Плод: его происхождение, строение и функции

Плод характерен только для цветковых растений. Это многоклеточный орган растений, формирующийся из завязи цветка после двойного оплодотворения. Плод состоит из околоплодника и семян.

Плод защищает семена от неблагоприятных воздействий внешней среды, следовательно, гарантия появления новых особей возрастает. Плоды обеспечивают распространение семян птицами, млекопитающими, ветром, водой и т. д.

Снаружи расположен околоплодник, т. е. разросшиеся стенки завязи пестика, под которыми находятся семена. Питательные вещества могут быть в околоплоднике (огурцы, дыня, арбуз, вишня, слива) или в семенах (каштан, орех, фасоль, боб, зерновки злаков).

Классификация плодов

Среди огромного разнообразия плодов наиболее распространены следующие.

Костянка — сочный плод, у которого внутренний слой околоплодника деревянистый и образует косточку, внутри которой расположено семя. Наружный слой околоплодника — кожица, средний — сочная мякоть (вишня, слива, абрикос, черемуха, алыча).

Ягода— сочный многосемянный плод, у которого, в отличие от костянки, нет деревянистого слоя, семена располагаются в сочной мякоти (помидор, виноград, смородина, черника).

Яблоко— сочный многосемянный плод (яблоня, груша, рябина). В образовании плода участвуют кроме завязи и другие элементы цветка (цветоложе, околоцветник).

Зерновк — сухой односемянный невскрывающийся плод с тонким околоплодником, сросшимся с кожурой семени (рожь, пшеница, кукуруза, рис).

Семянка— сухой односемянный невскрывающийся плод с кожистым околоплодником, не срастающимся с кожурой семени (подсолнечник, одуванчик, мать-и-мачеха).

Орех— сухой односемянный невскрывающийся плод с деревянистым околоплодником (орешник, липа, дуб). Нельзя называть орехами плоды грецкого ореха. Его плод — сухая костянка.

Боб— сухой многосемянный плод, в котором семена прикреплены к стенкам плода (горох, фасоль, люпин).

Стручок— сухой многосемянный вскрывающийся плод, у которого семена крепятся к перегородке, разделяющей плод на две части (капуста, редька, репа, пастушья сумка).

Коробочка— многогнездный многосемянный плод, образованный несколькими плодолистиками (хлопчатник, мак).

Цветок и плод

Цветки возникают из апикальных и пазушных меристем побегов и представляют собой специализированные репродуктивные структуры, функционирующие и как спороносные, и как половые.

В цветке протекают и спорогенез, и гаметогенез, и оплодотворение.

После опыления и оплодотворения цветки превращаются в плоды, а семязачатки в семена. Плод не может возникнуть независимо от цветка, а всегда образуется из него.

Совокупность тычинок в цветке называют андроцеем. Количество тычинок в цветке может быть весьма различно — от одной до нескольких сотен.

Однако у большинства растений тычинок сравнительно немного. Так, у ирисовых — 3, у сложноцветных — 5, у лилейных — 6. у мотыльковых — 10.

Пыльник и микроспорангий. Пыльник можно гомологизировать с верхушкой микроспорофилла, у которого листовая часть редуцировалась и несет сросшиеся микроспорангии.

Пыльник прикрепляется к нити неподвижно или бывает качающимся (лилии, злаки и др.).

На ранних этапах онтогенеза пыльник состоит из однородных клеток, окруженных эпидермой. В дальнейшем под эпидермой дифференцируются тяжи так называемой археспориальной ткани.

Слой клеток, лежащий непосредственно под эпидермой, т.е. самый наружный из слоев, возникающих в результате деления париетальных клеток, образует эндотеций, достигающий наибольшего развития в зрелом пыльнике.

Под эндотецием располагаются средние слои, состоящие из некрупных клеток, исчезающих, как правило, во время мейоза в материнских клетках микроспор.

Самый внутренний слой стенки пыльника — тапетум, или выстилающий слой, — играет важную физиологическую роль в транспорте питательных веществ в клетки спорогенной ткани.

Микроспорогенез.

Микроспоры возникают из материнских клеток микроспор в результате мейоза. Мужской гаметофит. Развитие мужского гаметофита покрытосеменных сводится к одному делению. К моменту прорастания микроспора подвергается значительной вакуолизации и деление происходит в пристенном слое цитоплазмы. В результате возникают маленькая генеративная клетка и большая клетка — «клетка пыльцевой трубки», или сифоногенная клетка.

Эту клетку нередко называют вегетативной, что не совсем удачно, так как приводит к гомологизации ее с проталлиальными клетками голосеменных, которые, в свою очередь, представляют рудименты вегетативных клеток заростков.

