Цветковые растения

Цветковые растения - самые высокоразвитые представители мира флоры. У одних мелкие и невзрачные цветки опыляются ветром, другие привлекают насекомых-опылителей яркой окраской и ароматам, третьи радуют глаз пышными соцветиями.

Если для нас цветы - это прежде всего украшение дома и сада, то для растений это органы развития и продолжения рода. Даже тем из них, которые размножаются черенками, тоже нужны цветки для быстрого расселения и внесения факторов генетической изменчивости, помогающих адаптироваться к внешним условиям. Одной из причин господства цветковых растений в царстве флоры является эволюционное преимущество перекрестного опыления. На сегодняшний день в науке описано свыше 250 тысяч видов цветковых растений.

Происхождение цветковых растений

Покрытосеменные, или цветковые, растения появились гораздо позднее примитивных мхов и папоротников или голосеменных (хвойных пород). На объяснение их развития претендуют несколько теорий, но все они грешат отсутствием доказательной базы, ибо нежние ткани цветка крайне редко сохраняются в окаменелостях.

Ископаемые остатки растений, живших в нижнемеловом периоде (100-135 млн. лет назад) очень похожи на современные виды, однако подлинный взрыв видового разнообразия произошел в более недавнюю эпоху - вероятно, в начале третичного периода (80 млн. лет назад). Немалая заслуга в этом принадлежит изобиловавшим в те времена насекомым - опылителям.

В отдел покрытосеменных входит большинство деревьев и почти все продовольственные культуры.

Многие цветковые растения обязаны успехом своей травянистой структуре. В неблагоприятных условиях они быстро увядают, зато после зимней спячки так же быстро выбрасывают новые побеги и покрываются свежей зеленью и цветами.

За свой короткий век одно- и двулетние растения успевают сделать все, что нужно для продолжения рода. Однолетники, весь жизненный цикл которых укладывается в один сезон, обжили сухие степи и полупустыни, где выпадает мало осадков. Они быстро растут и буйно цветут, чтобы успеть опылиться и дать семена до начала засухи, иначе весь вид может погибнуть.

Двулетники вроде незабудок (Муоsotis spp.) тоже живут недолго, но их жизненный цикл разделен на два этапа - в первый год они прорастают, на другой год цветут. И однолетники, и двулетники относятся к монокарпным растениям, т.е. погибают после единственного плодоношения, хотя некоторые их сородичи живут много лет.

Семена и отростки цветковых растений

Столетник (Agave americana) растет добрую сотню лет, прежде чем соберется цвести (что занимает куда меньше времени), и после созревания семян погибает. Зато монокарпная эхмея (Aechmea) из семейства бромелиевых образует у основания стебля боковые побеги, продолжающие жить после гибели материнского растения.

Ветровое опыление цветковых растений

С точки зрения эволюции опыляемые ветром цветковые растения наиболее примитивны, и их развитие «протекает по воле ветров».

Именно так происходит опыление большинства злаков и деревьев, и, чтобы увеличить свои шансы, они вырабатывают целые облака пыльцы. Сложные и крупные лепестки им не только не нужны, но даже стали бы помехой ветровому опылению. Правда, их мелкие и невзрачные цветки иногда снабжены большими и ярко окрашенными рыльцами.

Ранней весной многие деревья выбрасывают всем знакомые сережки, или «котики». Если у ив мужские и женские цветки появляются на разных растениях, то у берез - на одном. Вырабатывающие пыльцу мужские сережки велики и хорошо заметны, тогда как женские почти не видны. Весной невозможно пройти мимо красивых сережек лещины обыкновенной (Corylus avellana), несущих мужские цветки. Между тем красные женские цветочки, из которых со временем образуются орешки, можно разглядеть лишь с некоторым трудом. Раскачиваясь на ветру сережки рассеивают пыльцу и она попадает на женские цветки.

Обоеполые цветки большинства злаков сгруппированы в колоски, благодаря чему намного повышается вероятность успешного опыления. У таких злаков, как кукуруза (Zea mays), чьи однополые цветы расположены в разных отделах одного растения, женские цветки сосредоточены в нижней части стебля, чтобы падающая сверху пыльца не пролетала мимо.

Опыление насекомыми цветковых растений

Цветки, полагающиеся в столь важном деле на насекомых, поражают многообразием форм и оттенков и почти все ярко окрашены. Однако во всем этом разноцветье можно проследить общее для всех строение. Типичный цветок представляет собой цветоложе, окруженное листьями, которые приобрели форму лепестков и тычинок.

Некоторое сходство с листочками сохранила лишь чашечка, сформированная из зеленых чашелистиков и образующая наружный круг околоцветника. Скрывающие бутон чашелистики у маковых отпадают при распускании цветка, а у томатов или клубники сохраняются до полного вызревания плода.

Над чашечкой расположены более крупные и ярко окрашенные лепестки, хотя у таких опыляемых ветром цветков, как прибрежник одноцветковый (Littorella uniflora), они вовсе отсутствуют. В некоторых видоизмененных лепестках скрыты нектарники - группы клеток, вырабатывающих сладкий нектар для привлечения насекомых. Нектарники могут иметь вид мешочков у основания лепестков, как у лютика, или длинных шпорцев, как у фиалок. Шпорцы обычно привлекают опылителей с длинными хоботками - бражников и бабочек.

Чашелистики и лепестки вместе образуют околоцветник, хотя садоводы чаще обозначают этим термином сросшиеся околоцветники, как у нарциссов. Совокупность всех лепестков называется венчиком. Здесь же расположены и половые органы цветка. Женский орган - пестик - состоит из завязи, столбика и рыльца, на котором оседает пыльца. Столбик окружен мужскими органами (тычинками), каждая из которых представляет собой тонкую стебельчатую нить с пыльником на верхушке.

