Генеративные органы растений, их функции и морфология. Плод

Генеративные органы растений, их функции и морфология. Плод

Плод – это специфический орган цветковых (покрытосеменных) растений, который является закрытым вместилищем для семян. Он может развиваться и без двойного оплодотворения, и без семян (при апомиксисе).

Плод (лат. fructus, греч. καρπός) — конечный этап развития цветка, видоизменённого в процессе двойного оплодотворения; генеративный орган покрытосеменных растений, который служит для формирования, защиты и распространения заключённых в нём семян. Плод образуется из завязи пестика, при этом в формировании плода могут принимать участие и другие части цветка — например, цветочная трубка, разросшееся цветоложе[1].

Разнообразие плодов огромно, и они издавна привлекали внимание исследователей. Уже в 16 веке Цезальпини создал искусственную систему классификации цветковых растений, основываясь на типах плодов. В 18 веке немецкий ученый Гертнер определил науку о плодах, особенностях их строения, онтогенеза, экологии и распространения как карпологию (лат.carpos – плод).

Науку, изучающую плоды, называют карпологией. Раздел карпологии, изучающий закономерности распространения плодов и семян, называют карпоэкологией (иногда карпоэкологию понимают в широком смысле — как синоним диаспорологии, науки, изучающей закономерности распространения диаспо́р). Раздел палеоботаники, который занимается изучением растений минувших геологических периодов по ископаемым остаткам плодов и семян, называется палеокарпологией.

В фармакогнозии плодами (Fructus) называют любые типы плодов, их части, а также соплодия

Пристальное внимание человека к изучению плодов не случайно. Плоды – основа нашей жизни и имеют огромное значение в жизни человека:

1) пища (крахмалоносные, содержащие белок, фрукты, напиточные, овощи, пряные);

2) кормовые (бобы, вика, овес и др.);

3) масличные (тунг, конопля, подсолнечник и др.);

4) лекарственные (боярышник, малина, шиповник и др.);

5) волокнистые (хлопчатник);

6) поделочные (бутылочная тыква и др.).

Использоваться может как весь плод целиком, так и его части (околоплодник, семена.

Плод – это видоизмененный после двойного оплодотворения или апомиксиса гинецей одного цветка, иногда с прирастающими к нему другими частями цветка.

Т.о., плод – это видоизменённый после двойного оплодотворения или апомиксиса цветок.

Функции плода:

1) защита для семян;

2) диссеминация (лат. disseminare – распространять) – процесс распространения семян.

Значение плодов в природе:

1) обеспечивают расселение, размножение и выживание растений (см функции плода);

2) пища для животных.

Признаки плодов у растений наследственно устойчивы. По плоду часто можно определить растение. В разных группах покрытосеменных растений эволюция плодов шла по-своему, но именно в сторону усиления их функций, => одни плоды становились многосеменными, другие – мало- или односеменными. Но в любом случае появлялись приспособления, способствовавшие их лучшему распространению.

Встречаются случаи, когда у одного и того же вида, и даже на одном растении могут образовываться плоды разного строения или обладающие различными физиологическими особенностями (например, сроками прорастания). Это явление называется гетерокарпия(разноплодие). Она встречается, например, у календулы, в семействах сложноцветных, губоцветных, бурачниковых, крестоцветных и др. (известно два десятка семейств). Гетерокарпия имеет приспособительное значение. Благодаря ей улучшается распространение плодов (плоды разной формы по-разному распространяются), растения имеют резервные пути диссеминации и улучшается выживаемость растений (так как разные плоды прорастают в разные сроки) => улучшается приспособляемость растений к условиям среды.

В Ульяновском педуниверситете работали известные в своем кругу ученые-карпологи: Левина Р.Е. и Войтенко В.Ф., изучавшие гетерокарпию.

Развитие плода

Как правило, плод развивается после оплодотворения, но у части покрытосеменных может образовываться и в результате апомиксиса, то есть развитие зародыша семени без оплодотворения (партенокарпические плоды).

