшуюся- отгиб и место перехода трубочки в отгиб - зев (рис. 281). По количеству долек, лопастей или зубчиков сростнолепестного венчика часто (но не всегда) можно судить о числе лепестков, образовавших его. Сростнолепестные венчики развились из раздельнолепестных в ходе эволюции растений.

1 - лепесток: н - ноготок, пл - пластинка; 2 - сростнолепестный венчик: т - трубочка венчика, от - отгиб, з - зев.

В зеве венчика или в месте перехода ноготка в пластинку иногда бывают различные выросты лепестков в виде чешуек, зубчиков, трубочек и т. п., образующие при крупных размерах их так называемый привенчик или коронку . Особенно хорошо развит такой привенчик у некоторых нарциссов в зеве их простого венчиковидного околоцветника. Лепестки, или доли венчика, могут быть расщепленными, выемчатыми, зубчатыми и т. п.

Если через венчик можно провести несколько плоскостей симметрии (рис. 282, 2 ), его называют правильным или актиноморфным (полисимметричным - см. стр. 228), как например у крестоцветных, гвоздичных, первоцветных. В правильном венчике все лепестки бывают

одинаковой величины и формы или, если они различны, правильно чередуются. Венчик, через который можно провести лишь одну плоскость симметрии (рис. 282, 1 ), называют неправильным или зигоморфным (моносимметричным, см. стр. 228), как например у мотыльковых, губоцветных, льнянки, львиного зева, вероники и др. Лепестки его бывают неодинаковы по форме, величине. У огромного большинства зигоморфных венчиков плоскость симметрии делит венчик на правую и левую половины, у немногих (хохлатка, дымянка) - на верхнюю и нижнюю (поперечно-зигоморфные). Если через венчик нельзя провести ни одной плоскости симметрии, его называют также неправильным, асимметричным (рис. 282, 3 ); такие венчики встречаются у немногих растений, например у тропического семейства канновых (у них, впрочем, асимметричен весь венчиковидный околоцветник), у валерианы. Зигоморфные и асимметричные венчики развились в большинстве случаев в процессе эволюции цветка позднее актиноморфных и являются выше специализированными, лучше приспособленными к формам тела и повадкам насекомых, посещающих цветки и производящих перекрестное опыление (рис. 307 и 308)

1 - зигоморфный; 2 - актиноморфный; 3 - асимметричный цветок.

Если на растении, имеющем зигоморфные венчики, развивается верхушечный цветок, заканчивающий собой ось, то венчик его бывает правильный, актиноморфный, и называется в таком случае пелорическим . Такие цветки иногда образуются у льнянки, шалфея, наперстянки и др. Высказывается предположение, что актиноморфность их зависит от равномерного действия на них силы тяжести ввиду их верхушечного, не бокового положения.

Обычно принято говорить о правильных и неправильных, или зигоморфных, цветках, судя об этом по венчику. Очень часто симметрия венчика совпадает с симметрией всего цветка, но бывают несовпадения, например у пасленовых, где венчик актиноморфный, а весь цветок зигоморфный, и два эти понятия следует различать.

Окраска венчика чаще всего зависит от антоцианов, растворенных в клеточном соке (см. стр. 72). Желтые окраски обусловливаются тоже растворимыми антохлорами (георгины, мак и др.) или, как уже указывалось, хромопластами. Белого пигмента в цветках не бывает, а белая окраска их зависит от отсутствия каких-либо пигментов и отражения всех световых лучей. Черного пигмента тоже не бывает, а так называемые черные окраски цветков представляют очень сгущенные темно-фиолетовые, темно-красные и т. п.

Бархатистость лепестков зависит от мелких сосочков, находящихся на эпидермальных клетках.

Роль венчика в цветках заключается отчасти в защите более существенных частей цветка, андроцея и гинецея, главным же образом в привлечении насекомых, способствующих перекрестному опылению. В процессе

эволюции цветка венчик развился, как уже указывалось, у немногих растений, вероятно, из верхушечных листьев, а у большинства - из тычинок, утративших пыльники.

