Цветок, опыление и двойное оплодотворение
Разберём мужской и женский пути цветкового растения по шагам: микроспора, пыльца, семязачаток, две пары слияний и образование семени.
Федеральная программа · углублённый уровень · 7 класс
Архепластидные, или «растения»
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Общая характеристика цветковых растений
- Цветок: правильные и неправильные, обоеполые и раздельнополые формы
- Однодомные и двудомные растения, простые и сложные соцветия
- Микро- и мегаспоры, гаметы, опыление и зигота
- Двойное оплодотворение и работы С. Г. Навашина
- Жизненный цикл цветковых и лабораторное изучение цветка и завязи
Как это устроено
Покрытосеменное растение имеет семязачатки внутри завязи цветка. Цветки различаются: у правильного несколько плоскостей симметрии, у неправильного обычно одна; обоеполый содержит тычинки и пестик, раздельнополый — только один из этих наборов. Однодомность и двудомность описывают расположение мужских и женских цветков на растениях, а не симметрию и не цвет лепестков. Соцветие — группа цветков, а не гигантский одиночный цветок.
В пыльнике после мейоза возникают микроспоры; из них формируются пыльцевые зёрна — мужские гаметофиты. В семязачатке образуется мегаспора и женский гаметофит — зародышевый мешок. Пыльца попадает на рыльце при опылении, прорастает пыльцевой трубкой и доставляет два спермия. Опыление может произойти без успешного оплодотворения, поэтому эти слова не синонимы.
При типичном двойном оплодотворении первый спермий сливается с яйцеклеткой и образует зиготу, из которой развивается зародыш. Второй сливается с центральной клеткой и даёт начало эндосперму. С. Г. Навашин открыл и описал это явление у цветковых. После него семязачаток превращается в семя, а завязь обычно участвует в развитии плода; у некоторых растений в плод входят и другие части цветка.
Жизненный цикл цветковых имеет резко уменьшенные гаметофиты: мужской — пыльцевое зерно, женский — зародышевый мешок. Основное растение — спорофит. В отличие от мхов свободно живущий зелёный гаметофит здесь не появляется. Наблюдение строения цветка под лупой не позволяет увидеть слияние ядер: для этого нужны специально подготовленные микропрепараты и другие методы.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Покрытосеменные (цветковые)
Эволюционная линия семенных растений, у которых семязачатки заключены в завязи цветка, а семена обычно развиваются внутри плода.
Пример: Берёза, пшеница и яблоня относятся к цветковым растениям.
- Цветок
Репродуктивный побег покрытосеменного растения с органами, участвующими в образовании половых клеток, опылении, оплодотворении и развитии семян.
Пример: У цветка вишни есть тычинки с пыльниками и пестик с завязью.
- Тычинка
Мужской репродуктивный орган цветка, обычно состоящий из нити и пыльника; в пыльнике образуются микроспоры и пыльца.
Пример: При созревании пыльника зёрна пыльцы могут переноситься к рыльцу пестика.
- Пестик
Женская репродуктивная структура цветка, включающая завязь со семязачатками и обычно столбик с рыльцем.
Пример: Рыльце пестика принимает пыльцу, а в завязи после оплодотворения развивается плод.
- Микроспора и пыльцевое зерно
Микроспора — гаплоидная клетка после мейоза в пыльнике; из неё развивается пыльцевое зерно, представляющее мужской гаметофит.
Пример: Пыльца берёзы образуется после развития микроспор в пыльниках.
- Мегаспора и зародышевый мешок
Мегаспора — гаплоидная клетка после мейоза в семязачатке; из сохранившейся мегаспоры у типичных цветковых развивается женский гаметофит — зародышевый мешок.
Пример: В зародышевом мешке типичного покрытосеменного находятся яйцеклетка и центральная клетка.
Важно: Разнообразие строения зародышевых мешков шире школьной типовой схемы.
- Опыление
Перенос пыльцевого зерна на восприимчивую поверхность женского органа цветка, обычно на рыльце пестика.
Пример: Насекомое может перенести пыльцу одного цветка на рыльце другого.
- Пыльцевая трубка
Вырост пыльцевого зерна, доставляющий мужские половые клетки к структурам зародышевого мешка семязачатка.
Пример: После прорастания пыльцы на рыльце трубка растёт через ткани пестика.
- Двойное оплодотворение
Характерный для типичных покрытосеменных процесс: один спермий сливается с яйцеклеткой, а второй — с центральной клеткой зародышевого мешка.
Пример: Первое слияние образует зиготу, второе обычно даёт начало питательной ткани эндосперму.