Морфологической основой плода является гинецей, прежде всего завязь. Прочие части цветка — околоцветник, тычинки и чашечка — чаще быстро увядают, но нередко изменяются и вместе с гинецеем также принимают участие в формировании плода, становясь сочными или, напротив, деревянистыми или пленчатыми. Самые глубокие изменения происходят в завязи. Её стенки разрастаются за счёт усиленного деления клеток и увеличения их размеров. После опыления происходит существенное изменение направленности транспортных потоков и перераспределение питательных веществ в сторону развивающихся плодов. У травянистых растений (особенно у однолетних) практически все синтезируемые органические вещества используются развивающимися семенами и плодами, что ведёт к истощению других тканей растения. Многие растения плодоносят только раз за всю свою жизнь.

Созревание начинается с того, что плод прекращает рост, разлагаются хлорофилл и дубильные вещества, в вакуоляхнакапливаются пигменты, определяющие характерную для данного вида окраску плодов. У некоторых видов растений, например картофеля, плоды даже при созревании остаются зелёными. В стенках плода сосредотачиваются различные пластические и энергетические вещества: белки, крахмал, сахара, жирные масла, некоторые витамины и другие. Зрелый плод характеризуется совокупностью только ему присущих особенностей. Плод несёт семя или семена, которых у ряда растений может быть до нескольких тысяч. Это важнейшая его часть, обеспечивающая воспроизведение данного вида в ряду поколений. Однако, по массе семена, как правило, относятся к меньшей части плода. В природе и особенно в культуре встречаются бессемянные плоды. В результате длительной селекции выведены бессемянные сорта винограда (Vitis), банана (Musa) и других культур.

Зрелые семена прикрепляются к околоплоднику в тех местах, где в завязи располагалась плацента, либо свободно лежат в полости плода, либо плотно окружены мясистой стенкой. Максимальное число семян в плоде равно числу семязачатков, но обычно меньше, так как не все семязачатки достигают зрелости.

Созревший плод переходит в последнюю стадию — отмирания, в ходе которой в плод обычно не поступают новые вещества, не делятся и не растут клетки, и постепенно ткани плода разрушаются и сгнивают. У большинства цветковых растений созревший плод опадает и отмирает уже на грунте.

Строение плода

Строение плода персика (схема)

В образовании плода принимают участие различные части цветка, но прежде всего завязь. Из стенки завязи формируется стенка плода — околоплодник или перикарпий. В перикарпии обычно различают три слоя: наружный — экзокарпий или эпикарпий, средний — мезокарпий и внутренний — эндокарпий.

Эти три слоя могут быть хорошо различимы: к примеру, в плоде вишнитонкий кожистый наружный слой — экзокарпий, съедобная сочная мякоть плода — мезокарпий, твёрдая косточка из каменистой ткани, окружающая единственное семя — эндокарпий. Нередко эти слои околоплодника различаются слабо, даже при анатомическом исследовании, что связано с деформацией и сдавливанием клеток при созревании плода.

Семена формируются из семяпочек.

Форма и размер]

Семянка подсолнечника, слева очищена от лузги

Плоды, в зависимости от вида, могут обладать различными формами: шаровидной, грушевидной, цилиндрической, спиральной, чётковидной, линзовидной, крылатой, и многими другими. Таким образом, каждый вид характеризуется особой неповторимой формой своих плодов. Вдобавок ко всему, поверхность плода может быть гладкой, бородавчатой, колючей и так далее^[3].

Ещё одним немаловажным и в то же время чрезвычайно изменчивым признаком является размер плодов: от весьма крупных (например, стручки коровьего гороха (Vigna unguiculata) из семейства Бобовые могут превышать в длину один метр; очень большие плоды могут быть у тыквы, арбуза) до мелких и очень мелких (менее одного миллиметра) у травянистых растений^[3].

 

Соплодия – это сросшиеся плоды, возникшие из отдельных цветков одного соцветия. Например, у ананаса ось соцветия срастается с многочисленными завязями и основаниями прицветников в мясистую сочную ткань. Сходные соплодия образуются у хлебного дерева.

 

В широком смысле соплодием называют совокупность зрелых плодов одного соцветия независимо от срастания. Например, так называемая тутовая ягода у шелковицы образована сближенными, плотно сидящими, но не срастающимися друг с другом семянками, которые заключены в сочные съедобные окрашенные околоцветники. У инжира (винной ягоды) плоды семянки в соплодии также не срастаются, находясь в полом вместилище, мясистая стенка которого образована осями соцветия.