Венчик (рис.1) состоит из лепестков - видоизмененных листьев, окрашенных в различные цвета, а иногда отражающих все лучи спектра и имеющих белый цвет. В последнем случае паренхима лепестка особенно богата межклетниками, наполненными воздухом. Различная яркая окраска венчика зависит от: 1) пигмента антоциана, имеющего то красную, то синюю, то голубую или фиолетовую окраску, в зависимости от кислотности плеточного сока (медуница, синяк); 2) желтых пигментов клеточного сока, придающих желтую окраску (льнянка); 3) хромопластов, имеющих красную, оранжевую или желтую окраску (настурция).

Рис.1. Формы венчика :
1 - четырехлепестный крестоцветного растения; 2 - воронковидный вьюнка; 3 - трубчатый подсолнечника; 4 - язычковый одуванчика; 5 - двугубый яснотки; 6 - колесовидный картофеля: 7 - колокольчиковидный колокольчика; 8 - со шпорцами водосбора; 9-10 - правильный пятилепестный лютика; 11 - неправильный пятилепестный анютиных глазок; 12 - мотыльковый гороха; 13 - составные части мотылькового венчика: п - парус, в-в - весла, л - лодочка. Правильные венчики - 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10. Неправильные - 4, 5, 11, 12, 13.

Венчик бывает спайнолепестный (тыква, помидор, вьюнок), когда лепестки срастаются, и свободнолепестный (лютик, мак, капуста), когда лепестки свободно отделяются друг от друга. Каждый лепесток венчика состоит из ноготка (узкая часть лепестка) и отгиба (более широкая часть), развитых в большей или в меньшей степени. Такое строение хорошо заметно на цветке гвоздичного или крестоцветного растения (рис.1, - 1).

При основании венчика на ноготке или на цветоложе часто помещается еще нектарник , иногда покрытый чешуйкой (лютик, редька), выделяющий сладкий сок для привлечения насекомых. Аромат цветков зависит от эфирных летучих масел, вырабатываемых лепестками. Таким образом, главнейшая роль венчика - привлечение опылителей - выполняется яркой окраской, ароматом и наличием нектара.

Формы венчиков и цветков отличаются крайним разнообразием (рис.1). Различают правильные венчики и цветни (актиноморфные), через которые можно мысленно провести больше чем одну плоскость симметрии (цветки капусты, свеклы, лука и др.), и неправильные венчики и цветки (зигоморфные), через которые можно провести только одну плоскость симметрии (цветки гороха, шалфея и др.). Если через венчик и цветок нельзя провести ни одной плоскости симметрии, цветок называется асимметричным (канны).

Существующие в природе разнообразные формы околоцветников, иногда причудливые, выработались в соответствии с многообразными насекомыми, которые производят опыление, а у тропических растений и сообразно с формами птиц (колибри).

Иногда околоцветник или совсем отсутствует, или бывает в зачаточном виде; в таких случаях роль его выполняют чешуйки, волоски, щетинки и т. п. (злаки, осоки, ивы).

Цветок - сложная система органов, обеспечивающая семенное размножение у цветковых растений. Появление цветка в процессе эволюции - ароморфоз, обусловивший широкое распространение на Земле покрытосеменных, или цветковых, растений.

Функции цветка :

• образование тычинок с пыльцевыми зернами плодолистиков (пестиков) с семяпочками;
• опыление;
• сложные процессы оплодотворения;
• формирование семени и плода.

Цветок - это укороченный видоизмененный и ограниченный в росте побег, несущий околоцветник, тычинки, плодолистики (пестики). Строение цветков у всех цветковых растений сходно, а форма - разнообразна. В этом проявляется идиоадаптация - приспособление к различным способам опыления.

