Опыление — виды, способы и роль процесса в жизни растений

Если помидоры не опыляются естественным способом

Урожай томатов зависит от количества завязей на плодоножках после цветения растения. На кустах образуется пыльца, которая оплодотворяет собственные и соседние цветки. Помидоры опыляют ветер и насекомые.

Такие процессы в условиях парника или лоджии также возможны: просто проветривайте помещение в теплую погоду, а в жару створки совсем не закрывайте. Если этого недостаточно, проводится искусственное доопыление, о котором будет подробно рассказано далее.

Ищем причину проблемы

Цветок томата имеет пестик и при этом образует собственную пыльцу, в отличие от растений, которые опыляются перекрестным путем и имеют либо тычинки, либо пестики.

Для правильного формирования плодов в период цветения необходим подходящий микроклимат в помещении. Перед опылением нужно создать соответствующие условия, так как цветение без вмешательства не гарантирует образование всех завязей.

Овощеводы часто сталкиваются с тем, что цветки опадают или вообще не формируют завязей. Есть несколько причин такого явления:

• дефицит света;
• поражение растений инфекциями и заболеваниями;
• нехватка питательных веществ;
• избыток удобрений (куриного помета, навоза или азота);
• формирование большого количества бутонов-пустоцветов;
• использование собственных семян при посадке помидоров: гибриды типа F1 не выращиваются из семян, собранных на грядке.

Цветки, опыляемые бабочками

Цветки, опыляемые бабочками, обычно бывают красными или оранжевыми.

У видов, как правило, опыляемых ночными бабочками, белые или бледно окрашенные очень ароматные цветки, как, например, у некоторых видов табака, причем их сильный сладкий запах часто проявляется только после захода солнца.

В цветках, опыляемых бабочками, нектарники часто находятся в основании длинной узкой трубки венчика или шпорца, откуда его могут достать только эти насекомые с их вытянутым сосущим ротовым аппаратом. Бражники, например, обычно не залазают в цветок, как пчелы, а зависают над ним, вставляя свой длинный хоботок в цветочную трубку.

Соответственно эти цветки не имеют «посадочных площадок», ловушек и сложного внутреннего устройства, как наблюдается при опылении пчелами. Есть и менее специализированные виды бабочек-опылителей, которые посещают более мелкие цветки с относительно короткими трубками. Насекомые по ним просто ползают.

Для растений, опыляемых насекомыми, характерны следующие признаки: – крупные одиночные цветки или мелкие, но собранные в хорошо заметные соцветия; – яркая окраска лепестков или листочков простого околоцветника; – наличие нектара или аромата; – крупная, липкая, шероховатая пыльца. Разные виды растений опыляются “своими” насекомыми, которые посещают только их цветки.

Насекомое, заползая внутрь цветка, проникает своим хоботком в нектарник — в особое вместилище сладкого сока — нектара. Одни насекомые, например пчелы, собирают нектар в запас, другие тут же питаются им. Попутно насекомые вымазываются золотисто-желтой пыльцой. Перелетая с цветка на цветок, они переносят пыльцу на рыльца пестиков и, таким образом, способствуют опылению.

Эти «почтальоны» надежнее ветра, и потому растения, опыляемые насекомыми, образуют значительно меньше пыльцы, чем растения, опыляемые ветром. Примеры растений, опыляемыми насекомыми: бузина, крушина, липа, лютик, лапчатка, дербенник извилистый, переступень белый, ветренница лютиковая, У растений, опыляемых ветром, цветки диаметрально противоположны цветкам, которые опыляются насекомыми. Для растений, опыляемых ветром, характерны следующие признаки: – невзрачные мелкие цветки, часто собранные в соцветия, но мелкие, малозаметные; – перистые рыльца и пыльники на длинных свисающих нитях; – очень мелкая, легкая, сухая пыльца.

Поэтому цветки ветроопыляемых (анемофильных) растений невзрачны, не издают никакого запаха, не выделяют нектара. Околоцветник у них очень слабо развит или совсем отсутствует. Он здесь и не нужен. Напротив, выдвинутые далеко наружу пыльники свободно овеваются ветром (злаки, осоки) , который выдувает из них пыльцу и рассеивает по воздуху.