 

У свеклы соплодие называется клубочком и представляет собой несколько плодов, сросшихся с листками околоцветника и друг с другом.

Описание типа околоплодника, а также его внешнего и внутреннего строения, является необходимым условием, без которого невозможно правильно определить, к какому же семейству относится то или иное цветковое растение. Например, плод боб является сухим и раскрывным. Он характерен только для растений семейства Бобовые, например, фасоли, арахиса, гороха, люцерны. Представители семейства Злаковые, относящиеся к классу Однодольные, имеют сухой нераскрывной плод-зерновку. Именно поэтому пшеницу, рожь, ячмень часто называют зерновыми культурами. На что же нужно обратить внимание, чтобы классификация плодов растений была проведена правильно?

Особенности строения перикарпия Итак, только растения, имеющие цветки, способны к образованию плодов. Каково же их строение? Сверху околоплодник покрыт семенной кожицей – экзокарпием. Он образуется из интегументов семенного зачатка. Далее расположен средний слой – мезокарпий. На его строении остановимся подробнее. Если клетки среднего слоя содержат много воды с растворенными в ней минеральными солями и глюкозой, он становится мясистым, а плоды в этом случае называются сочными, например у вишни, сливы, персика. Последний, внутренний слой перикарпия, под которым лежит семя, имеет жесткую, деревянистую текстуру и носит название эндокарпия. Строение околоплодника – главный критерий, по которому поводится классификация свежих плодов в биологии и сельском хозяйстве –

то такое соплодие Некоторые растения содержат не один, а сразу несколько пестиков. После оплодотворения образуется столько же мелких плодов, срастающихся по мере созревания. Так, у малины и ежевики имеются сложные перикарпии – многокостянки. Если же в цветке - один пестик (как у вишни, абрикоса), то развивается единичные простые плоды. Классификация плодов, принятая в ботанике, обязательно учитывает этот критерий. Цветки ананаса или шелковицы в соцветиях расположены так близко друг к другу, что в процессе развития мелкие плоды срастаются между собой. У инжира в формировании соплодия принимают участие не только сами цветки вместе с цветоложами, но и ось соцветия. Все приведенные примеры описывают сочные соплодия, но есть и сухие виды. Например, у цветков свеклы околоцветники становятся жесткими и деревянистыми, а потом срастаются, образуя сухие шаровидные соплодия, состоящие из 3 – 8 мелких плодов. Как видим, покрытосеменные растения имеют простые и сложные плоды. Классификация плодов позволяет ученым – ботаникам вместе с другими морфологическими признаками (типом соцветия, видом корневой системы, формой листьев и их положением на стебле) правильно определить, к какому семейству относится изучаемое растение.

Типы сочных плодов

Такие широко распространенные в приусадебном хозяйстве ягодные культуры, как черная и красная смородина, крыжовник имеют мясистый околоплодник с хорошо развитым средним слоем - мезокарпием. Их плоды – сочные ягоды. У яблони, айвы, груши человек использует в пищу многосемянный плод – яблоко, мякоть его развивается из разросшегося цветоложа. Тыквина – еще один вид сочного околоплодника, но его наружный покров имеет вид не тонкой оболочки, а жесткого слоя, состоящего из механической ткани – склеренхимы. У части растений плод тыквина имеет внутри полость, заполненную плацентой с семенами (дыня, тыква). Другие представители семейства Тыквенные - арбуз, огурец, кабачок, содержат мезокарпий, сросшийся с плацентой и семенами. Растения, относящиеся к одному и тому же семейству, могут иметь как сходные, так и различающиеся по своему строению, плоды. Классификация плодов учитывает особенности тканей, из которых состоят все три оболочки: кожица, мезокарпий и эндокарпий.