Наружное строение цветка

Цветком заканчивается главный стебель или боковые. Безлистная часть стебля под цветком называется цветоножкой . У сидячих цветков цветоножка отсутствует либо сильно укорочена. Цветоножка переходит в укороченную ось цветка, его стеблевую часть - цветоложе . Форма цветоложа может быть удлиненной, выпуклой, плоской, вогнутой. На цветоложе располагаются все части цветка: чашелистики и лепестки, тычинки и пестик (пестики).

Чашелистики и лепестки вместе составляют околоцветник . Чашелистики обычно защищают от повреждений цветок, особенно бутон, но могут выполнять и другие функции. В зеленых чашелистиках, содержащих хлоропласты, происходит фотосинтез. У некоторых растений (тюльпан, ветреница) они становятся лепестковидными и выполняют функции лепестков; могут служить для защиты развивающихся плодов, для их распространения.

Произошли чашелистики из верховых вегетативных листьев. Доказательством этого является их морфологическое сходство с листьями, четко, выраженное у некоторых растений (пион), и спиральное расположение. Совокупность чашелистиков образует чашечку, которая бывает либо раздельнолистной, либо сростнолистной.

Лепестки выполняют функции привлечения опылителей и содействия успешному опылению. Происхождение лепестков двоякое: у одних растений - это видоизмененные тычинки. Такие лепестки у кувшинки, а также у представителей семейств лютиковых, гвоздичных, маковых и др. Другая группа растений имеет лепестки, как и чашелистики, листового происхождения (пион, магнолиевые).

Совокупность лепестков цветка называется венчиком . Размеры, строение, окраска венчика разнообразны, что связано с биологией опыления. У ветроопыляемых растений венчик либо недоразвит, либо отсутствует. Лепестки могут срастаться краями, образуя скоростнолепестной венчик (вьюнок, петуния). В процессе эволюции такой венчик произошел от свободнолепестного.

При наличии в цветке чашечки и венчика околоцветник называется двойным. Если лепестков нет либо разница между ними неясно выражена, околоцветник называется простым. Простой околоцветник может быть либо венчиковидным с яркой окраской - у тюльпанов, лилий, ландышей, либо чашечковидным, зеленого цвета - у конопли, лебеды, крапивы. Цветки без околоцветника называются голыми - у осоки, ивы.

Внутри околоцветника ближе к лепесткам располагаются тычинки . Число их различно: от одной до десятка и более. В процессе эволюции тычинка дифференцировалась на тычиночную нить и пыльник. Пыльник состоит из двух половинок, соединенных продолжением тычиночной нити. В каждой половинке пыльника по два спорангия, их называют гнездами пыльника, или пыльцевыми мешками.

Гнезда заполнены тканью из первичных спорогенных клеток. В результате ряда последовательных митозов из первичных спорогенных клеток образуется множество материнских клеток - микроспор. Затем материнские клетки делятся мейотически, образуя тетрады гаплоидных микроспор. Каждая такая микроспора превращается в пыльцевое зерно. Для этого она увеличивается в размерах и покрывается двойной оболочкой: наружной (экзиной) и внутренней (интиной). Наружная оболочка благодаря основному ее компоненту - спорополленину - характеризуется высокой стойкостью: не растворяется в кислотах и щелочах, выдерживает температуру до 300°С, сохраняется миллионы лет в геологических отложениях.

Внутри пыльцевого зерна формируется мужской гаметофит: гаплоидная микроспора делится митотически, образуя более крупную клетку-трубку (вегетативную) и в ней -маленькую генеративную клетку. Генеративная клетка делится еще раз митотически на две мужские гаметы - спермии.

Внутреннюю часть цветка занимают пестики . Количество их бывает от одного до десятка и более. Каждый пестик образован одним или многими сросшимися плодолистиками.