Даже легкий ветерок качает сережки, метелки, тычинки. Примеры ветроопыляемых растений: тополь, ольха, дуб, береза, орешник, рожь, кукуруза, ель, осина, вяз, ясень, граб, пшеница, просо.

Яркая окраска лепестков, наличие нектара и аромата, пыльца

Пчелы переносят пыльцу с одного цветка на другой, тем самым опяляя растения

Под опылением у растений обычно понимают перенос пыльцы с пыльников тычинок на рыльце пестика. Поскольку цветки есть только у покрытосеменных растений, то уместно говорить лишь об их опылении. Однако, например, опыление с помощью ветра есть у голосеменных.

Чаще всего перенос пыльцы у растений происходит с помощью насекомых или ветра.

Также встречается самоопыление в бутоне цветка, искусственное опыление (осуществляемое человеком), перенос пыльцы водой.

В природе широко распространено перекрестное опыление, когда пыльцой одного растения опыляются цветки другого.

Но самоопыление встречается не только у самоопыляемых растений, бывает что растение самоопыляется с помощью насекомых или ветра.

Опыление

Типы и способы опыления (А. Н. Пономарев, Е. И. Демьянова)

Опыление — необходимое условие для процесса оплодотворения, протекающего в цветке. Пыльца из пыльников так или иначе переносится на рыльце цветка. Различают два типа опыления — самоопыление и перекрестное опыление (ксеногамия) и несколько способов опыления. Если пыльца переносится в пределах данного цветка или данной особи, то в этом случае происходит самоопыление. Различают разные формы самоопыления: автогамию, когда рыльце опыляется пыльцой того же цветка, гейтоногамию (соседственное опыление), когда рыльце опыляется пыльцой других цветков той же особи, и, наконец, клейстогамию, когда самоопыление происходит в закрытых, нераспускающихся цветках. Эти разные формы самоопыления в генетическом отношении вполне равноценны.

Если перенос пыльцы осуществляется между цветками разных особей, то в этом случае происходит перекрестное опыление. Перекрестное опыление — основной тип опыления цветковых растений. Он свойствен подавляющему большинству их.

В цветках весьма обычны специальные устройства морфологического и физиологического характера, предотвращающие или по крайней мере ограничивающие самоопыление. Таковы двудомность, дихогамия, самонесовместимость, гетеростилия и др. Однако в них имеются также приспособления к самоопылению, способствующие последнему в том случае, когда перекрестное опыление по каким-либо причинам не произойдет. Иначе говоря, цветок допускает возможность не только перекрестного опыления^ но и самоопыления.

Перекрестное опыление осуществляется следующими способами: с помощью насекомых (энтомофилия), птиц (орнитофилия), летучих мышей (хироптерофилия) или агентов неживой природы — ветра (анемофилия) и воды (гидрофилия). В соответствии с этим можно говорить о биотическом и абиотическом опылении.

Перекрестное опыление обусловливает обмен генами и интеграцию мутаций, поддерживает высокий уровень гетерозиготности популяции, определяет единство и целостность вида. Это создает широкое поле для деятельности естественного отбора.

Самоопыление, особенно постоянное, рассматривается как вторичное явление, вызванное крайними условиями среды, неблагоприятными для перекрестного опыления. Оно выполняет тогда страхующую функцию. Постоянное самоопыление трактуется как тупик эволюционного развития. В этом случае происходит расщепление вида на серию чистых линий и затухание процессов микроэволюции. В этой правильной, но односторонней точке зрения на эволюционное значение самоопыления нашла отражение идея Дарвина, что «природа питает отвращение к постоянному самооплодотворению». Этот афоризм, как указывал сам Ч. Дарвин (1876), будет ошибочным, если исключить из него слово «постоянному». Указав на вредное действие постоянного самоопыления, Дарвин отнюдь не отрицал его значения вообще. В «Автобиографии» (1887) он писал: «Мне следовало решительнее, чем я это сделал, настаивать на существовании многочисленных приспособлений к самоопылению».