Почему плоды называются сухими Если в процессе созревания средний слой околоплодника теряет воду и срастается с внутренней оболочкой, плод называют сухим. Часто для человека практический интерес заключается в использовании не самих плодов, а только их семян, спрятанных под околоплодником, например, у таких растений, как фасоль, горох, грецкий орех. В зависимости от строения перикарпия различают нераскрывные и раскрывные сухие плоды. Учитывая особенности развития перикарпия, в систематике растений проводится классификация плодов. Биология применяет морфологический и гистологический критерии в определении типа околоплодника, обращая внимание на строение экзо - и мезокарпия. Виды сухих плодов Раскрывные многосемянные плоды имеют растения семейства Бобовые: люцерна, вика, арахис, горох. У капусты, горчицы, сурепки плоды внешне напоминают бобы, но таковыми не являются. Их название – стручок или стручочек, так как семена прикреплены не к сухим створкам, а развиваются на специальной перегородке. Нераскрывные сухие односемянные плоды – это желудь, орех, семянка, зерновка. Они встречаются у растений семейств Астровые, Буковые, Злаковые. В статье нами была изучена классификация плодов и овощей, используемая для изучения покрытосеменных растений.

Типы подов

Кроме завязи в образовании плода могут принимать участие и другие части цветка: основание околоцветника, тычинок, цветоложе. Такие плоды называются ложными.

Плоды могут быть простыми, образовавшимися из одного пестика в цветке, и сложными — из нескольких пестиков одного цветка. Группы плодов, образовавшихся из соцветия и сросшихся как бы в один плод, называют соплодием (ананас, свёкла).

Виды плодов

Плоды очень разнообразны по происхождению и строению околоплодника, размерам, форме, окраске. Классификация плодов основывается на строении околоплодника, его консистенции, числе семян. На основе этих признаков плоды делят на сухие и сочные, односемянные и многосемянные, раскрывающиеся и нераскрывающиеся.

Кожура семени

Кожура семени образуется из покровов семяпочки. Она защищает семена от высыхания и возможных механических повреждений, может быть кожистой пленчатой или деревянистой. Нередко на поверхности кожуры образуются выросты, способствующие распространению семян (волоски у семян ивы, тополя; мясистые придатки, привлекающие птиц или муравьев, как у фиалок, копытня). На кожуре семян имеется небольшое отверстие — микропиле, способствующие проникновению воды в начале набухания, и рубчик — место прикрепления семени к семяножке.

Рис. 50. Семя фасоли (Phaseolus vulgaris), его прорастание и формирование проростка: А — вид семени сбоку; Б — со стороны рубчика; В — семя с зародышем после удаления семенной кожуры; Г — семя с развёрнутыми семядолями; Д — начало прорастания семени; Е — рост и ветвление главного корня; Ж — проросток; 1 — рубчик; 2 — семяшов; 3 — зародышевый корешок; 4 — семядоли; 5 — зародышевый стебелёк; 6 — почка; 7 — главный корень; 8 — боковые корни; 9 — подсемядольное колено; 10 — надсемядольное колено; 11 — листья; 12 — верхушечная почка

Зародыш семени

Зародыш семени развивается из оплодотворенной яйцеклетки. Он состоит из корешка, зародышевого стебелька, семядолей и почечки.

У зародыша двудольных растений обычно две семядоли, у однодольных — одна, а у хвойных (сосна, ель) имеется несколько семядолей. У одних растений семядоли являются первыми зародышевыми листьями (фасоль, тыква), при прорастании семян они выносятся на поверхность почвы и зеленеют. У других растений (горох, дуб) семядоли служат хранилищем запасных питательных веществ и при прорастании семян они остаются в почве. Если в семенах присутствует запасающая ткань, то семядоля выполняет функцию сосущего органа, поглощая из её клеток питательные вещества (пшеница, лук).

В семенах некоторых растений зародыш очень слабо или совсем недифференцирован, а представлен лишь группой клеток (ландыш, купена, любка двулистная).