Важно: Стандартная схема 2n-зиготы и 3n-эндосперма имеет варианты в разных группах.
- Эндосперм
Питательная ткань семени многих покрытосеменных, образующаяся после второго слияния при двойном оплодотворении.
Пример: В зерновке пшеницы значительная часть запаса семени находится в эндосперме.
- Соцветие
Система цветков, расположенных на общем побеге по определённому плану.
Пример: У подсолнечника корзинка внешне похожа на один цветок, но состоит из многих цветков.
- Однодомное и двудомное растение
У однодомного вида мужские и женские цветки располагаются на одном растении; у двудомного — на разных особях.
Пример: Кукуруза однодомна, ива часто двудомна.
Важно: Обоеполый цветок — другая характеристика: у него мужские и женские структуры внутри одного цветка.
Пример по шагам
После переноса пыльцы на рыльце ученик сразу записал «семя готово». Какие события пропущены?
- Пыльца должна прорасти и сформировать пыльцевую трубку.
- Мужские клетки должны достичь зародышевого мешка; затем возможно двойное оплодотворение.
- После слияний развиваются зародыш, питательная ткань и покровы семени; это требует времени и подходящих условий.
Вывод: Опыление — начало пути к возможному оплодотворению, но не готовое семя.
Практическая работа
Строение цветка и готового препарата завязи
- На безопасном учебном образце или подробной фотографии найдите цветоножку, околоцветник, тычинки, пестик и завязь; составьте схему без отрывания охраняемых растений.
- На готовом микропрепарате завязи под руководством учителя найдите семязачатки и отметьте масштаб изображения.
- Отдельно по научной схеме проследите микро- и мегаспоры, пыльцевую трубку и две пары слияний; не утверждайте, что всё это видно в препарате цветка под лупой.
Что можно заключить: Макроскопическое строение цветка и микроскопические стадии оплодотворения требуют разных наблюдений.
Безопасность: Не разбирайте неизвестные или охраняемые растения, не пробуйте их части; стекло и микроскоп используйте по инструкции учителя.
Практическая работа
Изучение морфологии цветка (на живых и фиксированных объектах)
- Выберите подписанный цветок известного вида или готовый препарат; найдите цветоножку, цветоложе, чашелистики, лепестки, тычинки и плодолистики только там, где эти части имеются.
- Посчитайте элементы каждой группы, проверьте срастание и симметрию, составьте формулу и простую диаграмму цветка с отметкой неопределимых признаков.
- Сравните с другим видом и объясните, почему формулу одного цветка нельзя переносить на все покрытосеменные; место опыления отличите от места последующего оплодотворения.
Что можно заключить: Морфологию цветка описывают по конкретному виду и наблюдаемым частям, а цветочная формула является краткой записью с оговорками.
Безопасность: Используйте разрешённые садовые или уже подготовленные цветки; не срывайте редкие виды и не исследуйте растения, на которые есть аллергия, без согласования с учителем.
Практическая работа
Изучение разнообразия соцветий (на гербарных образцах)
- На подписанных гербариях найдите главную ось, цветоножки и отдельные цветки в двух-трёх разных типах соцветий; запишите вид и сохранность образца.
- По расположению цветков и ветвлению осей различите простой и сложный тип там, где образец цел; отдельно сопоставьте корзинку с одним крупным цветком и покажите множество отдельных цветков.
- Сделайте схему каждого соцветия и укажите, какие признаки не видны на спрессованном гербарии, например направление раскрывания без временных наблюдений.
Что можно заключить: Соцветие — система цветков на общей оси, а гербарий хорошо показывает расположение, но не все процессы цветения.
Безопасность: Не собирайте растения в охраняемых местах и не разбирайте ценные гербарные экземпляры; используйте предоставленные образцы и фото.
Практическая работа
Изучение строения завязи цветка и семяпочки под микроскопом
- На готовом подписанном продольном срезе цветка найдите стенку завязи и семяпочки внутри неё; запишите вид, масштаб и ориентацию среза.
- На достаточном увеличении найдите покровы и микропиле семяпочки, а зародышевый мешок и его клетки подписывайте только на препарате, где окраска и разрешение это позволяют.
- Сопоставьте с последовательностью после оплодотворения: семяпочка даёт семя, а ткани завязи обычно участвуют в формировании плода; отделите прямое микроскопическое наблюдение от временного вывода по схеме.
Что можно заключить: Завязь и семяпочка — разные вложенные структуры; их дальнейшая судьба требует данных о развитии, а не одного среза.
Безопасность: Используйте только готовые фиксированные микропрепараты под руководством учителя; не готовьте самостоятельно срезы острыми инструментами.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.