Отрицательное значение для эволюции постоянного самоопыления не вызывает сомнений. Однако из работ Дарвина отнюдь не вытекает, что самоопыление всегда имеет отрицательные последствия. По современным представлениям, для прогрессивной эволюции необходимо как свободное скрещивание, так и некоторое ограничение его. Перекрестное опыление повышает уровень гетерозиготности в популяции, а самоопыление, наоборот, вызывает гомозиготизацию ее. Самоопыление влечет за собой в сущности изоляцию новых форм, т. е. обособляет и фиксирует в чистых линиях благоприятные результаты предшествующего перекрестного опыления. В этом и заключается положительное значение для эволюции сочетания в ряду поколений самоопыления и перекрестного опыления.

Обоеполость и энтомофильность цветка представляют первичное явление. В цветках первых покрытосеменных наряду с весьма примитивной энтомофилией, вероятно, осуществлялось также самоопыление. Обоеполость цветка способствовала самоопылению, поскольку приспособления к ограничению его еще не были развиты.

Разделение полов в цветке ограничивает или вполне исключает самоопыление. Оно привело к образованию разных половых типов цветковых растений.

Урок биологии по теме: «Способы опыления у покрытосеменных растений»в 6-м классе

Разделы: Биология

Цели и задачи урока:

Образовательные: познакомить учащихся с различными способами опыления уцветковых растений, рассмотреть приспособления растений к различным способам опыления, возникшими в ходе эволюции; показать значения опыления в жизни растений.

Развивающие: сформировать умения выделять главное, сравнивать,

систематизировать особенности насекомоопыляемых и ветроопыляемых растений, продолжить формирование умения работать с учебником.

Воспитательные: способствовать этическому воспитанию детей, создавать ситуацию

успеха у детей, прививать любовь к природе.

Оборудование:

таблицы: “Строение цветка”,

• карточки с изображением растений
• карточки с заданиями,
• заготовки таблицы.

Предварительная подготовка к уроку: учащиеся класса делятся на две группы.

Ход урока

Организационная часть

Актуализация знаний учащихся

Фронтальная беседа по вопросам:

1. Чем отличаются покрытосеменные растения от голосеменных?
2. Почему покрытосеменные растения называются цветковыми.?
3. Какие растения называются цветковыми?
4. Что такое цветок?
5. Что является главными частями цветка’?
6. какое строение имеет пестик?
7. Что развивается из завязи пестика?
8. Какое строение имеет тычинка?
9. Что находится в пыльнике тычинки?

3 Постановка целей урока

Таким образом мы выяснили, что цветок — орган семенного размножения. Из цветка образуются плоды с семенами, но чтобы это произошло должно произойти опыление, а затем оплодотворение.

Наша задача сегодня познакомиться с процессом опыления, рассмотреть виды опыления, выяснить особенности насекомоопыляемых и ветроопыляемых растений, рассмотреть процесс осуществления искусственного опыления, выяснить с какой целью оно производится.

4 Изучение новой темы

Слово “ опыление” многим из вас знакомо. Чаще всего мы его говорим, когда видим какое- либо насекомое на цветке -А что же такое опыление’?

Опыление — перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика ( запись определения в тетрадь)

Цветковые растения в процессе длительной эволюции выработали различные приспособления для эффективного опыления. Существует несколько видов опыления:

Вопросы для беседы:

Что такое самоопыление ?

Для каких растений оно характерно?

В чем сущность перекрестного опыления?

Какое опыление встречается чаще!

Ответить на эти вопросы нам поможет учебник ( В.В. Пасечник.Биология 6 класс. Бактерии, грибы, растения.-М. ; Дрофа, 2000.)

( Одна группа учащихся ищет в тексте п. 44 понятие “ самоопыление”, другая “перекрестное опыление”, затем определения записываются в тетрадь.)

Самоопыление — перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика этого же цветка.

Характерно для гороха, пшеницы, картофеля _sтомата. Часто происходит еще в нераскрывшихся цветках, то есть в бутоне.