В нижней части пестика - завязи - находятся семязачатки (семяпочки). Из верхней его части в процессе эволюции образуется столбик, приподнимающий рыльце над пестиком. При отсутствии столбика рыльце называется сидячим. Завязь может быть верхняя, если она располагается на плоском или выпуклом цветоложе, а все остальные части цветка прикрепляются под пестиком. У цветков с нижней завязью вогнутое цветоложе срастается с ее стенкой, околоцветник и тычинки прикрепляются над пестиком.

У завязи пестика находится полость - гнездо. Различают одно-, и многогнездную завязи. Многогнездная завязь образуется в результате срастания нескольких плодолистиков. Количество гнезд равно числу сросшихся плодолистиков. В каждом гнезде на стенках завязи формируются семязачатки (семяпочки), либо сидячие, либо на семяножках. Их бывает от одного (слива, вишня) до нескольких тысяч (мак, орхидные).

Строение семязачатка (семяпочки)

При анатомическом исследовании семяпочки различаются следующие составные части:

• Семяножка;
• нуцеллус;
• покровы;
• микропиле;
• зародышевый мешок.

По семяножке в зародышевый мешок поступают питательные вещества и ею семяпочка крепится в завязи. Нуцеллус семяпочки - это паренхиматическая питающая и защитная для мегаспор ткань. Снаружи нуцеллус одет одним или двумя покровами (интегументами). Они покрывают нуцеллус не сплошь. Чаще сверху семяпочки они не соединяются и образуют небольшое отверстие, которое называется микропиле , или пыльцевход.

Самую внутреннюю часть семяпочки занимает зародышевый мешок , который у покрытосеменных представляет собой женский гаметофит.

Семязачаток (семяпочка) состоит из макроспорангия и окружающего его покрова. В макроспорангии закладывается одна материнская клетка, из которой путем мейоза образуется тетрада гаплоидных макроспор. Три из них отмирают и разрушаются, а четвертая (дающая начало женскому гаметофиту) макроспора сильно вытягивается в длину, одновременно ее гаплоидное ядро делится митотически. Дочерние ядра расходятся к разным полюсам удлиненной клетки.

Далее, каждое из образовавшихся ядер делится митотически еще дважды и образует по четыре гаплоидных ядра у разных полюсов клетки. Это уже зародышевый мешок, имеющий восемь гаплоидных ядер. Затем от каждой из двух четверок ядер по одному направляются к центру зародышевого мешка, где они сливаются, образуя вторичное диплоидное ядро.

После этого в цитоплазме зародышевого мешка возникают клеточные перегородки между ядрами и он становится семиклеточным.

У одного из полюсов зародышевого мешка размещается яйцевой аппарат, состоящий из более крупной яйцеклетки и двух вспомогательных клеток. У противоположного полюса - три клетки-антипода. Все шесть клеток гаплоидны. В центре находится диплоидная клетка со вторичным ядром.

У большинства растений цветки имеют тычинки и пестики и называются обоеполыми. Бывают цветки и однополыми: тычиночные (мужские) либо пестичные (женские). Мужские и женские цветки могут располагаться на одной особи, такое растение называют однодомным (огурец, кукуруза, дуб, береза), а если на разных особях - двудомным (конопля, ива, тополь). Однополые цветки и двудомные растения - это одно из приспособлений к перекрестному опылению.

Диаграммы и форумулы растений

Для краткого описания цветка пользуются диаграммами и формулами. Диаграмма - это схематическая проекция элементов цветка на плоскость, перпендикулярную к его оси. Все части цветка, прицветник и материнский побег обозначают определенными значками: чашелистики - фигурной скобкой, лепестки - круглой скобкой, тычинки - поперечным разрезом через пыльник, пестик - поперечным разрезом через завязь.

При составлении формулы цветка околоцветник обозначают буквой О, чашелистики - Ч, лепестки - Л, тычинки - Т, пестик - П. Число частей цветка обозначают цифрой, написанной у основания буквы. Если тычинок и пестиков больше 12, ставят значок - ∞. При срастании частей цветка соответствующие цифры берут в скобки. Верхнюю завязь обозначают горизонтальной чертой под числом, нижнюю - над числом пестиков.

