Поширення плодів та насіння.

 

Плоди також можна поділити на групи від способів їх поширення. Справа в тім, що насіння, за незначним винятком, проростає і починає самостійне життя десь в іншому місці.

Значення поширення насіння велике. Завдяки розселенню відбувається поступове розширення площі, що займає певна група рослин. Саме цим пояснюється опанування ними величезних територій. Окрім цього, значно полегшується перехресне запилення. Потрапивши в нові місця існування, у рослин виробляються і нові пристосування, виникають нові форми і навіть види. Все це збагачує рослинні угруповання, урізноманітнює життя. Розселення за допомогою насіння та плодів забезпечує заселення нових територій, які звільнилися від води, або утворилися після вулканічного виверження, пожеж, а також на островах, що виникають.

 

Рис. 73. Плоди квіткових рослин: 1 – 3 - помаранець (1 – лимон, 2 – апельсин,, 3 – мандарин); 4 – гранатина; 6 – 7 – гарбузина (гарбуз, огірок); 8 – ягода (томат) 9 – 10 – яблуко (яблуня, груша); 11 – гарбузина (кавун).

 

Поширення насіння та плодів може відбуватися за допомогою вітру, води, тварин, людини. Так, легке насіння молочаю та кульбаби має перисті чубчики, своєрідні парашутики, що дозволяє їм навіть при легкому вітрі ширяти в повітрі. Навпаки, крупне насіння вітер не може понести далеко, але воно має певні переваги - в ньому міститься великий запас поживних речовин. В цьому випадку підвищується надійність виживання молодої рослини. Проте, щоб все ж-таки крупні та важкі плоди були віднесені далі від батьківських рослин, сформувалися пристосування до переносу їх тваринами. Про важливість таких пристосувань свідчить те, що багато рослин витрачають велику кількість речовини та енергії на їх утворення. Це різноманітні гачки та вирости, за допомогою яких плоди та насіння прикріплюється до вовни звірів або пір`я птахів, що забезпечує “безплатний проїзд” на нові місця. Але найзвичніше пристосування - це утворення навколо насіння насінної шкірки, яка важко перетравлюється в травній системі тварин. Як доповнення, таке насіння буває оточене смачним та поживним плодом. Тварини поїдають такі плоди, а насіння, що добре захищене, проходить неушкодженим, попадає в грунт і, до того ж, постачається невеличкою порцією органічних добрив.

Якщо насіння ще недозріле, то плоди, як правило, захищені від поїдання. Такі плоди несмачні, а нерідко навіть отруй- ні.

При дозріванні смак їх змінюється і вони стають їстівними. При цьому часто зазнає змін і забарвлення, що є сигналом про придатність вживання в їжу.

Велику роль у поширенні плодів та насіння відіграє вода. Головне при цьому- надійно захистити їх від змочування та забезпечити їм плавучість. Наприклад, у рдесника плоди плавають 2 - 10 діб, у стрілолиста - від кількох тижнів до кількох місяців, а плоди деяких пальм зберігають схожість інколи роками. Завдяки цьому такі рослини, як, наприклад, кокосові пальми, поширені в тропіках скрізь. Спостерігали випадки, коли по морю пливли за течією цілі острівки з різноманітною рослинністю та тваринами. Такі острівки можуть пропливати кілька сотень кілометрів і доносити до нових земель своїх “мандрівників”.

Вносить свій вклад в розселення рослин і людина. Особливо зросла її роль з початком розвитку цивілізації. Великі переселення народів, війни, торгівля, мандрівки стали потужним засобом розселення не тільки насіння та плодів, але і кореневищ, бульб, цибулин, цілих рослин. В наш час перед ботаніками часто постає питання, чи дійсно та чи інша рослина росла саме тут, а не була завезена з незапам`ятних часів. В багатьох випадках вплив людини виявляється негативним. Це стосується поширення бур`янів і навіть шкідливих рослин.

 

Розвиток квіткової рослини.

 

Підхоплене поривами вітру, водою, рознесене тваринами або людиною, насіння потрапляє в різні умови. При наявності достатньої кількості тепла, кисню та вологи воно проростає, утворюючи проросток. Які ж перетворення чекають насінину, що проростає?

Звичайно, проростання починається з розвитку кореня. Клітини апікальної меристеми (тобто верхівкової) активно діляться, утворюючи назовні тканини кореневого чохлика, а всередину – клітини самого кореня. Над апікальною меристемою формується зона росту, де клітини витягуються в довжину, проштовхуючи кореневий чохлик і саму зону росту крізь грунт. За зоною росту йде всисна зона, де клітини, що досягли звичайних розмірів, набувають властивих їм функцій. Зовнішні клітини цієї зони утворюють кореневі волоски, які укріплюють корінь в грунті та забезпечують поглинання води і розчинених в ній мінеральних речовин (рис.66).

