Opylení u rostlin. Adaptace pro opylení hmyzem a větrem | Biologie

U rostlin začíná kvetení od okamžiku, kdy se květy otevřou, a pokračuje, dokud nezaschnou. Doba kvetení se u jednotlivých rostlin liší. Může trvat méně než hodinu (některé lekníny) nebo déle než dva měsíce (tropické orchideje).

Opylení květů je možné pouze v období květu rostlin. Při opylení se pyl přenáší z prašníků tyčinek na bliznu pestíku. Po opylení se pohlavní buňky spojí, to znamená, že dojde k oplodnění. Buňka, která je výsledkem procesu oplodnění, se nazývá zygota.

Pokud pod opylení rozumět v rostlinách přenos pylu z prašníků tyčinek na bliznu pestíku, pak můžeme dojít k závěru, že opylení je charakteristické pouze pro kvetoucí rostliny. Není to však tak docela pravda. Opylení větrem se vyskytuje také u nahosemenných rostlin.

Nejčastěji k přenosu pylu v rostlinách dochází pomocí hmyzu nebo větru. Dochází také k samoopylení v poupěti, umělému opylení (prováděné člověkem) a přenosu pylu vodou.

V přírodě je rozšířené křížové opylení, kdy pyl jedné rostliny opyluje květy jiné. K samosprašování však nedochází pouze u samosprašných rostlin, stává se také, že se rostlina samosprašuje pomocí hmyzu nebo větru.

Pokud se pyl přenese na bliznu vlastního květu, pak se takové opylení nazývá samoopylení. Pokud se pyl přenese na bliznu jiné květiny, dojde ke křížovému opylení.

Většina rostlin se křížově opyluje. Takové opylení má oproti samoopylení výhody, protože dceřiná rostlina získá vlastnosti od dvou rodičů.

Pyl může být přenášen z tyčinek na blizny větrem, vodou, hmyzem, dokonce i ptáky a jinými zvířaty. V procesu historického vývoje rostlinného světa na Zemi si rostliny vyvinuly různé adaptace na faktory živé i neživé přírody, které provádějí opylování.

Pro zamezení samosprašnosti u rostlin se květy dělí na samčí a samičí, i jednotlivé rostliny jsou pouze samčí nebo samičí (vyrůstají květy pouze s pestíky nebo pouze tyčinkami). Pokud jsou tyčinky a pestík na stejném květu, mohou dozrát v různých časech nebo pestík nemusí být vnímavý k pylu svého květu.

Obrovskou roli v opylování hraje hmyz. Květiny jim poskytují potravu ve formě sladkého nektaru nebo velkého množství pylu. Na rostlinách opylovaných hmyzem se vyvinuly jasně vonné květy.

U větrem opylovaných rostlin (opylovaných větrem) je blizna pestíku dlouhá a rozvětvená a tyčinky mají dlouhá vlákna. Díky tomu pestík snáze zachytí pyl a tyčinky jej rozptýlí. Perianth u větrem opylovaných rostlin může zcela chybět nebo může být velmi malý a nikdy není světlý ani voňavý. Květy se často shromažďují v dlouhých květenstvích pohupujících se ve větru. Tyčinky produkují hodně světlého pylu.

U vodních a polovodních rostlin je pyl obvykle transportován vodou.

U samosprašných rostlin (pšenice, rajče) dochází k opylení obvykle v poupatech, kdy květ ještě plně nerozkvetl.

Existují rostliny, které mají jak samosprašné, tak cizosprašné. Samosprašné květy se v tomto případě objevují na konci kvetení a jsou menší a nenápadnější. Samoopylení je jako pojistka pro případ, že by se rostlina neopylila. K tomu často dochází v chladných nebo pouštních oblastech Země, kde rostliny rostou velmi řídce.

Samoopylení je méně výnosný způsob opylení, protože nedosahuje genetické diverzity, která je možná u křížového opylení. Předpokládá se, že samoopylení vzniklo jako adaptace na podmínky, kdy není možné křížové opylení.