Наш первый урок начнем, пожалуй, с цветка - творения природы, уникального во всех отношениях. На самом деле все многообразие его форм, расцветок и ароматов придумано отнюдь не для удовлетворения наших эстетических потребностей: ведь в природе все продумано до мелочей и служит определенным целям. Главная задача цветка - быть опыленным, благодаря чему образовать семена, а значит, продлить жизнь вида. Таинство это может происходить по-разному. Именно различием в способах опыления и объясняется такое разнообразие форм самого цветка.

Вокруг да около

Несмотря на впечатляющее многообразие, у цветков в подавляющем большинстве есть и кое-что общее.

Знакомо ли вам слово «венчик»? Чаще всего именно он - наиболее ярко окрашенная часть цветка, хотя из этого правила имеется и множество исключений.

Венчик состоит из лепестков. Если они полностью или частично срастаются между собой, то его в этом случае называют сростнолепестным. Такой тип у многих знакомых вам растений, к примеру, у душистого табака или примулы (первоцвета). Если же срастания не происходит и венчик состоит из отдельных лепестков, то его именуют раздельнолепестным. Именно такой можно увидеть у лютика и вишни.

Палитра красок у лепестков не просто широка - она невообразимо богата. Основная цель яркой окраски - привлечение насекомых-опылителей. Но только этим задача не ограничивается. Например, в тундре или высоко в горах очень много видов с яркими цветками. С их помощью растения в тех суровых краях помимо заманивания насекомых привлекают, а точнее «притягивают» дополнительное тепло: ведь зачастую его там просто не хватает.

Другой не менее важной частью цветка является чашечка, состоящая из так называемых чашелистиков. Так же, как венчик, она может быть сростнолистной (если чашелистики срослись друг с другом - вьюнок, гвоздика) или же раздельнолистной (листочки чашечки не срастаются - герань).

Сама чашечка, как правило, совсем не яркая, чаще всего зеленой, бурой окраски: ведь ее задача - защита внутренних частей цветка. Но, разумеется, как повсюду в природе, бывают и исключения, например, у некоторых орхидей чашелистики могут быть намного ярче, чем сами лепестки.Вместе чашечка и венчик образуют околоцветник.

У некоторых видов орхидей цветок по своему внешнему виду имитирует самку паука. Расчет прост: любвеобильный самец, заприметив нечто похожее на особь противоположного пола и сразу не разобравшись в своей ошибке, принесет пользу растению, ведь на его лапках останется пыльца, которую он перенесет на другой цветок, в очередной раз спутав его со своей потенциальной подругой.

Лепестки есть не у всех цветков. Некоторые растения, например, береза или орех, используют в качестве опылителя ветер, привлекать который не требуется. В итоге цветки у них совершенно невыразительные, да и зацветают они намного раньше - в то время, когда насекомых еще нет. И это тоже оправданно: ведь листья в это время еще не распустились, а значит - они не помешают пыльце в ее свободном полете.

Истинные ценности

Нам с вами наиболее интересен, конечно же, венчик, а в некоторых случаях, положим, и чашечка. Но для самого растения наиболее важны совершенно другие части цветка - тычинки и пестик, ведь именно они непосредственно участвуют в процессе опыления.

Каждая тычинка состоит из тычиночной нити и расположенного на ее вершине пыльника.

У некоторых растений тычинки бывают не менее яркими и привлекательными, чем лепестки. К примеру, у целого ряда сортов астильбы последних и нет вовсе, либо они настолько малы, что практически не заметны. А фантастическую «воздушную» окраску соцветиям придают именно яркие тычиночные нити отдельных цветков.

У других видов тычинки пусть и не отличаются особо эффектным колером, но зато могут оказаться настолько длинными, что сами по себе служат изысканным украшением цветка, как, например, у хорошо знакомого всем гибискуса.