Перекрестное опыление — перенос пыльцы с тычинок на рыльца пестиков других цветков.

Характерно для клевера, березы, яблони и т.д.

Чаще происходит перекрестное опыление.

Вопрос: Как вы думаете, при каком опылении потомство будет очень похоже на родительское растение, а при каком не совсем? Почему. ?

Предполагаемый ответ:

При самоопылении потомство будет очень похоже на родительское растение, т.к. опыление происходит при участии одного цветка, а при перекрестном опылении будет несколько отличаться от родительского растения.

В зависимости от способа переноса пыльцы среди перекрестноопыляемых растений различают насекомоопыляемые и ветроопыляемые.

Вопрос: Какие признаки приспособленности появились в процессе эволюцииу ветроопыляемых и насекомоопыляемых растений?

Группам учащихся предлагаются карточки с изображением растений. Одна группа составляет букет из насекомоопыляемых растений, а другая — из ветроопыляемых.

Каждая команда объясняет свой выбор. Учитель дополняет ответы детей.

Учащимся предлагается заполнить таблицу на оценку (удобно заранее распечатать шаблоны таблицы для каждого учащегося в целях экономии времени) .

Если названный признак характерен для данной группы растений ставится знак “+”, если нет, то “-”.

Признаки ветроопыляемых и насекомоопыляемых растений.

Признаки

Насекомоопыляемые растения
Ветрооыляемые растения
1 Крупные яркие цветки

2 Мелкие яркие цветки, собранные в соцветия

3 Наличие нектара

4 Мелкие невзрачные цветки, часто собранные в соцветия

5 Наличие аромата

6 Пыльца мелкая, легкая, сухая, большое количество

7 Крупная липкая шероховатая пыльца

8 Растут большими скоплениями, образуя заросли

Урок биологии в 6-м классе по теме «Способы опыления у покрытосеменных растений»

Разделы: Биология

Тема урока: “Способы опыления у покрытосеменных растений”.

Место урока в теме: 16-й урок в теме “Жизнь растений”.

Программа: В.В.Пасечник. Биология.

Учебник: Биология. Бактерии. Грибы. Растения. 6 класс. Автор Пасечник В.В.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Методы обучения: частично- поисковый, проблемный, репродуктивный.

Цель урока: изучение способов опыления у покрытосеменных растений.

образовательные:

• познакомить обучающихся с различными способами опыления у цветковых растений; приспособлениями у растений к различным способам опыления;
• показать значение опыления в жизни растений.

развивающие:

• учить анализировать, делать выводы, работать с учебником;
• развивать мышление наблюдательность, умение сравнивать.

воспитательные:

• воспитывать положительную мотивацию к учёбе;
• осуществлять на уроке экологическое воспитание школьников.

Оборудование: таблица “Виды опыления”, разноуровневый тест “Виды опыления”, термины на магнитных карточках.

Учащиеся должны знать:

• способы опыления у покрытосеменных растений;
• особенности строения цветков опыляемых насекомыми, цветков ветроопыляемых растений;
• биологическую роль опыления;
• значение опыления для повышения урожайности культурных растений.

I. Ориентировочно-мотивационный этап

Настрой на работу: дерево эмоций. На ветках дерева лица с различным выражением эмоций. Учитель предлагает выбрать лицо, эмоция которого будет помогать работать на уроке (эмоция радости).

Объявление темы, задач урока. Дата и тема урока записывается обучающимися в тетрадь.

Учитель приводит слова Винсона Брауна о том, что “…накопление знаний подобно росту дерева…”, и высказывает надежду на то, что на этом уроке мощный ствол биологических знаний каждого из учеников прирастёт новой веточкой знаний о совершенно удивительном явлении в жизни покрытосеменных растений – опылении.

II. Актуализация опорных знаний обучающихся.

1. Повторение терминологии, которая будет использована при изучении новой темы.

Работа проводится в движении. Ученики быстро по очереди выходят к доске, выбирают на столе учителя табличку с названием термина, прикрепляют к доске и дают определение.