Proč je samoopylení klasifikováno jako pohlavní rozmnožování, pokud se na reprodukci podílí jeden organismus? Protože se tvoří pohlavní buňky, dochází k rekombinaci genů a dceřiní jedinci nejsou přesnými genetickými kopiemi matky, jak se to děje během vegetativního množení. Samosprašné rostliny se navíc mohou křížit. Toho často využívají lidé v chovu.

Jen asi 10 % krytosemenných rostlin je samosprašných, zbytek je cizosprašných. Příklady samosprašných rostlin jsou pšenice, oves, hrách, fazole, fialky a rajčata.

Opylení hmyzem

Mnoho kvetoucích rostlin je opylováno hmyzem. Tato adaptace byla vyvinuta u rostlin během procesu evoluce. Přitahují opylující hmyz sladkým nektarem a pylem. Hmyz sedne na květinu a zašpiní se pylem. Pak přiletí na květ jiné rostliny stejného druhu a nechá tam část pylu z první rostliny. Druhý květ je tedy opylován pylem z prvního. Pyl z druhého květu může skončit na bliznu květu třetí rostliny atd.

Rostliny opylované hmyzem mají obvykle buď světlé, velké květy nebo květenství. V každém případě jsou dobře viditelné. Květiny často vydávají příjemnou nebo nepříliš příjemnou vůni, která přitahuje hmyz. Hmyz se živí nejen pylem, ale také nektarem, který vylučují nektary, obvykle umístěné na bázi květních plátků.

Během procesu evoluce se nejen rostliny přizpůsobily opylení hmyzem, ale hmyz se přizpůsobil také určitým kvetoucím rostlinám. V přírodě proto často dochází k jevu, kdy je jeden druh rostliny opylován pouze jedním druhem hmyzu. Například hledíky jsou opylovány pouze čmeláky. (To ale neznamená, že čmeláci opylují pouze hledíky.)

Opylování hmyzem je považováno za účinnější než opylení větrem. Při opylování hmyzem tedy rostliny nepotřebují produkovat obrovské množství pylu.

opylování větrem

Krytosemenné rostliny opylené větrem se zjevně vyvinuly dříve než rostliny opylované hmyzem. Při opylování větrem nejsou potřeba velké vonné květy nebo květenství. Je však nutné produkovat mnohem více pylu, protože většina se nedostane k cíli, spadne na zem a je odnášena kolem květů.

Opylování větrem je nejúčinnější, když rostliny stejného druhu rostou spíše ve skupinách než jednotlivě. Takže na kukuřičném poli k opylení téměř jistě dojde, ale pokud na zahradě zasadíte několik rostlin kukuřice, pak na podzim skončíte s poloprázdnými klasy, protože na blizny květin padalo málo pylu.

Mnoho stromů je opylováno větrem. Jejich pyl je lehký a suchý. Takové stromy rostou v houštinách (bříza, líska) a kvetou ještě před rozkvětem listů, aby nepřekážely při přenosu pylu.

Rostliny, které se specializují na opylování větrem, mají malé, nenápadné květy, protože nepotřebují světlé a velké. Často jsou však pozorována dlouhá vlákna tyčinek a velké prašníky. Takové tyčinky visí z květu, vítr je kymácí, v důsledku čehož z nich snadno vypadává pyl a je odnášen větrem.

Květina je komplexní orgán rozmnožování semen kvetoucích (angiosperm) rostlin.

Každá kvetoucí rostlina kvete v určitou dobu svého života. Po odkvetení květu se na jeho místě vyvine plod. V plodu se vyvine jedno nebo více semen. Rozmnožování rostlin semeny se nazývá množení semen. Všechny kvetoucí rostliny se rozmnožují semeny, včetně těch, které se mohou rozmnožovat vegetativně.

