Разница между самоопылением и перекрестным опылением

Приспособления по недопущению самоопыления[править | править код]

Первые покрытосеменные растения, по всей видимости, были обоеполы, что способствовало самоопылению. Позднее растения выработали приспособления по его недопущению.

Разделение половправить | править код

Разделение полов — существование растений одного вида, но разного пола: у одних растений образуются цветки только с андроцеем, у других растений — только с гинецеем.

Дихогамияправить | править код

Дихога́мия (от др.-греч. δίχα- «отдельно, врозь» и γάμος «брак») — функциональная разнополость, выраженная в неодновременном созревании в одном цветке андроцея и гинецея; проявляется либо в форме протерандрии, либо в форме протерогинии.

• Протера́ндри́я, или протоа́ндри́я, или прота́ндри́я (от др.-греч. πρότερος «первый из двух, более ранний» и ἀνδρεῖος «мужской»), — созревание в цветке андроцея раньше гинецея (более раннее созревание мужских репродуктивных органов по сравнению с женскими у нецветковых растений; термин применяется также к животным-гермафродитам); протерандрия характерна для семейств Астровые, Зонтичные, Колокольчиковые и многих других.
• Протероги́ни́я, или протоги́ни́я (от др.-греч. πρότερος «первый из двух, более ранний» и γυνή «женщина»), — созревание в цветке гинецея раньше андроцея (более раннее созревание женских репродуктивных органов по сравнению с мужскими у нецветковых растений; термин применяется также к животным-гермафродитам); протерогиния характерна для семейств Барбарисовые, Капустные.

Геркогамияправить | править код

Геркогамия, или херкогамия представляет собой пространственное разделение репродуктивных органов, когда при посещении насекомыми автогамия не может иметь место. Как правило, рыльце пестика выставляется из зева цветка на гораздо большее расстояние, чем тычинки и поэтому самоопыление в форме автогамии кажется невозможным. Тем не менее, у многих геркогамных растений самоопыление часто наблюдается в конце цветения, если по каким-то причинам не произошло перекрестное опыление. При этом происходит изгибание столбиков и тычиночных нитей, нередко обоюдное. В результате репродуктивные органы приходят в соприкосновение в пределах цветка или соцветия. Встречается у лилейных, ирисовых, ластовневых, губоцветных, гераниевых и многих других.

Самонесовместимостьправить | править код

Гетеростилия у первоцвета обыкновенного (Primula vulgaris). 1 — тычинки, 2 — столбики с рыльцами на конце. Слева — длинностолбчатый цветок, справа — короткостолбчатый.

Самонесовместимость — приспособление растений по недопущению самоопыления, выражающееся в том, что при самоопылении число семян ничтожно по сравнению с числом семян при перекрёстном опылении.

Различают гомоморфную и гетероморфную самонесовместимость.

• Гомоморфная самонесовместимость (от др.-греч. ὁμός «одинаковый» и μορφή «форма») — самонесовместимость, не сопровождаемая морфологическими различиями в строении цветка у разных особей одного вида. Характерна, например, для мака самосейки (Papaver rhoeas).
• Гетеростилия (от др.-греч. ἕτερος — «другой» и στῦλος — «столб»), или Разностолбчатость, или Гетероморфная самонесовместимость (от др.-греч. ἕτερος — «другой» и μορφή «форма»), — самонесовместимость, сочетаемая с существованием особей одного вида, цветки которых имеют различную длину столбиков пестиков и тычиночных нитей (у одних растений столбики короче тычинок, у других — тычинки короче столбиков). Суть этого приспособления состоит в том, что насекомое, касаясь пыльников в цветке одного типа, пачкает своё тело пыльцой в тех местах, которые соответствуют рыльцу столбика в цветке другого типа. Гетеростилия может быть диморфной и триморфной.
  • Диморфная гетеростилия — у растений одного вида имеются две формы цветков. Характерна, к примеру, для родов Гречиха (Fagopyrum), Медуница (Pulmonaria), Первоцвет (Primula).
  • Триморфная гетеростилия — у растений одного вида имеются три формы цветков: коротко-, средне- и длинностолбчатые. Характерна, к примеру, для дербенника иволистного (плакун-травы) (Lythrum salicaria).

Описание механизма

Цветковые растения получили своё название, потому что имеют морфологический орган — цветок, способный к половому размножению и привлечению опылителей. Для образования завязей, формирования плодов и развития семян первым условием является опыление, то есть перенос частиц пыльцы. Природа позаботилась о том, чтобы всё проходило успешно.