Перечень понятий к теме “Способы опыления”

Содержание понятий

Объём знаний

Описание механизма

Цветковые растения получили своё название, потому что имеют морфологический орган — цветок, способный к половому размножению и привлечению опылителей. Для образования завязей, формирования плодов и развития семян первым условием является опыление, то есть перенос частиц пыльцы. Природа позаботилась о том, чтобы всё проходило успешно.

Это может осуществляться ветром — тогда целые облака невесомых пылинок поднимаются и передвигаются в потоках зефира. Многие деревья (дубы, ясени и сосны), сельскохозяйственные злаковые и кукуруза «заботятся» об увеличении вероятности попадания на нужные рыльца, вырабатывая заведомо большие количества пыльцы. Её частички очень лёгкие, почти невесомые, чтобы беспрепятственно «проплывать» по воздуху, а у некоторых имеются газовые пузырьки, способствующие более долгому путешествию.

Но чаще всего опыление осуществляют разные насекомые

Чтобы привлечь внимание, растения окрашиваются в очень яркие цвета и источают сильный аромат. Если их размеры малы, они группируются в пышные соцветия или окружают себя разноцветными листьями — прицветником, как это делает мексиканская красавица пуансеттия

По сравнению с теми, что опыляются ветром, пыльцевые зёрна таких цветов обычно более крупные, шероховатые и клейкие, чтобы уверенно прилипать к насекомым.

Для привлечения опылителей медовые железы растений специально выделяют нектар — сок, богатый различными сахарами (в основном это сахароза и фруктоза). Кроме того, в состав входят:

• кислоты (аспарагиновая и глютаминовая);
• минеральные соли;
• ферменты;
• ароматические компоненты.

Осы, бабочки и шмели охотно употребляют нектар в пищу. Медоносные пчёлы, собирая и пряча его в соты улья, производят мёд. Акации специально выделяют сладкий секрет для привлечения муравьёв, защищающих древесину от зубов травоядных животных. Спектр опылителей может быть широким (эуфилия), подчиняться опылению несколькими родственными или только определённой жизненной формой (олигофилия) или требовать один вид насекомых (монофилия).

Если говорят, что опылитель обладает полилектией, это свидетельствует о чрезвычайно высоком уровне приспособленности к опылению, он способен обслуживать представителей различных семейств. Посещение ограниченной группы, состоящей из одного семейства или растений с однотипными соцветиями, свидетельствует о наличии олиголектии. В случае монолектии опылитель обязательно питается одним видом или родом растений и опыляет только их.

После этого наступает очередь оплодотворения, которое происходит у всех по-разному: чаще период длится несколько недель, но иногда для полноценного слияния половых клеток требуются месяцы. Пыльца, находящаяся на рыльце, для этого должна созреть, обладать достаточной жизнестойкостью и иметь сформированный женский гаметофит (зародышевый мешок). В него и проникает пыльцевая трубка, растущая в направлении завязи через семенной зачаток.

Оказавшись возле яйцеклетки, она спешит разорваться и высвободить два спермия: один соединяется с яйцеклеткой и даёт жизнь зародышу, второй сливается с диплоидным ядром, образуя триплоидную клетку и формируя эндосперм. Такое двойное оплодотворение позволяет получить семя, защищённое кожурой, а из завязи затем возникнет желанный плод.

Приспособленность растений к опылению

Так на цветущих маках, жасмине, бузульнике, нивянике можно увидеть и пчёл, и шмелей, и бабочек, и жуков.
Но есть растения, приспособившиеся к определённому опылителю. При этом они могут иметь особое строение цветка. Гвоздику, с её длинным венчиком опыляют только бабочки, длинный хоботок которых может добраться до нектара. Только шмели могут опылять льнянку, львиный зев: под их тяжестью нижние лепестки цветков отгибаются и насекомое, добираясь до нектара, собирает своим лохматым тельцем и пыльцу.

Рыльце пестика расположено так, чтобы пыльца, принесённая шмелём с другого цветка, обязательно на нём осталась.