Проталлиальные клетки у покрытосеменных полностью утрачены. Весь мужской гаметофит состоит, всего из двух (!) клеток. Весьма поучительно сравнение развития мужского гаметофита покрытосеменных и, например, сосны как представителя хвойных .

Оно показывает, что первый возник в результате резкого сокращения всего морфогенеза, причем выпали начальные и конечные стадии.

Гаметогенез начинается с деления генеративной клетки, которое происходит либо в пыльцевом зерне, либо в пыльцевой трубке. В зависимости от этого пыльцевые зерна могут быть двух- или трехклеточными. Это таксоноспецифичный признак. Образующиеся в ходе гаметогенсза спермии по форме, величине и строению различны у разных видов растений.

Пылинка (иначе пыльцевое зерно) по сути представляет собой мужской гаметофит покрытосеменных.

Гинецеем называют совокупность плодолистиков в цветке, образующих один или несколько пестиков.

В пестике различают самую нижнюю вздутую часть — завязь, содержащую семязачатки, столбик (в апокарпном пестике — стилодий), отходящий обычно от верхушки завязи, и самую верхнюю часть — рыльце.

Гинецей, состоящий из нескольких сросшихся плодолистиков, называют ценокарпным. Часто срастание распространяется только на завязь, а стилодий и (или) рыльца остаются свободными (губоцветные, гвоздичные, сложноцветные).

Различают три варианта ценокарпного гинецея: синкарпный, паракарпный и лизикарпный.

Синкарпным гинецеем называют многогнездный гинецей с центрально-угловой плацентацией.

Предполагают его происхождение из апокарпного гинецея вследствие бокового (латерального) срастания сближенных апокарпных плодолистиков.

Паракарпным гинецеем называют одногнездный гинецей с постенной плацентацией. Для него характерно, что каждый плодолистик, в сущности, открытый, но ценокарпия создается в результате срастания краев соседних плодолистиков.

Паракарпный гинецей более экономичен, чем синкарпный, так как плаценты получают возможность наиболее полно использовать завязь.

Лизикарпный гинецей, характеризуется тем, что со дна завязи поднимается колонка, являющаяся как бы продолжением цветоложа. Колонка образована внутренними частями плодолистиков с участием оси цветка.

Развитие семязачатка и мегаспорогенез.

Семязачаток возникает на плаценте в виде полушаровидного бугорка, состоящего из однородных меристематических клеток. Рост осуществляется за счет антиклинального деления наружного слоя — эпидермы нуцеллуса — и преимущественно периклинального деления клеток субэпидермального и следующих за ним слоев. Спустя некоторое время вблизи вершины семязачатка появляется одна или несколько археспориальных клеток, развивающихся из субэпи-дермального слоя.

Приблизительно в это время у основания семязачатка возникают интегументы в виде одного-двух кольцевых валиков.

Начало зародышевому мешку (женскому гаметофиту) дает мегаспора. Процесс ее мейоза сопровождается интенсивным накоплением нуклеопротсидов, крахмала и других включений.

В результате первого мейотического деления, как правило, неравного образуется диада, следующее деление приводит к образованию тетрады мегаспор У большинства покрытосеменных три мегаспоры разрушаются, а из одной развивается женский гаметофит — зародышевый мешок.

Пылинка, попав на рыльце пестика, при отсутствии тормозящих факторов прорастает; при этом се содержимое, одетое интиной, выпячивается через поры в экзине и образует пыльцевую трубку.

В зародышевом мешке пыльцевая трубка растет по направлению к яйцеклетке. Оболочка на кончике пыльцевой трубки разрывается, и оттуда выходят два спермия, из которых один сливается с яйцеклеткой.

Спермий проникает в яйцеклетку, в цитоплазме которой находится около 1 ч, претерпевая дальнейшие преобразования. По мере приближения к ядру яйцеклетки спермий разрыхляется, при этом отчетливо видна структура его ядра в виде хроматиновых нитей.

Спермий начинает контактировать с ядром яйцеклетки обычно широким концом и постепенно погружается в него. Другой спермий сливается с ядром центральной клетки зародышевого мешка (или с одним из центральных ядер).

Происходит так называемое двойное оплодотворение — ‘ процесс объединения одного спермия с яйцеклеткой (сингамия), а другого спермия (той же пары) — с центральной клеткой зародышевого мешка (тройное слияние в результате двойного оплодотворения возникают диплоидный зародыш (из зиготыоплодотворенной яйцеклетки) и обычно триплоидный эндосперм (из оплодотвоной центральной клетки зародышевого мешка).

Плод — характернейший орган покрытосеменных растений.