 

Рис. 66. Кінчик кореня, що росте. Схематично показано клітини апікальної мерістеми, зони росту, зони кореневих волосків.

Так формується первинний корінь. Далі він починає швидко галузитися. Нові корені, що утворюються, дають все нові і нові. При цьому кожний раз відбуваються події що були описані вище: поділ клітин, утворення кореневого чохлика та кореневих волосків. Через кілька тижнів у рослини, що розвивається, утворюється коренева система. Після формування кореневої системи, починається ріст надземної частини - пагона. Апікальна меристема розташована поміж двома малесенькими першими листками. Клітини меристеми пагона, так, як і кореня, діляться, забезпечуючи ріст у висоту і залишаючись активними біля верхівки. Чим ближче до основи рослини, тим більше клітини видовжуються і перетворюються в клітини різних тканин. На відміну від кореня, верхівка пагона не має кореневого чохлика. Інша особливість є в тому, що апікальна меристема пагона утворює листки. В місці прикріплення черешка листка до стебла залишаються групи меристематичних клітин, що готові в певний момент приступити до поділу. Це пазушна меристема, або пазушна (бічна) брунька (рис.67). При порушенні росту верхівкової бруньки стан спокою пазушних бруньок порушується, і вони дають початок новому пагону. Певний час стебло росте, формуючи все нові і нові пагони. Потім приходить час цвітіння і з меристеми починають формуватися квітки. Утворюються гамети, відбувається запилення, запліднення, розвиток зародка з утворенням насіння і плоду. Після дозрівання насіння рослина вступає в завершальну фазу свого життя. Метаболізм повністю припиняється і наступає, як кажуть, в цьому випадку, “запрограмована смерть”. Залишки рослини розкладаються в грунті до мінеральних речовин, які потім знов можуть поглинатися кореневими системами нових поколінь рослин і використовуватися для побудови органічних речовин. Таким чином, сонячна енергія в процесі фотосинтезу постійно “консервується” і використовується для забезпечення функціонування живих систем. Після смерті організмів її залишки, як вже відмічалося, розкладаються, а в окремих випадках зберігаються у вигляді кам`яного вугілля або торфу. Іншими словами, ми спостерігаємо безкінечний процес кругообігу речовин - переходу від мінерального до органічного і навпаки. При цьому спостерігається перетворення потоку енерії. В основі такого всесвітнього кругообігу є зелений листок, що здійснює унікальний процес фотосинтезу.

 

Рис. 67. Ріст верхівки пагона. Зліва показаний поздовжній розріз через верхів-

ку пагона під мікроскопом. Справа – ці ж самі структури на пагоні.

 

Вегетативне розмноження.

 

При статевому розмноженні, і навіть при самозапиленні, відбувається “пере- комбінація” батьківських ознак. В результаті цього нові покоління рослин набувають різноманітних “пробних” варіантів. Нові комбінації потім підпадають під дію природного добору. Але таке розмноження досить не економне, тому що велика кількість насіння та плодів гине. Як правило, після успішного проростання насіння рослині необхідно як можна швидше наростити вегетативну масу і захопити максимальну територію. Бо, інакше, конкуруючі види, навіть при вдалому початку розвитку “зайди”, затінять проросток, що ще дуже слабкий, і він неминуче загине. Тому у рослин, і не тільки квіткових, існує безстатеве, або вегетативне розмноження, яке не супроводжується складними перетвореннями хромосомного набору з наступним заплідненням. Деякі рослини розмножуються тільки вегетативно. В цьому випадку рослина зберігає певну комбінацію ознак, що робить її добре пристосованою до незмінних умов оточуючого середовища і надає можливість, як вже неодноразово відмічалося, заселяти значні території.

У рослин вегетативне розмноження відбувається частинами вегетативних органів – коренями, пагонами, тощо (рис. 68). Особливо часто рослини розмножуються видозміненими вегетативними органами - вусиками, бульбами, цибулинами, тощо. Таке розмноження базується на явищі регенерації. Регенерація – це здатність організмів до відновлення окремими органами або їх частинами органів, яких недостає, або цілої рослини.

 

Рис. 68. Вегетативне розмноження рослин: А – розмноження суниць за допомогою вусів або столонів; Б -листки каланхое утворюють по краях листків малесенькі рослинки - дітки, які досягши грунту, ростуть самостійно.