Конечно, рассказать нужно и о пестике. Он не так прост, как кажется на первый взгляд, и состоит аж из трех частей: завязи, где собственно и формируются семена, столбика и рыльца.

Если у цветка есть сразу и тычинки и пестик, то он называется обоеполым, если же имеется либо то, либо другое - однополым. Дальше все, как у людей. Цветок, у которого в наличии только тычинки, именуется мужским, а тот, у которого лишь пестик, - женским.

Когда на единичном растении встречаются цветки обоих типов, его называют однодомным. Чтобы запомнить, представьте себе семью, живущую под одной крышей. А вот у двудомных видов отдельные растения бывают в зависимости от типа цветков или только мужскими, или женскими. Тоже простая аналогия: представители двух полов, еще не вступившие в брак и проживающие каждый в своей квартире. Таких растений немало среди полезных, активно используемых в пищу, к примеру, та же облепиха.

Венчик (corolla) представляет собой совокупность крупных, ярко окрашенных лепестков - видоизмененных листьев цветка. Лепесток венчика состоит из двух частей: узкой части - ноготка и более широкой часть - отгиба, развитых у разных растений в большей или в меньшей степени. У основания венчика на цветоложе либо на ноготке зачастую располагается нектарник, продуцирующий сладковатый сок для приманки насекомых. Запах цветков обеспечивают летучие эфирные масла, образующиеся в клетках эпидермы лепестков. Основная функция венчика - привлечение насекомых-опылителей и содействие полноценному опылению цветка. Кроме того, венчик осуществляет защиту пестика и тычинок: днём предохраняет их от перегрева, отражая часть спектра солнечных лучей, а ночью, смыкая лепестки, образует закрытое пространство, которое препятствует их охлаждению или повреждению холодной росой.

Венчик постоянно подвергается заметным морфологическим изменениям, что обусловлено биологией опыления. В связи с этим венчик имеет разнообразное строение, размеры и окраску у разных растений. Яркая окраска цветка делает его более заметным для насекомых. Разнообразие окраски венчика зависит от содержания различных пигментов, а именно: пигмент антоциана, который окрашивает лепестки в красный, синий, голубой или фиолетовый цвет, в зависимости от кислотности клеточного сока (медуница, синяк); желтые пигменты клеточного сока придают желтую окраску (льнянка); хромопласты придают красную, желтую или оранжевую окраску (настурция). Лепестки венчика, отражающие все лучи спектра, имеют белый цвет. В паренхиме таких лепестков находится очень много межклетников, наполненных воздухом.

Форма

Венчики и сами цветки имеют очень разнообразную форму. Через правильные (актиноморфные) венчики мысленно можно провести несколько плоскостей симметрии (цветки капусты, лука, свеклы и др.). Через неправильные венчики и, соответственно, цветки (зигоморфные) можно провести только одну плоскость симметрии (цветки шалфея, гороха и др.). Цветок считается асимметричным, если через венчик и цветок невозможно провести ни одной плоскости симметрии.

Венчики разделяются на:

- свободнолепестные , когда лепестки свободно разделены между собой (мак, капуста, лютик);

- сростнолепестные , в которых лепестки срастаются краями (помидор, тыква, вьюнок).

А многие цветковые растения не имеют венчиков, или они у них недоразвиты, так как такие растения приспособились к ветроопылению или самоопылению.

Многие ученые-ботаники считают, что в большинстве случаев лепестки в процессе эволюции произошли от тычинок. Типичным примером, доказывающим на превращение тычинок в лепестки, является семейство нимфейных, например кувшинки. Также и у многих представителей таких семейств, как маковые, лютиковые, кактусовые, гвоздичные, розовые и др., прослеживается тычиночная природа лепестков. Превращение тычинок в лепестки можно наблюдать в виде отклонений их от нормального развития. Примером может служить возникновение махровых форм, характерных для многих декоративных растений (культурные розы, декоративные японские вишни).