Это может осуществляться ветром — тогда целые облака невесомых пылинок поднимаются и передвигаются в потоках зефира. Многие деревья (дубы, ясени и сосны), сельскохозяйственные злаковые и кукуруза «заботятся» об увеличении вероятности попадания на нужные рыльца, вырабатывая заведомо большие количества пыльцы. Её частички очень лёгкие, почти невесомые, чтобы беспрепятственно «проплывать» по воздуху, а у некоторых имеются газовые пузырьки, способствующие более долгому путешествию.

Но чаще всего опыление осуществляют разные насекомые

Чтобы привлечь внимание, растения окрашиваются в очень яркие цвета и источают сильный аромат. Если их размеры малы, они группируются в пышные соцветия или окружают себя разноцветными листьями — прицветником, как это делает мексиканская красавица пуансеттия

По сравнению с теми, что опыляются ветром, пыльцевые зёрна таких цветов обычно более крупные, шероховатые и клейкие, чтобы уверенно прилипать к насекомым.

Для привлечения опылителей медовые железы растений специально выделяют нектар — сок, богатый различными сахарами (в основном это сахароза и фруктоза). Кроме того, в состав входят:

• кислоты (аспарагиновая и глютаминовая);
• минеральные соли;
• ферменты;
• ароматические компоненты.

Осы, бабочки и шмели охотно употребляют нектар в пищу. Медоносные пчёлы, собирая и пряча его в соты улья, производят мёд. Акации специально выделяют сладкий секрет для привлечения муравьёв, защищающих древесину от зубов травоядных животных. Спектр опылителей может быть широким (эуфилия), подчиняться опылению несколькими родственными или только определённой жизненной формой (олигофилия) или требовать один вид насекомых (монофилия).

Если говорят, что опылитель обладает полилектией, это свидетельствует о чрезвычайно высоком уровне приспособленности к опылению, он способен обслуживать представителей различных семейств. Посещение ограниченной группы, состоящей из одного семейства или растений с однотипными соцветиями, свидетельствует о наличии олиголектии. В случае монолектии опылитель обязательно питается одним видом или родом растений и опыляет только их.

После этого наступает очередь оплодотворения, которое происходит у всех по-разному: чаще период длится несколько недель, но иногда для полноценного слияния половых клеток требуются месяцы. Пыльца, находящаяся на рыльце, для этого должна созреть, обладать достаточной жизнестойкостью и иметь сформированный женский гаметофит (зародышевый мешок). В него и проникает пыльцевая трубка, растущая в направлении завязи через семенной зачаток.

Оказавшись возле яйцеклетки, она спешит разорваться и высвободить два спермия: один соединяется с яйцеклеткой и даёт жизнь зародышу, второй сливается с диплоидным ядром, образуя триплоидную клетку и формируя эндосперм. Такое двойное оплодотворение позволяет получить семя, защищённое кожурой, а из завязи затем возникнет желанный плод.

Рекомендации по опылителям для разных культур

У яблонь плохое завязывание плодов может наблюдаться при совместной посадке близкородственных сортов. Этого следует избегать. Опылителями летних яблонь могут быть только летние сорта, осенних — осенние и зимних — зимние. Для груш рекомендации те же, что и для яблонь.

Вишни и черешни рекомендуется сажать в количестве как минимум два сорта. Вишня и черешня не смогут быть опылителями друг друга. Ведь эти культуры относятся к разным видам.

При посадке слив важно учитывать их разновидность. Для опыления сортов домашней сливы требуется опылитель, также относящийся к группе домашних слив

А вот слива китайская и алыча гибридная хорошо переопыляются между собой.

Малина способна самоопыляться, но лучше всего перекрестное опыление. С его помощью формируются крупные, хорошо развитые плоды правильной формы. Также и смородина может опыляться собственной пыльцой. Но в этом процессе должны участвовать и насекомые. У крыжовника цветы приспособлены к перекрестному опылению. Его пыльца не переносится ветром, поэтому необходимы насекомые. Ягодные кустарники практически всегда выращивают группами, поэтому проблем с опылением обычно не возникает.

Правильный подбор опылителей имеет большое практическое значение. Пренебрежение этим может привести к значительному недобору урожая. Сад с большим разнообразием плодовых деревьев будет урожайнее

Важно также привлекать на участок насекомых-опылителей. Расположенная рядом с садом пасека даст существенное увеличение урожайности

Источник статьи: http://vseroste.com.ua/ru/blog/zapilennia-plodovih-derev-i-iagidnih-chagarnikiv

Особенности анемофильных растений

Для всех представителей этой группы характерны такие признаки:

• невзрачные или малозаметные цветки (объясняется тем, что они не должны привлекать насекомых);
• маленькие и сухие пыльцевые зерна;
• большая длина нитей, на которых свисают пыльники.