Он образуется в результате тех изменений, которые происходят в цветке после оплодотворения. Иногда определяют плод как зрелый цветок. Другие ученые полагают, что более точно определять плод как пестик в фазе семеношения. Но тогда, в случае апокарпного гинецея, в одном цветке может возникнуть столько плодов, сколько в нем содержится пестиков.

Ученые же, придерживающиеся первой точки зрения, говорят здесь не о плодах, а о плодиках (например, орешки лютика или лапчатки), понимая под плодом всю их совокупность. У очень многих растений, главным образом обладающих нижней завязью, в образовании плодов принимают участие, помимо плодолистиков, и другие части цветка, прежде всего цветоложе и цветоножка, а иногда и части соцветия.

Плод в основном сохраняет признаки тех частей цветка, из которых он возникает, однако первоначальные структуры часто подвергаются глубоким изменениям. Поэтому в строении плода наряду с признаками гинецея и других частей цветка выступают признаки самого плода, отличающие плод от соответствующих частей цветка весьма значительно.

Лишь в простейших случаях (лютиковые, бобовые) зрелые плоды отличаются от гинецея только размерами, зачастую они принимают столь своеобразные черты, что трудно установить, из какого гинецея они возникли. Разнообразие плодов определяется тремя группами признаков:

1) строением околоплодника;
2) способом вскрывания или распадения;
3) особенностями, связанными с распространением.

Сборные (сложные) плоды и соплодия

У покрытосеменных бывают одиночные цветки или собранные в группы (соцветия). В первом случае цветки обычно большие и яркие. Так легче привлекать насекомых.

Во втором случае цветки более мелкие. Однако то, что они собраны в группы, также способствует более эффективному опылению. Если растение ветроопыляемое, то больше шансов уловить пыльцу. Если же растение насекомоопыляемое, то соцветие более заметно для насекомого, чем одиночные мелкие цветки.

Соцветием называют группу цветков, вырастающих из одного цветочного стебля. Другими словами, соцветие представляет собой побег, на котором растут несколько или множество цветков, обычно такой побег не имеет листьев.

Существует множество различных типов соцветий.

Систематизировать их можно по разным признакам. Однако чаще соцветия делят на простые и сложные. Сложные соцветия состоят из простых. Есть множество типов простых и сложных соцветий. Ниже перечислены наиболее часто встречающиеся.

Кисть. От общего цветоносного стебля отходят друг за другом отдельные цветки. У каждого цветка есть своя цветоножка. Представители: черемуха, капуста, ландыш, колокольчик, сурепка.

Колос. Похож на кисть, так как от стебля также отходя цветки друг за другом. Однако в отличие от кисти у цветков нет цветоножек. Представители: подорожник, ослинник.

Початок. Похож на колос. Однако цветочных стебель, от которого отходят цветки, утолщен. Таким образом ось соцветия получается достаточно мясистой. Представители: кукуруза, аир.

Щиток. Как и у кисти от общего стебля отходят отдельные цветки на цветоножках. Однако в отличие от кисти у щитка нижние цветоножки более длинные, чем верхние. В результате все цветки вверху находятся на одном уровне. Представители: груша.Зонтик. Цветки располагаются приблизительно на одном уровне, как и у щетка. Хотя обычно более куполообразно.

Однако в отличие от щитка цветоножки цветков растут из одной точки на цветоносном стебле. Представители: вишня, яблоня, первоцвет, чистотел.

Корзинка. У данного типа соцветия цветоносный стебель укорочен и утолщен. Если смотреть сверху, то имеет круглую форму. Цветки мелки, сидят рядом друг с другом.

С внешней стороны соцветие окружено зелеными листочками, которые выполняют защитную функцию. Представители: подсолнечник, василек, одуванчик, астра.

Головка. Головка похожа на корзинку, но отличается от нее более круглым и утолщенным стеблем, на котором растут мелкие цветки. Также у головки нет защитных зеленых листьев по краю. Представители: клевер, люцерна.

Метелка. Такой тип соцветия представляет собой сложную кисть, то есть состоит из простых соцветий-кистей. От основного цветоносного стебля отходят друг за другом, как на кисти, стебельки второго порядка. А каждый такой стебелек сам представляет кисть, но уже простую.

Представители: мятлик, овес, сирень.

Сложный колос. От главного цветоносного стебля отходят несколько колосков. Представители: пшеница, рожь, ячмень.Сложный щиток. От главного цветоносного стебля отходят стебельки как у щитка. От каждого такого стебелька растут уже свои цветоножки с цветками, формируя щиток, иногда корзинку.

Представители: рябина, калина.

Сложный зонтик. От основного цветоносного стебля в виде зонтика отходят стебельки второго порядка.

На каждом таком стебельке в форме обычного зонтика сидят цветоножки с цветками. Представители: укроп, петрушка, морковь.

Классификация плодов

Среди огромного разнообразия плодов наиболее распространены следующие.