Palička и tyčinky – hlavní části květu. Nachází se kolem pestíku a tyčinek periant. V třešni se například periant skládá ze dvou typů letáků. Tento periant se nazývá dvojnásobek. Vnitřní listy jsou okvětní lístky, které tvoří korunu. Vnější listy – sepals – vytvořit šálek.

Koruna květiny se může skládat z několika nesrostlých okvětních lístků (jako třešeň). U mnoha rostlin srůstají okvětní lístky ve spodní části společně do trubice (petrklíč, pupalka černá atd.).

Zvažuje se periant jednoduché, pokud jsou všechny jeho listy víceméně stejné a není tam ani kalich, ani koruna. Tento okvětní lístek se nejčastěji vyskytuje u jednoděložných rostlin (lilie, tulipán).

Mnoho rostlin vyvine květy na tenkých stoncích – pedicels. Na konci pedicel obvykle zesílí nebo se rozšíří nádoba. Všechny části květiny jsou umístěny na něm. Ne všechny rostliny mají stopky.

Každá tyčinka má prašník. Pyl dozrává uvnitř prašníku. Nachází se na vlákno. Palička Má stigma, sloupec и vaječníku. Na bázi pestíku jsou vajíčka(nebo vajíčka). Po odkvětu se z nich vyvinou semena a z vaječníku se vyvinou plody.

Většina kvetoucích rostlin má jak tyčinky, tak pestíky. Takové květiny se nazývají bisexuální. U některých rostlin má jedna část květů pouze pestíky. Takové květiny se nazývají pestík. Druhá část květů má pouze tyčinky. Tento staminate květiny. Takové květiny se nazývají heterosexuální.

Rostliny, které produkují pestíkovité květy na téže rostlině, se nazývají jednodomý (okurky, kukuřice). Rostliny, ve kterých se na jedné rostlině vyvíjejí pouze staminové květy a na ostatních pestíkové květy, se nazývají dvoudomý (topol, vrba, některé druhy ostřic).

Květenství

Květenství (lat. květenství) – skupina květin umístěných blízko sebe v určitém pořadí.

Jednoduchý – květenství, ve kterých jsou jednotlivé květy umístěny na hlavní ose, a proto větvení nepřesahuje dva řády (například hyacint, třešeň ptačí, jitrocel atd.).

Komplexní – květenství, ve kterých jsou soukromá květenství umístěna na hlavní ose, to znamená, že větvení dosahuje tří, čtyř nebo více řádů (například šeřík, ptačí zob, kalina atd.).

Kartáč – jednotlivé květy jsou umístěny za sebou na stopkách vybíhajících ze společné dlouhé osy (konvalinka).

Jednoduché ucho – květy nemají stopky (květy přisedlé) a nacházejí se na společné ose květenství (jitrocel).

Složité ucho — několik klásků sedí na společné ose, každý z nich je tvořen několika květy (žito, pšenice).

ucho – liší se od ucha tím, že je tlustý. často dužnatá osa květenství (kukuřice).

Jednoduchý deštník – stopky vybíhají z vrcholu osy květenství (petrklíč).

Jednoduchá květenství se sdružují do složitých.

Komplexní deštník – deštníkové květenství skládající se z několika jednoduchých deštníků (mrkev, petržel).

Nákupní košík – četné drobné přisedlé květy jsou hustě umístěny na povrchu ploché nebo kuželovité osy květenství. Zvenčí je chráněno zelenými listy – obalečem (slunečnice, pampeliška).

Jednoduché květenství – hroznovitý
Štětec. Konvalinka
Složité ucho. Pšenice
Složité ucho. Žito
Cob. Kukuřice
Složité květenství – pleiochasium
Jednoduchý deštník. Petrklíč
Komplexní deštník. Mrkev
Komplexní deštník. Petržel
Košík. Slunečnice roční

Křížové opylení hmyzem

Křížové opylení je přenos pylu z květu jedné rostliny na květy jiné. Křížové opylení může nastat mnoha způsoby.