Эндосперм

Каждое семя содержит определённое количество запасных питательных веществ. Чаще всего они откладываются в специальной ткани — эндосперме. В процессе развития зародыша эндосперм потребляется и к моменту созревания семян может быть частично или полностью израсходован. Поэтому различают семена с эндоспермом и без него. Эндосперм имеется в семенах злаковых, лилейных, пасленовых, зонтичных и др. (рис. 51). Материал с сайта http://doklad-referat.ru

Рис. 51. Строение зерновки пшеницы (Triticum): А — внешний вид; Б — продольный разрез (1 — алейроновый слой; 2 — крахмалоносная часть; 3 — щиток; 4 — почечка; 5 — зародышевый стебелёк; 6 — эпибласт; 7 — зародышевый корешок; 8 — колеориза

Перисперм

Не имеют эндосперма семена бобовых, тыквенных, розоцветных, сложноцветных. В таком случае запасные питательные вещества сосредоточены в семядолях зародыша или перисперме (маревые, гвоздичные). Перисперм — это часть нуцеллуса семяпочки, в которой отложены запасные питательные вещества.

Типы семян

И у двудольных, и у однодольных растений обнаруживаются четыре типа семян по признаку наличия или отсутствия внезародышевых запасающих тканей:

• семена с эндоспермом (пшеница, морковь, мак);
• семена с эндоспермом и периспермом (перец черный, кубышка, кувшинка, имбирь);
• семена без эндосперма и перисперма (фасоль, горох, тыква, рогоз);
• семена без эндосперма, но с периспермом (гвоздика, канна).

Прорастание семени

Перед прорасталием семена в большинстве случаев проходят период покоя. Величина его у всех растений разная. Для прорастания семени необходимы вода, тепло и воздух. При достаточном количестве воды семя набухает и плотная кожура разрывается. При благоприятной температуре ферменты семени переходят из неактивного состояния в активное. Под их действием нерастворимые запасные вещества превращаются в растворимые: крахмал - в сахар, жиры - в глицерин и жирные кислоты, белки - в аминокислоты. Приток питательных,веществ к зародышу выводит его из состояния покоя, и начинается роет. Прорастающие семена непрерывно поглощают кислород и выделяют углекислый газ, при этом выделяется тепло. Хранят семена в сухих, хорошо проветриваемых помещениях. Доступ воздуха к семенам должен быть постоянным, хотя сухие семена дышат менее интенсивно.

Всхожесть семян[]

Всхожесть семян — это их способность давать за определённый срок нормальные проростки (в лаборатории) или всходы (в полевых условиях). Всхожесть сильно зависит от условий проращивания и от условий хранения семян. Обычно всхожесть выражают в процентах (это процент семян, которые дали всходы, от общего числа семян).

При длительном хранении семян со временем их всхожесть падает. Семена некоторых растений теряют всхожесть уже через 2—3 недели (например, семена большинства видов ив полностью теряют всхожесть при температуре 18—20 °C в течение месяца). Всхожесть семян большинства культурных растений заметно снижается через 2—3 года. Семена лотоса в торфе сохраняют всхожесть не менее 250 лет (по некоторым данным, более тысячи лет). Сохранившиеся в вечной мерзлоте семена люпина арктического удалось прорастить через 10—12 тыс. лет.

Условия прорастания семян]

Семенам для прорастания требуется кислород, влага, температура выше 0 С, а также некоторые другие факторы, в зависимости от вида растения. Некоторые семена при набухании поглощают значительные объёмы воды.

Температура[]

Семена растений прорастают при положительной температуре. Температура начала прорастания широко варьирует у растений разных таксономических групп и географических регионов. В среднем семена растений полярных и умеренных широт прорастают при более низкой температуре, чем семена субтропических и тропических видов. Различаются также оптимальная температура прорастания, при которой наблюдается наибольшая всхожесть и максимальная.

Семена некоторых растений выдерживают периоды кратковременного воздействия высокой температуры во время лесных пожаров, после которых создаются благоприятные условия для прорастания выживших семян. Кроме того, огонь способствует вскрыванию плодов некоторых видов растений, обладающих устойчивостью к воздействию огня. Так, только после пожаров вскрываются «поздние» шишки сосны скрученной, шишки секвойядендрона и др., плоды некоторых видов рода банксия.

Стратификация[

Стратификация — выдерживание семян при низких положительных температурах.

Скарификация[

Скарификация — повреждение механическим или химическим воздействием оболочки семян, необходимое для их прорастания. Она обычно требуется семенам с толстой и прочной семенной кожурой (многие бобовые) или эндокарпом (например, малина, черёмуха).

В природе скарифицирующим агентом может служить воздействие бактерий и гуминовых кислот почвы, а также прохождение через желудочно-кишечный тракт различных животных^[3].