Теперь подробнее. Главная особенность всех ветроопыляемых культур – это непривлекательность цветков, проявляющаяся в отсутствии нектара, запаха и ярких красок. При этом пыльцевые зерна, которые развиваются в больших количествах, имеют чрезвычайно малые размеры: вес одной пылинки в среднем составляет 0,000001 мг. Приведем небольшое сравнение: пылинка тыквы – растения, опыляемого пчелами – весит в тысячу раз больше, т. е. порядка 0,001 мг. Одно только соцветие конского каштана способно сформировать 42 миллиона зерен, в то время как соцветие ржи – в десять раз меньше (4 миллиона 200 тысяч). К особенностям пыльцы анемофильных растений можно отнести еще и то, что она, будучи полностью лишенной клеящих веществ, зачастую еще и имеет гладкую поверхность.

Конский каштан

Формы перекрестного опыления

В ходе эволюционной истории формы передачи мужских гамет развивались в таком порядке, при этом водные растения ( водоросли ), из которых развились сосудистые растения, были не пыльцой, а плавающими гаметами. В мха , в котором гаметы , передаваемые по воде, не пыльцы либо. Только семенные растения вырабатывали пыльцу в форме переноса пыльцы .

• Абиотическое опыление
• Биотическое опыление

Водоросли растут под водой

Количество пыльцы Dactylis glomerata

Pigeon хвост вставляет свой ствол в трубчатый цветок в георгин .

Колибри с фиолетовыми ушами

Летать на мухоморе

• • ( Вода ) гидрофильность
  • ( Ветер ) анемофилия
  • ( Животные ) зоофилия
  • (Человеческая) антропофилия

Опыление воды

Редкое опыление воды происходит у некоторых растений, которые растут под водой или на поверхности воды. Пыльца может переноситься над или под поверхностью воды.

Опыление ветром

При ветровом опылении пыльца передается ветром и случайно попадает на рыльце другого цветка.

У ветроопыляемых растений часто бывает незаметный цветочный покров или он полностью отсутствует. Нектар и отдушки не производятся. Цветки часто располагаются в многоцветковые, часто однополые соцветия . Обильное количество пыльцы часто образуется на длинных тычинках, движущихся на ветру. Цемент пыльцы обычно отсутствует. Шрамы большие и сильно разделенные.

Типичными ветровыми опылителями являются травы , пшеница , рожь и кукуруза . Пыльца ветроопыляющих растений может вызвать сенную лихорадку .

Опыление животными

Животные опыление подразделяются в зависимости от типа опыления животных: наиболее часто встречающихся животными опыления насекомыми. Когда опыление насекомыми можно дифференцировать с помощью Fliegenblütigkeit , Bienenblütigkeit , Tagfalterblütigkeit и других.

В тропиках важно опыление птицами, равно как и опыление летучими мышами. Цветки, опыляемые птицами, так называемые птичьи цветы , часто имеют ярко-красный цвет, одноцветные

насекомые не видят.

Способы, которыми растения привлекают своих опылителей, разнообразны. Многие из опыляемых насекомыми растений опыляются насекомыми, пьющими нектар и / или собирающими пыльцу, такими как пчелы , шмели , бабочки или журчалки . Животных обычно привлекает большой и ярко окрашенный цветочный покров . Часто цветок оформлен дорсивентрально . Если присутствуют нектар и ароматы, говорят о цветках нектара . Пока животные собирают нектар, их присыпают пыльцой. Если они летят к следующему цветку, пыльца прилипнет к их рыльцу. Цветущие растения без нектара и отдушек называют цветками пыльцы . При адаптации к опылению насекомыми тычинки часто короче, а рыльце не очень разделено.

Относительно основных опылителей у растений развились определенные приспособительные характеристики:

Нектар растений, опыляемых бабочками , часто находится на дне длинных трубок, в которые бабочки вставляют свой хоботок. Если моль — главные опылители, цветы часто раскрываются только вечером. Такие цветы обычно не бросаются в глаза, но обладают интенсивным ароматом.

У растений, опыляемых преимущественно мухами, преобладают мелкие нектарники . Здесь характерен характерный грибной или падалный запах .

В частности , орхидеи разработали специальные механизмы для привлечения насекомых-опылителей. Некоторые виды не дают нектара, а имитируют форму и цвет прицветников, цветов других растений, дающих нектар. Некоторые виды орхидей привлекают самцов определенных видов насекомых феромонами и побуждают их к совокуплению (например, виды амброзии ) → обманчивый цветок .