Цветки могут иметь запах привлекательный для разных насекомых или пахнуть особенно сильно в разное время суток.

Многие белые или светлые цветки особенно сильно пахнут вечером и ночью – их опыляют ночные бабочки. Пчёл привлекают сладкие, «медовые» запахи, а мух – запахи для нас часто не очень приятные: так пахнут многие
зонтичные растения (сныть, борщевик, купырь).

Учёные провели исследования, которые показали, что насекомые видят цвета особым образом и каждый вид имеет свои предпочтения. Не зря в природе среди дневных цветков царствуют все оттенки красного цвета (а вот в темноте красный цвет почти не различим), а синего и белого гораздо меньше. Для чего так много приспособлений? Для того, чтобы иметь больше шансов, что пыльца не будет потрачена зря, а попадёт на пестик цветка растения того же вида.

Изучив строение и особенности цветка, можно предположить, какие животные его опылят.

Так, цветки душистого табака имеют очень длинную трубку из сросшихся лепестков. Следовательно, до нектара могут добраться только насекомые с длинным хоботком. Цветки – белого цвета, хорошо видны в темноте. Особенно сильно пахнут вечером и ночью. Опылители – бражники, ночные бабочки, которые имеют хоботок до 25 см длиной.

Самый крупный в мире цветок – раффлезия – окрашен в красный цвет с тёмными пятнами. Пахнет он тухлым мясом. Но для мух нет запаха приятнее.

Они и опыляют этот замечательный, редкий цветок.

У насекомоопыляемых растений в процессе эволюции выработалось ряд приспособлений:

1. Цветки крупные одиночные, яркоокрашенные.
2. Мелкие соцветия обычно собраны в соцветия, тоже яркоокрашенные.
3. Сладкий сок нектар, расположенный в глубине цветка и вырабатываемый особыми железками — нектарниками.

4. Аромат цветков усиливается в большинстве случаев к ночи. Такие цветки опыляются ночными бабочками. Ландыш, роза, левкой, сирень — издают нежный, тонкий аромат, а цветки клевера, яблони, груши пахнут медом, поэтому всегда окружены роем пчел.

5. Пыльца крупная, липкая, шероховатая легко прилипает к мохнатому телу насекомых. Опыление насекомыми наиболее экономичный и эффективный способ, который широко применяется в сельском хозяйстве для повышения урожайности растений. С этой целью на полях гречихи, с садах специально расстанавливают ульи и получают в 2-3 раза урожай выше.

Наиболее широко известны и демонстративны приспособления цветов в отношении насекомых-опылителей. Так, клевер луговой имеет венчик, сросшийся в длинную трубку, поэтому его могут опылять насекомые с длинным хоботком.

Если у вида или группы видов растений формируется наличие какого- то признака, то, они совпадают по внешнему виду с посетителями. Общая структура многих цветков удивительно совпадает с размерами и строением тела насекомого – опылителя, при этом совпадают и территории их географического распространения – ареалы.

Хорошие примеры тому – виды родов борца и клевера, опылители которых – шмели и длиннохоботковые пчелы, так как цветки этих растений имеют венчик, сросшийся в длинную трубку. Когда клевер был впервые привезен в качестве сельскохозяйственной культуры в Австралию и Новую Зеландию, где не было этих насекомых, перекрестного опыления не происходило, семена не вызревали.

Для получения семян потребовалось завести в специальных коробках шмелей, и только после этого урожай семян клевера был получен.

Эволюционное значение

Самоопыление в эволюционном плане имеет отрицательное значение. В соответствии с современными представлениями, для эволюции необходимо свободное скрещивание, которое обеспечивается перекрестным опылением. Именно оно повышает разнообразие аллелей (степени проявления гена) в популяциях. А самоопыление, наоборот, ведет к гомозиготности (однотипности) аллелей. Но при определенных обстоятельствах самоопыление может вести к изоляции новых форм, обособлению и фиксации в популяции аллелей, дающих благоприятные признаки растению. Именно в этом и заключается положительное эволюционное значение чередования автогамии и ксеногамии.