Предполагается, что семена некоторых растений (например, кальварии Sideroxylon grandiflorum) не могут прорасти в природе без прохождения через кишечник птиц. Так, семена кальварии удавалось проращивать только после их прохождения через кишечник домашних индеек или обработки полировочной пастой.

Некоторым семенам требуются одновременно и скарификация, и стратификация. А иногда (боярышник) большинство семян прорастают после скарификации и двойной стратификации, то есть после двух зимних периодов покоя.

Распространение семян[

Саморазбрасывание семян (автохория)[

Семена многих растений падают на землю рядом с материнским растением после вскрытия плодов. Иногда при вскрытии плодов семена с силой выбрасываются, разлетаясь на некоторое расстояние. Саморазбрасывание семян характерно для таких растений, как недотрога мелкоцветковая, кислица обыкновенная.

Распространение ветром (анемохория)[]

Семена многих растений распространяются ветром. Это, например, семена сосны обыкновенной, снабжённые крылышком, семена растений родов Тополь и Ива, покрытые волосками («тополиный пух»), мелкие пылевидные семена орхидных.

Распространение водой (гидрохория)[

Водой распространяются плоды и семена не только водных, но и некоторых наземных растений. Ольха часто растет по берегам рек; её плоды, попадая в воду, не тонут. Течение уносит их далеко от материнских растений. Плоды кокосовой пальмы с одного острова на другой переносятся морским течением.

Распространение с помощью животных (зоохория)[

Семена растений могут распространяться животными на теле (обычно вместе с плодами), при прохождении через кишечный тракт и при растаскивании с потерей семян.

На теле разносят семена и односемянные плоды обычно птицы и млекопитающие. Так, млекопитающие могут разносить на шерсти плоды гравилата, череды, репешка и многих других растений, обладающих крючками, волосками и прицепками. Также на теле птиц и млекопитающих могут распространяться клейкие семена омелы, кувшинки и др.

Через кишечники птиц и млекопитающих после поедания ими плодов проходят, не теряя всхожести, семена таких растений, как бересклет бородавчатый, боярышник, малина и многих других.

Делая запасы в кладовых, белки, бурундуки, сойки и кедровки теряют часть семян или не находят часть кладовых, способствуя распространению семян сосны сибирской и дуба.

Особый способ распространения семян животными — мирмекохория. Мирмекохория — распространение семян муравьями. Семена некоторых растений обладают привлекательными для муравьёв питательными придатками — элайосомами. Мирмекохорные растения средней полосы России — фиалка душистая, копытень европейский, ожика волосистая и многие другие; некоторые из них распространяются исключительно муравьями.

 

 

Генеративные органы растений, их функции и морфология. Плод

Плод – это специфический орган цветковых (покрытосеменных) растений, который является закрытым вместилищем для семян. Он может развиваться и без двойного оплодотворения, и без семян (при апомиксисе).

Плод (лат. fructus, греч. καρπός) — конечный этап развития цветка, видоизменённого в процессе двойного оплодотворения; генеративный орган покрытосеменных растений, который служит для формирования, защиты и распространения заключённых в нём семян. Плод образуется из завязи пестика, при этом в формировании плода могут принимать участие и другие части цветка — например, цветочная трубка, разросшееся цветоложе[1].

Разнообразие плодов огромно, и они издавна привлекали внимание исследователей. Уже в 16 веке Цезальпини создал искусственную систему классификации цветковых растений, основываясь на типах плодов. В 18 веке немецкий ученый Гертнер определил науку о плодах, особенностях их строения, онтогенеза, экологии и распространения как карпологию (лат.carpos – плод).

Науку, изучающую плоды, называют карпологией. Раздел карпологии, изучающий закономерности распространения плодов и семян, называют карпоэкологией (иногда карпоэкологию понимают в широком смысле — как синоним диаспорологии, науки, изучающей закономерности распространения диаспо́р). Раздел палеоботаники, который занимается изучением растений минувших геологических периодов по ископаемым остаткам плодов и семян, называется палеокарпологией.