Костянка — сочный плод, у которого внутренний слой околоплодника деревянистый и образует косточку, внутри которой расположено семя.

Наружный слой околоплодника — кожица, средний — сочная мякоть (вишня, слива, абрикос, черемуха, алыча).

Орех— сухой односемянный невскрывающийся плод с деревянистым околоплодником (орешник, липа, дуб).

Нельзя называть орехами плоды грецкого ореха. Его плод — сухая костянка.

Боб— сухой многосемянный плод, в котором семена прикреплены к стенкам плода (горох, фасоль, люпин).

Коробочка— многогнездный многосемянный плод, образованный несколькими плодолистиками (хлопчатник, мак).

Плоды цветковых растений очень разнообразны. Их можно классифицировать по разным признакам. Из этого вытекают различные классификации плодов: из каких частей цветка образуются, сколько семян содержат, раскрываются или не раскрываются, сухие или сочные.

Чаще всего используют последний вариант.

Среди сухих и сочных плодов выделяют свои подгруппы.

Классификация плодов по их образованию из частей цветка

Истинные плоды. В образовании таких плодов участвует только завязь пестика.

Ложные плоды. В образовании плода участвует не только пестик, но и другие части цветка (цветоложе, чашелистики, основания тычинок).

Классификация плодов по количеству пестиков, участвующих в их образовании

Простые плоды. В его образовании участвует только одна завязь пестика (пшеница, вишня).

Сложные плоды. Их образуют несколько пестиков одного цветка (малина).

Соплодия. Данный тип плода образует целое соцветие. В нем как бы срастаются вместе множество плодов (ананас, инжир).

Классификация плодов по количеству семян

Односемянные плоды. В плоде содержится одно семя, так как в завязи был только один семязачаток (пшеница, слива).

Многосемянные плоды. Если в завязи множество семязачатков, то формируются плоды с несколькими семенами или множеством семян (томат, арбуз, смородина).

Классификация плодов по консистенции околоплодника

Сочные плоды. В их околоплоднике много воды, поэтому он выглядит сочным, мягким и мясистым. Сочные плоды делятся на ягодовидные и костянковидные. Каждый из этих типов плодов содержит свои подтипы.

Сухие плоды. Их околоплодник содержит мало воды и выглядит как сухая оболочка вокруг семени или семян. Сухие плоды также делят на две группы (коробочковидные и ореховидные), каждая из которых включает свои подтипы.

Ягодовидные плоды

Ягодовидными являются сочные плоды, в которых чаще всего несколько или много семян.

Ягодовидные плоды в свою очередь классифицируют на такие подтипы как ягода, яблоко, тыквина, померанец, гранатина.

Ягоду отличает тонкая кожица, покрывающая сочную мякоть. Представителями ягод являются плоды смородины, томатов, винограда.

Яблоко образуется не только из завязи, но и из нижней части тычинок, цветоложа, чашелистиков, лепестков.

Семена в плоде типа яблоко находятся в пленчатых относительно жестких оболочках. Представителями, имеющими данный плод, являются яблоки, груши, айва.

Тыквину отличает деревянистый внешний слой околоплодника (тыква, арбуз, огурец). Семена у тыквины находятся в сочной мясистой части околоплодника.

Померанец — это плод цитрусовых (апельсины, лимоны, мандарины и др.).

Плод гранатину имеет гранат.

Костянковидные плоды

Главным признаком костянковидных плодов является наличие в них твердой косточки. Чаще всего она одна (вишня, абрикос). Однако бывает несколько или множество (малина).

Костянковидные делят на костянки и многокостянки. У костянки внутренний слой околоплодника одревесневает и формирует обычно одну косточку, окружающую семя.

У многокостянки на белом цветоложе формируется множество мелких костянок, их косточки очень мелкие.

Ореховидные плоды

Ореховидные имеют сухой нераскрывающийся достаточно прочный околоплодник, в котором заключено одно семя. К ореховидным относят такие типы плодов как орех (лещина, фундук), зерновка (пшеница, кукуруза), желудь (дуб), семянка (подсолнечник), крылатка (клен).

Между собой они в основном отличаются прочностью околоплодника.

Коробочковидные плоды

Коробочковидные плоды имеют сухой околоплодник, в котором заключено множество семян. Чаще всего их околоплодник раскрывающийся. Типы коробочковидных плодов: боб (горох, фасоль, бобы), стручок (капуста, редис), коробочка (лен, мак, тюльпан) и некоторые другие.

Боб, в отличие от стручка, не имеет внутренней перегородки.

У стручка семена крепятся к перегородке, а у боба непосредственно к створкам. У коробочки семена высыпают через специальные отверстия.

Классификация плодов: кратко