Как происходит процесс опыления у растений: основные виды, опыление у покрытосеменных и голосеменных растений
Опыление — это процесс переноса пыльцы из пыльников растения на рыльце его пестика.
Есть два типа опыления растений:
Теперь остановимся на самоопылении и перекрестном опылении подробнее.
Самоопыление
Самоопыление — это самостоятельное опыление растения.
Такой способ встречается у растений, у которых двуполые цветки. Большинство растений при самоопылении дают семена. К примеру, ячмень, овес, просто. Такой тип опыления и у гороха.
Самоопыление встречается у цветков, которые совсем не склонны к раскрытию — из-за этого перекрестное опыление здесь невозможно. Поэтому в процессе самоопыления даже самые маленькие и невзрачные цветки способны давать семена.
Однако потомство, полученное в результате самоопыления, считается низко прогрессивным. Растения с таким способом опыления постоянно находятся под угрозой вырождения. Чтобы как-то с этим справляться, небольшой процент цветков у таких растений подвергается внутривидовому опылению. В результате внутривидового опыления получаются растения с отличающимися отцовскими и материнскими зачатками, а также более приспособленные к выживанию в ходе естественного отбора. Как итог — сохранение вида.
Перекрестное опыление
Перекрестное опыление — это опыление, которое находится в прямой зависимости от внешних факторов, таких как вода, ветер, насекомые и птицы. У кого перекрестное оплодотворение? Разберемся на примерах.
Процесс опыления ветром называется анемофилия.
Оно встречается у растений с мелкими цветками, собранными обычно в соцветия. Обычно у цветков очень много пыльцы. Она мелкая и сухая и выбрасывается наружу при помощи пыльника, который находится на длинных тонких нитях.
Что касается рыльцев, то они длинные и широкие, а также высовываются из цветков, благодаря чему пыльца лучше на них попадает. Таким образом происходит опыление у злаковых и у растений с соцветиями в виде сережек (ольха, береза, хмель, тополь, орех). Также ветром опыляется крапива и конопля, поскольку цветок у них состоит из чашелистиков и простого околоцветника — они не могут привлечь опылителей.
Энтомофилия — это опыление насекомыми.
Как правило, растения, опыляемые таким способом, обладают ароматом, нектаром, достаточно большим размером цветков и привлекающим насекомых цветом, а также у них есть липка пыльца с выростами.
Процесс опыления происходит в результате переноса насекомыми пыльцы с одного цветка на рыльца другого: так обеспечивается опыление для двуполых растений.
Насекомыми опыляются мак, ромашка, калина, гречиха, шалфей, молочай и др.
Орнитофилия — процесс опыления с помощью птиц.
Обычно так опыляются тропические растения с пестрой окраской, которая привлекает птиц. К примеру, в процессе опыления участвует колибри.
Гидрофилия — вариант опыления водой.
У многих водных растений рыльца нитеобразной формы, и пыльца с них переносится водой, а в редких случаях — слизнями.
Так происходит у резухи, взморника, роголистки, наяды, элодеи, рунии.
Искусственное опыление
Искусственное опыление — тип опыления, широко используемый в плодовом и декоративном садоводстве, овощеводстве, а также лесном хозяйстве. Суть его в том, что пыльца переносится искусственным способом: с пыльцы тычинок на рыльца пестиков.
По-другому искусственное опыление называется скрещиванием. Благодаря ему селекционеры могут получать новые виды и сорта растений.
Оплодотворение
Процесс оплодотворения происходит после опыления. Как быстро — зависит от самого растения. У одних — спустя несколько недель, а у других — даже через год.
Оплодотворение — процесс слияния мужской и женской клеток.
В момент, когда происходит опыление, пыльца находится на рыльце. Чтобы оплодотворение произошло, нужно чтобы пыльца была зрелой и стойкой. Также важно наличие сформированного зародышевого мешочка.
Процесс развития и роста пыльцевой трубки происходит в направлении завязи — через рыльце и столбик. В завязи пыльцевая трубка проходит в семенной зачаток и доходит до зародышевого мешка. По достижении яйцеклетки происходит разрыв пыльцевой трубки и выход двух спермиев. Вегетативная клетка разрушается. Далее следует слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого — с диплоидным ядром.
В первом случае слияния растет зародыш нового организма, а во втором — образование триплоидной клетки для образования эндосперма. Так происходит процесс двойного оплодотворения.