В фармакогнозии плодами (Fructus) называют любые типы плодов, их части, а также соплодия

Пристальное внимание человека к изучению плодов не случайно. Плоды – основа нашей жизни и имеют огромное значение в жизни человека:

1) пища (крахмалоносные, содержащие белок, фрукты, напиточные, овощи, пряные);

2) кормовые (бобы, вика, овес и др.);

3) масличные (тунг, конопля, подсолнечник и др.);

4) лекарственные (боярышник, малина, шиповник и др.);

5) волокнистые (хлопчатник);

6) поделочные (бутылочная тыква и др.).

Использоваться может как весь плод целиком, так и его части (околоплодник, семена.

Плод – это видоизмененный после двойного оплодотворения или апомиксиса гинецей одного цветка, иногда с прирастающими к нему другими частями цветка.

Т.о., плод – это видоизменённый после двойного оплодотворения или апомиксиса цветок.

Функции плода:

1) защита для семян;

2) диссеминация (лат. disseminare – распространять) – процесс распространения семян.

Значение плодов в природе:

1) обеспечивают расселение, размножение и выживание растений (см функции плода);

2) пища для животных.

Признаки плодов у растений наследственно устойчивы. По плоду часто можно определить растение. В разных группах покрытосеменных растений эволюция плодов шла по-своему, но именно в сторону усиления их функций, => одни плоды становились многосеменными, другие – мало- или односеменными. Но в любом случае появлялись приспособления, способствовавшие их лучшему распространению.

Встречаются случаи, когда у одного и того же вида, и даже на одном растении могут образовываться плоды разного строения или обладающие различными физиологическими особенностями (например, сроками прорастания). Это явление называется гетерокарпия(разноплодие). Она встречается, например, у календулы, в семействах сложноцветных, губоцветных, бурачниковых, крестоцветных и др. (известно два десятка семейств). Гетерокарпия имеет приспособительное значение. Благодаря ей улучшается распространение плодов (плоды разной формы по-разному распространяются), растения имеют резервные пути диссеминации и улучшается выживаемость растений (так как разные плоды прорастают в разные сроки) => улучшается приспособляемость растений к условиям среды.

В Ульяновском педуниверситете работали известные в своем кругу ученые-карпологи: Левина Р.Е. и Войтенко В.Ф., изучавшие гетерокарпию.

Развитие плода

Как правило, плод развивается после оплодотворения, но у части покрытосеменных может образовываться и в результате апомиксиса, то есть развитие зародыша семени без оплодотворения (партенокарпические плоды).

Морфологической основой плода является гинецей, прежде всего завязь. Прочие части цветка — околоцветник, тычинки и чашечка — чаще быстро увядают, но нередко изменяются и вместе с гинецеем также принимают участие в формировании плода, становясь сочными или, напротив, деревянистыми или пленчатыми. Самые глубокие изменения происходят в завязи. Её стенки разрастаются за счёт усиленного деления клеток и увеличения их размеров. После опыления происходит существенное изменение направленности транспортных потоков и перераспределение питательных веществ в сторону развивающихся плодов. У травянистых растений (особенно у однолетних) практически все синтезируемые органические вещества используются развивающимися семенами и плодами, что ведёт к истощению других тканей растения. Многие растения плодоносят только раз за всю свою жизнь.

Созревание начинается с того, что плод прекращает рост, разлагаются хлорофилл и дубильные вещества, в вакуоляхнакапливаются пигменты, определяющие характерную для данного вида окраску плодов. У некоторых видов растений, например картофеля, плоды даже при созревании остаются зелёными. В стенках плода сосредотачиваются различные пластические и энергетические вещества: белки, крахмал, сахара, жирные масла, некоторые витамины и другие. Зрелый плод характеризуется совокупностью только ему присущих особенностей. Плод несёт семя или семена, которых у ряда растений может быть до нескольких тысяч. Это важнейшая его часть, обеспечивающая воспроизведение данного вида в ряду поколений. Однако, по массе семена, как правило, относятся к меньшей части плода. В природе и особенно в культуре встречаются бессемянные плоды. В результате длительной селекции выведены бессемянные сорта винограда (Vitis), банана (Musa) и других культур.