Opylování hmyzem – obvykle včelami, vosami, někdy mravenci, brouky, můry, mouchami a motýly. Hmyz ke květinám přitahuje sladký nektar a pyl. Květní pyl je obvykle velký a velmi lepkavý.

Opylení pomocí zvířat – ptáků (kolibříci, sluníčka, medonosné rostliny), netopýři, hlodavci, někteří vačnatci (v Austrálii), lemuři (na Madagaskaru).

Umělé opylení je přenos pylu z tyčinek na pestíky květů za účasti člověka.

Známky hmyzem opylovaných rostlin jsou velké jednotlivé květy, květenství, ve kterých se shromažďují malé květy, světlé barvy okvětních lístků a jednoduchý periant, nektar a vůně. Jsou květiny, které se otevírají za soumraku. Tyto květiny mají silnou vůni. Opylují je moli.

V přírodě existují rostliny, které jsou opylovány pouze určitým hmyzem. Snapdragony opylují pouze čmeláci.

Nektar a pyl slouží včelám jako potrava. Létají z květu na květ a opylují květy. Proto jsou úly se včelami speciálně přiváženy do zahrad během květu. Včely opylují každý květ a výnos plodů se zvyšuje

Křížové opylení větrem. Samoopylení

K opylení může dojít za pomoci větru. Tento způsob opylení je velmi běžný u obilnin, většiny jehličnanů a mnoha listnatých stromů. Větrné rostliny často rostou ve velkých trsech.

Větrné rostliny produkují hodně pylu. Většina z nich zmizí, aniž by došlo k opylení květů. Většina větrem opylovaných rostlin kvete brzy na jaře, ještě před rašením listů. Listy tedy nezasahují do jejich opylování. Větrné rostliny mají vždy nenápadné, často drobné květy, prašníky umístěné na dlouhých visících nitích a drobný suchý pyl.

Existuje ještě jeden způsob opylení – samoopylení. V tomto případě v květním poupěti, které se ještě neotevřelo, pochází pyl z prašníků na bliznu stejného květu. Když se pupen otevře, můžeme předpokládat, že již došlo k opylení.

Umělé opylení

Umělé opylení je přenos pylu z tyčinek na pestíky květů prostřednictvím lidského zásahu.

Obvykle se pyl přenáší čistým, suchým a měkkým kartáčem. Někdy se květy rostlin, které jdou uměle opylovat, připravují předem. Opatrně otevřete pupen, odstraňte tyčinky, aby se samosprašily. Gázové sáčky jsou umístěny přes pupeny, aby se zabránilo větru nebo hmyzu přenášet pyl. Když se poupata otevřou, aplikuje se na blizny předem připravený pyl.

Květy staminate dozrávají dříve než pestíkové květy stejné rostliny. Ale za bezvětří pyl opadává a sklizeň je nízká.

Hnojení u kvetoucích rostlin

Aby plody nasadily a semena se vyvinula, musí být květy rostliny opyleny a poté musí dojít k oplodnění. Oplodnění je splynutí dvou pohlavních buněk – gamet. Samčí gamety v kvetoucích rostlinách – spermie – jsou velmi malé. Ženské gamety – vajíčka – jsou mnohem větší než spermie.

Během opylení padají pylová zrna na blizny. Pylové zrno je pokryto skořápkou. Povrch skořápky může být hladký nebo nerovný a pokrytý různými ostny, bradavicemi a síťovitými výrůstky. Mnoho rostlin má pylová zrna ve tvaru kuliček.

Po celém povrchu stigmatu se vylučuje lepkavá tekutina, která pomáhá zadržovat pyl. Smítko prachu, které dopadne na stigma, vyroste do velmi tenké a dlouhé pylové láčky. Roste mezi buňkami stigmatu, pak stylu a nakonec prorůstá do dutiny vaječníku.