Природне вегетативне розмноження широко використовується в практиці сільського господарства. Найбільш різноманітні способи штучного вегетативного розмноження розроблені для овочевих, плодових та декоративних рослин. Для цього найбільш часто використовують такі органи: бульби (картопля); цибулини (цибуля, тюльпан); кореневі живці (малина, вишня); бульбокорені (батат, жоржина). Розмножують рослини живцями, відводка - ми і методом щеплення. За допомогою живців, наприклад, розмножують виноград, смородину, садовий жасмин та інші рослини. Такі живці називають стебловими. Можливе розмноження за допомогою листкових живців - листкової пластинки з черешком. Але тільки небагато видів можна розмножувати таким способом (лілії, бегонії, алое, гіацинти). Кореневими живцями розмножують рослини, які легко розвивають додаткові бруньки. Це малина, вишня, слива, фінікова пальма, флокси та інші. Цікаво відмітити, що виключно вегетативно розмножують картоплю. Для цього використовують підземний пагін - бульбу. Розрізаючи її на частини, можна виростити чисельне потомство, ознаки якого практично незмінні. При розмноженні насінням картопля, звичайно, дає бульби з низькими смаковими якостями. Тільки селекціонери, що займаються ви веденям нових сортів, вирощують картоплю з насіння, що утворюється квітками.

Важливий спосіб штучного вегетативного розмноження - щеплення. Суть щеплення полягає в зрощуванні зрізаних бруньок або живців однієї рослини (яку необхідно розмножити) з іншою (вкоріненою). В цьому випадку рослину, що розмножують, називають прищепою, а рослину, до якої щеплять - підщепою. Відомо близько 100 різноманітних способів щеплень, але всі вони зводяться до трьох основних типів: зближенням, щепленням, окулюванням (рис. 69).

 

Рис. 69. Способи щеплення. А - зближення язичком; Б - щеплення живцем (звичайне, вприклад, в розщеп); В - окулювання: 1 - прищепа; 2 - підщепа.

При зближенні прищепа не відділяється від материнської рослини до повного зрощування з підщепою. Найбільш популярним є щеплення живцем. Цей спосіб найчастіше використовується для розмноження цінних сортів плодових. Для цього з однорічних пагонів прищепи ріжуть живці з 2 - 3 бруньками. На живцях прищепи і підще- пи роблять зріз навкіс. Товщина обох стебел повинна бути приблизно однаковою, щоб їх камбіальні шари співпадали. Якщо товщина не співпадає, тоді щеп- лення роблять в розщеп, або іншим способом. Місце з`єднання прищепи і під- щепи щільно замотують. Незабаром на поверхні зрізів утворюються нові клітини, які зрощують їх в одне ціле. Але і прищепа, і підщепа при цьому зберігають окремо свою спадковість. Найбільш вдалим є щеплення споріднених рослин. Чим слабкіші родинні зв`язки, тим важче відбувається зрощення. Наприклад, вишню важко прищепити на абрикос.

При окулюванні, або щепленні вічком, прищепою служить брунька, що відділена від серединної частини стебла. Окулювання проводять під кору влітку (сплячими бруньками), або навесні (бруньками, що розвиваються).

Щеплення, як спосіб вегетативного розмноження, відоме давно. Так, деякі плодові дерева та кущі не приносять насіння. Це окремі сорти винограду, лимон. Тому їх розмноження можливе лише вегетативним способом.

Метод щеплення використовується для отримання хворобо- та морозостійких сортів. Наприклад у Франції в 1860 році, щоб захистити місцеві сорти винограду від небезпечної хвороби, їх прищепили на стійкі до цієї хвороби американські сорти винограду. Так було врятоване виробництво вина в цій країні. В Росії видатних досягнень в галузі щеплення досяг І.В.Мічурін. Їм було створено 350 сортів плодових та ягідних культур. І зараз ми куштуємо яблука сортів Пепін шафрановий, Слив`янка, Безсім`янка Мічуріна, Бельфлер-китайка та інші, груші Бере зимова Мічуріна, аронія і багато інших.

Для отримання карликових плодових дерев живець прищеплюють на кореневу систему невеличких за розміром споріднених видів. Наприклад, карликову грушу отримали, прищепивши грушу на кореневу систему айви. Щепленням можна створити дерево з декількома прищепленими пагонами різних сортів, які будуть давати плоди з різним смаком.

В наш час розроблені нові ефективні методи вегетативного розмноження. В лабораторіях вирощують клітини різних рослин і їх окремих тканин з різними властивостями, а потім з отриманої культури клітин вирощують цілу рослину. Дослідники використовують також методи перекомбінацій спадкових ознак і об`єднання їх в одній клітині. Вирощуючи з таких клітин нові рослини, ми зможемо в найближчий час отримувати рослини з більш високою врожайністю та цінними харчовими якостями при менших витратах добрив та засобів захисту.