Зародыш и эндосперм зарождают семя, которое скрыто под кожурой. Завязь формирует плод после оплодотворения.
Опыление у покрытосеменных растений
Опыление у покрытосеменных растений осуществляется обоими способами. В обоих случаях пыльцевые зерна попадают на рыльца пестиков. Чтобы понять, как происходит опыление, рассмотрим его на конкретном примере: винограде.
Виноград опыляется двумя способами: перекрестным и самоопылением. В случае самоопыления у винограда обнаруживается клейстогамия. Клейстогамия — опыление с дальнейшим оплодотворением. В большинстве случаев виноград опыляется ветром: строение цветка расположено к такому перекрестном опылению.
В ходе опыления происходит выделение на рыльце секретной жидкости — в этом время оно уже готово получать пыльцу. Так рыльце положительно сказывается на прилипании пыльцы, защите ее от различных инфекций и обеспечивает благоприятные условия для ее прорастания.
Виноград также отличается возможностью перехода от перекрестного опыления к самоопылению. Благодаря такой способности вид сохраняется столетиями. Также эта способность обеспечивает хорошее развитие и урожай.
Многие коллекционеры практикуют искусственное оплодотворение. Оно похоже на перекрестное опыление, однако оно происходит за счет антропогенных факторов, а не биотических и абиотических.
При искусственном оплодотворении пыльца переносится кисточкой или ватной палочкой. Предварительно цветки изолируются и кастрируются.
Опыление у голосеменных растений
Голосеменные растения опыляются способом анемофилии. То есть, при помощи ветра.
Опыление сосны происходит так: с мужской шишки пыльца попадает на семязачатки женских шишек. Когда шишка зеленеет, происходит срастание и одеревенение чешуек: пыльца находится в состоянии покоя. Прорастание пыльцы происходит на следующее лето.
В процессе прорастания пыльцы пыльцевая трубка несет спермии к архегониям. Далее там происходит слияние одного из спермиев с яйцеклеткой и образование зиготы. Из зиготы формируется зародыш, а семязачаток перерастает в семя.
Зародыш располагается в эндосперме гаметофита, накапливающего питательные вещества. Созревание семян в шишках происходит на протяжении полутора лет с момента оплодотворения. После этого происходит раздвижение чешуек и высыпание семян из шишки.
У семени есть крылышко, благодаря которому оно распространяется ветром.
Это основные способы опыления растений.
Источник
Появились первые роботы для опыления растений
Исследователи из Австралии и Израиля представили устройство, которое заменит пчел при опылении растений. Эксперты считают, что это важнейшее устройство в условиях сокращения насекомых из-за изменения климата.
Читайте «Хайтек» в
Австралийская компания по производству свежих продуктов Costa Group начала использовать искусственный интеллект для роботизированного опыления. Этот метод внедрили в томатную оранжерею благодаря партнерству с израильской фирмой Arugga AI Farming.
Роботы с искусственным интеллектом, получившие имя «Полли», будет опылять соцветия томатов в теплицах компании Costa. В заявлении компания отметила, что роботы-опылители будут ездить между рядами, определять цветы, созревшие для опыления, используя искусственный интеллект, а затем использовать воздушные импульсы для имитации опыления.
По сравнению с использованием насекомых, роботы-опылители могут дать будущим фермерам большое преимущество и повысить их производительность.
Издание Wall Street Journal (WSJ) сообщает, что роботы-опылители станут еще более важными, если популяции насекомых продолжат сокращаться в результате изменения климата, использования пестицидов, потери среды обитания и других угроз. Способность ИИ распознавать фотографии значительно улучшилась благодаря разработкам в области глубокого обучения за последние десять лет. Следовательно, компаниям будет проще создавать роботов, способных быстро и точно распознавать цветы для опыления.
Более 20 тыс. растений, таких как черника, картофель и помидоры, нуждаются в питании благодаря опылению. Совместная работа будет направлена на изучение того, какие пчелы наиболее эффективны и как они могут помочь улучшить сельское хозяйство, понимая эволюцию видов пчел и типов цветов.
Например, пчелы-опылители необходимы в Австралии и Южной Африке для выращивания фруктовых культур. Но эти насекомые не являются местными, поэтому в этом случае проще использовать роботов.
Читать далее:
Источник