В зависимости от положения завязи различают верхнюю, когда лепестки и чашелистики расположены под ней, и нижнюю, когда части цветка находятся над завязью. У некоторых цветков - например, у лютиков - в одном венчике собраны несколько пестиков, содержащих все женские органы: другие могут иметь сросшиеся пестики, иногда с одним на всех столбиком, иногда - с несколькими.

Большинство цветковых растений обоеполы, однако некоторые из них избрали иной путь развития. Почти у всех видов осоки (все они опыляются ветром) на одном растении присутствуют мужские и женские цветки, а у опыляемого насекомыми падуба однополые цветки растут на отдельных мужских и женских растениях.

Если тюльпан выбрасывает только один цветок, то, например, цветы ландыша собраны в соцветие на одной цветоножке, привлекая насекомых своим видом и нежным благоуханием.Цветковые растения: Цветки тюльпанного дерева (Lirio-dendron tulipifera) и обыкновенного тюльпана очень похожи, но сами растения имеют мало общего. Тюльпанное дерево - двудольное растение, а тюльпан - однодольное.Некоторые невзрачно цветущие растения заманивают опылителей, окружая цветки ярко окрашенными листьями. Огненно-красные «лепестки» пуансетии (Euphorbia pulcherrima) - на самом деле видоизмененные листья, или прицветники. Настоящих цветков обычно никто, кроме насекомых, не замечает.

Богатство форм цветковых растений

По форме цветка нередко можно судить о способе его опыления. Плоские, широко раскрытые головки радушно принимают всех гостей - от жуков до мух и пчел. У более замысловатых по форме цветков круг опылителей довольно узок. К примеру, трубчатый водосбор или тончайшие трубочки соцветия чертополоха рассчитаны на бабочек с длинными хоботками. Цветок львиного зева похож на туннель, по которому насекомое пробирается к нектару, попутно собирая на себя пыльцу. Цветки губоцветных (Labiatae) и мотыльковых (Papilionaceae) позаботились о том, чтобы пыльца попадала на ту часть тела насекомого, которая непременно коснется половозрелого рыльца. Для «нужных» гостей у них всегда наготове удобная «посадочная площадка», а расположенные впереди рыльца тычинки пригибаются под весом насекомого и осыпают его пыльцой. Затем, когда тот же залетный гость наведается в цветок с созревшим рыльцем, пыльца попадет на рыльце и произойдет перекрестное опыление.Цветковые растения: Залетевших за нектаром насекомых осыпает пыльца, выработанная мужскими органами (тычинками), которая затем переносится на женские органы (рыльца) других цветков. Таким образом, пыльца одного растения оплодотворяет яйцеклетки другого. Это и есть перекрестное опыление, в результате которого может появиться растение, чуточку не похожее на своих родителей.Чтобы избежать самоопыления и улучшить свои эволюционные перспективы, многие цветы устроены так, что в одном цветке пыльники и рыльце вызревают в разное время.

У примулы (Primula vulgaris) появляются два типа цветков. Внимательно присмотревшись, можно увидеть, что в короткостолбчатых цветках рыльце расположено ниже пыльников, а в длинностолбчатых - выше.

Запах и цвет цветковых растений

Запаху отведена важнейшая роль в привлечении опылителей. Он усиливает зрительное восприятие и часто позволяет насекомому отыскать угощение, находящееся за пределами видимости. Многие ночные цветы обладают сильным ароматом, по которому насекомые находят их в темноте. 

Каждое растение привлекает запахом цветов свой круг опылителей, зачастую наполняя воздух благоуханием с наступлением сумерек, когда на промысел выходят определенные виды насекомых. Впрочем, некоторые цветки издают отвратительное зловоние, приманивая мух цветом и запахом гниющего мяса. Именно таков своеобразный «аромат» стапелии (Stapelia spp.) и аронника обыкновенного (Dracunculus vulgaris), а для мух нет более приятного запаха.

Впрочем, большинство насекомых интересуются в первую очередь сладким нектаром и выбирают нужные цветки по цвету и окраске. Поэтому многие орхидеи и лилии обзавелись темными крапинками на лепестках, узор которых, словно дорожная разметка, направляет насекомое прямо к центру цветка.

Если у простых цветков преобладают столь же простые желтые и белые оттенки, то красный, пурпурный и синий пигменты - привилегия их более высокоразвитых собратьев. Насекомые воспринимают цвет не так, как люди, и в целом их больше привлекают все оттенки синего, лилового, пурпурного и желтого. Оранжевый цвет редко встречается в дикой природе, а черный - вообще никогда (хотя садоводам удалось вывести растения с почти черными цветками).

Диапазон цветового восприятия пчелы смещен в сторону ультрафиолетового спектра, поэтому красных оттенков она не видит. Иными словами, белый в наших глазах цветок пчела, возможно, видит в зеленом цвете, ибо она способна различать лишь синие и зеленые тона.

Известный вклад в дело опыления вносят летучие мыши и птицы, особенно колибри с их длинными язычками-хоботками, которые питаются нектаром тропических цветов.

Некоторые высокоразвитые орхидеи пускаются на весьма необычные уловки ради привлечения определенных опылителей. Так, цветки офриса мухоносного (О. insectifera) и офриса пчелоносного (Opbrys apifera) внешне похожи на самок насекомых и раскрываются ко времени вылета самцов. Привлеченные заманчивым видом кавалеры садятся на цветки и опыляют их.

Необычными цветками отличаются и многие виды тропических орхидей. Например, ангрекум полуторафутовый (Angraeceum sesquipedale) выпускает шпорец длиной до 30 см., и существует вид мотылька с достаточно длинным хоботком, чтобы добраться до нектара и опылить цветок.