Tato dutina obsahuje vajíčka (ovules). Počet vajíček ve vaječnících se u různých rostlin liší. Může dosahovat od jednoho (pšenice, ječmen, žito, třešně), po několik desítek (bavlna) a dokonce i několik tisíc (mák).

Pylové zrno dosedne na bliznu pestíku a vyklíčí. Pylová láčka roste a z pylového zrna se po ní pohybují dvě buňky. Mají velká jádra. Toto jsou spermie. Po celou dobu zůstávají na konci pylové láčky.

Vajíčka se nacházejí na vnitřních stranách stěn vaječníku a skládají se z buněk. Každá z vajíček je pokryta krytem, ​​v jehož horní části je úzký kanál – pylová trubice.

Pylová láčka vede do centrální části vajíčka. Zde je tkáň skládající se z malých buněk s tenkými membránami. V této tkáni se vyvíjí skupina větších buněk, největší – vajíčko – se nachází blíže pylové láčky. Pylová láčka prorůstá do vajíčka a vajíčko se spojí s jednou ze spermií. Tak dochází k oplodnění.

Ve skupině relativně velkých buněk je ta největší. Sloučí se s ním největší spermie. U kvetoucích rostlin dochází ke dvěma fúzím: jedna spermie splyne s vajíčkem a druhá splyne s velkou centrální buňkou. Tento proces se nazývá dvojité oplodnění.

Tvorba semen a plodů

Po oplodnění se vajíčko rozdělí na dvě buňky. Poté se tyto dvě buňky každá opět rozdělí na dvě atd. V důsledku opakovaného buněčného dělení se vyvine embryo nové rostliny.

Největší buňka vajíčka, která se spojila s druhou spermií, se také dělí jako vajíčko. Vyvíjejí se z něj endospermové buňky. Zásoby živin se hromadí v endospermu. Endosperm zásobuje embryo těmito živinami.

Obal semene se vyvíjí z integumentu vajíčka. Výsledkem je, že po oplodnění se z jednoho vajíčka vyvine semeno, které se skládá ze slupky (změněný obal vajíčka) a embrya (sloučení vajíčka s první spermií).

Po opylení a oplození proudí živiny do vaječníku. Poté se z vaječníku postupně vyvine zralé ovoce. Z jeho stěn se vyvine oplodí, které bude semena chránit před vnějšími nepříznivými vlivy. Stává se, že se na tvorbě plodu podílejí i další části květu.

Všechny zralé plody lze podle povahy oplodí rozdělit na suché a šťavnaté. Jednosemenný plod se tvoří, pokud je ve vaječníku jedno vajíčko, vícesemenný, pokud je mnoho pupenů. Plody v kvetoucích rostlinách mohou být čtyř druhů: šťavnaté jednosemenné, suché jednosemenné, šťavnaté vícesemenné a suché vícesemenné.

Když semena dozrávají v suchých plodech (fazole, lusk, různé tobolky), musí se oplodí otevřít, aby se semena mohla rozptýlit. Některé tobolky a fazole rozptylují semena.

Semena suchých polyspermních plodů mají silný semenný obal. Chrání tato semena po jejich zasetí z ovoce.

Jednosemenné suché plody (ořechy, zrna) se neotevírají, protože tyto plody se samy rozptýlí spolu se semeny. Jejich oplodí praskají, až když semena vyklíčí. Takový plod má špatně vyvinutý obal semen, protože oplodí je vyvinuto docela dobře.

Semena šťavnatých vícesemenných a jednosemenných plodů jsou distribuována zvířaty, která jedí tyto plody. Semena vyvíjející se v bobulích mají dobře vyvinutý obal semen. Semena peckovice jsou chráněna kamenem, vnitřní kamenitou vrstvou oplodí. Taková semena si mohou po průchodu trávicím systémem zvířete zachovat schopnost klíčit.

Plody a semena mají v životě lidí velký význam. Jsou potravou pro lidi, potravou pro zvířata, používají se v průmyslu i medicíně.