Зрелые семена прикрепляются к околоплоднику в тех местах, где в завязи располагалась плацента, либо свободно лежат в полости плода, либо плотно окружены мясистой стенкой. Максимальное число семян в плоде равно числу семязачатков, но обычно меньше, так как не все семязачатки достигают зрелости.

Созревший плод переходит в последнюю стадию — отмирания, в ходе которой в плод обычно не поступают новые вещества, не делятся и не растут клетки, и постепенно ткани плода разрушаются и сгнивают. У большинства цветковых растений созревший плод опадает и отмирает уже на грунте.

Строение плода

Строение плода персика (схема)

В образовании плода принимают участие различные части цветка, но прежде всего завязь. Из стенки завязи формируется стенка плода — околоплодник или перикарпий. В перикарпии обычно различают три слоя: наружный — экзокарпий или эпикарпий, средний — мезокарпий и внутренний — эндокарпий.

Эти три слоя могут быть хорошо различимы: к примеру, в плоде вишнитонкий кожистый наружный слой — экзокарпий, съедобная сочная мякоть плода — мезокарпий, твёрдая косточка из каменистой ткани, окружающая единственное семя — эндокарпий. Нередко эти слои околоплодника различаются слабо, даже при анатомическом исследовании, что связано с деформацией и сдавливанием клеток при созревании плода.

Семена формируются из семяпочек.

Форма и размер]

Семянка подсолнечника, слева очищена от лузги

Плоды, в зависимости от вида, могут обладать различными формами: шаровидной, грушевидной, цилиндрической, спиральной, чётковидной, линзовидной, крылатой, и многими другими. Таким образом, каждый вид характеризуется особой неповторимой формой своих плодов. Вдобавок ко всему, поверхность плода может быть гладкой, бородавчатой, колючей и так далее^[3].

Ещё одним немаловажным и в то же время чрезвычайно изменчивым признаком является размер плодов: от весьма крупных (например, стручки коровьего гороха (Vigna unguiculata) из семейства Бобовые могут превышать в длину один метр; очень большие плоды могут быть у тыквы, арбуза) до мелких и очень мелких (менее одного миллиметра) у травянистых растений^[3].

 

Соплодия – это сросшиеся плоды, возникшие из отдельных цветков одного соцветия. Например, у ананаса ось соцветия срастается с многочисленными завязями и основаниями прицветников в мясистую сочную ткань. Сходные соплодия образуются у хлебного дерева.

 

В широком смысле соплодием называют совокупность зрелых плодов одного соцветия независимо от срастания. Например, так называемая тутовая ягода у шелковицы образована сближенными, плотно сидящими, но не срастающимися друг с другом семянками, которые заключены в сочные съедобные окрашенные околоцветники. У инжира (винной ягоды) плоды семянки в соплодии также не срастаются, находясь в полом вместилище, мясистая стенка которого образована осями соцветия.

 

У свеклы соплодие называется клубочком и представляет собой несколько плодов, сросшихся с листками околоцветника и друг с другом.

Описание типа околоплодника, а также его внешнего и внутреннего строения, является необходимым условием, без которого невозможно правильно определить, к какому же семейству относится то или иное цветковое растение. Например, плод боб является сухим и раскрывным. Он характерен только для растений семейства Бобовые, например, фасоли, арахиса, гороха, люцерны. Представители семейства Злаковые, относящиеся к классу Однодольные, имеют сухой нераскрывной плод-зерновку. Именно поэтому пшеницу, рожь, ячмень часто называют зерновыми культурами. На что же нужно обратить внимание, чтобы классификация плодов растений была проведена правильно?

Особенности строения перикарпия Итак, только растения, имеющие цветки, способны к образованию плодов. Каково же их строение? Сверху околоплодник покрыт семенной кожицей – экзокарпием. Он образуется из интегументов семенного зачатка. Далее расположен средний слой – мезокарпий. На его строении остановимся подробнее. Если клетки среднего слоя содержат много воды с растворенными в ней минеральными солями и глюкозой, он становится мясистым, а плоды в этом случае называются сочными, например у вишни, сливы, персика. Последний, внутренний слой перикарпия, под которым лежит семя, имеет жесткую, деревянистую текстуру и носит название эндокарпия. Строение околоплодника – главный критерий, по которому поводится классификация свежих плодов в би