У цветов-ловушек для чайников есть, например, Aristolochia , Yellow Lady’s Slipper и Arum . Из-за особой структуры цветка мелкие насекомые попадают в чашеобразное расширение цветка или, в случае арума, на покров и могут покинуть его только через такие устройства, как ловушка для волосков, когда произошло опыление.

Искусственное опыление (человек)

Чтобы предотвратить нежелательное случайное опыление при селекции растений , существуют методы искусственного опыления. Для этого пыльцу выбранного родительского растения можно перенести, например, с помощью тонкой кисти на рыльце цветка выбранного родительского растения. Грегор Мендель уже использовал этот метод в своих экспериментах по разведению цветковых растений. Мендель удалил тычинки на ранней стадии, чтобы исключить нежелательное самоопыление или случайное перекрестное опыление, и он мог быть уверен, что потомство происходит от выбранных родительских растений.

Техника опыления полевых культур ↑

Подсолнечник, кукуруза, зерновые составляют группу полевых культур. Очень часто из-за погодных условий культуры теряют до 50% урожая, и спасти его может искусственное опыление. В отличие от овощных, процедура искусственного опыления в этом случае очень проста. Как, правило, полевые культуры – ветроопыляемая группа растений. Значит, им необходима при искусственном опылении имитация ветра. При неполноценном опылении обычно середина соцветия заполнена пустыми семенами. В полевых условиях на больших площадях приспособились использовать вертолеты. Пролетая на определенной высоте над полями, они создавали потоки ветра, способствующие опылению.

Подсолнух

На придомовом участке достаточно при полном раскрытии соцветий подсолнечника прикоснуться корзинками разных растений друг к другу. Корзинки 1-3 раза слегка прижимают друг к другу. Кстати, эту процедуру в колхозах тоже проделывали на полях вручную.

При цветении кукурузы в безветренную погоду нужно пройти по участку и слегка встряхнуть растения. Мужские соцветия распылят пыльцу, которая достигнет в большем количестве рылец пестика. В колхозах протягивали 2 человека веревки определенных размеров по верхушкам растений, позже тоже использовали вертолеты.

Как создать благоприятные для опыления условия

Опыление томатов в закрытом грунте возможно только при создании оптимальных условий. Что требуется:

• не использовать слабый, гибридный или некачественный семенной материал;
• удобрять кусты во время цветения, избегая переизбытка азота и органики (навоз, помет), которые способствуют росту зелёной массы и уменьшению цветения;
• не уменьшать и не увеличивать температуру, следить за освещением.

Количество завязей снижается и в том случае, если куст сформирован неправильно, на нём большое число бутонов, потребляющих питательные компоненты.

Чтобы не терять львиную долю урожая, кусты томатов должны выращиваться с соблюдением таких правил:

1. Температура выше +13 градусов (оптимально +16…+18). Если она снижается, вызреваемость пыльцы падает на 50 %.Если температура выше +35 градусов, пыльца не созревает совсем.
2. Влажность должна поддерживаться на уровне 70 %. В сухом воздухе пыльца не попадет в цветки, а при высокой влажности она становится липкой и не может отсыпаться.

В теплице из поликарбоната или другого материала должно быть качественное освещение. В темноте даже крепкие завязи не принесут плодов.

Самоопыление

Особенно сильно пахнут вечером и ночью. Опылители – бражники, ночные бабочки, которые имеют хоботок до 25 см длиной.

Самый крупный в мире цветок – раффлезия – окрашен в красный цвет с тёмными пятнами. Пахнет он тухлым мясом. Но для мух нет запаха приятнее. Они и опыляют этот замечательный, редкий цветок.

Самоопыление. Большинство самоопыляющихся растений – это сельскохозяйственные культуры (горох, лён, овёс, пшеница, томат), хотя есть самоопыляющиеся растения и среди дикорастущих.

Некоторые из цветков опыляются уже в бутонах. Если раскрыть бутон гороха, то можно увидеть, что пестик весь усыпан оранжевой пыльцой. У льна опыление проходит в открытом цветке. Цветок распускается рано утром и уже через несколько часов лепестки осыпаются. Днем температура воздуха повышается и тычиночные нити скручиваются, пыльники прикасаются к рыльцу, лопаются, и пыльца высыпается на рыльце. Самоопыляющиеся растения, в том числе лён, могут опыляться и перекрёстно. И наоборот, при неблагоприятных условиях и у перекрёстноопыляемых растений может произойти самоопыление.

Перекрёстноопыляемые растения в цветке имеют приспособления, предотвращающие самоопыление: пыльники созревают и высыпают пыльцу раньше, чем разовьётся пестик; рыльце расположено выше пыльников; пестики и тычинки могут развиваться в разных цветках и даже на разных растениях (двудомные).

Искусственное опыление. В определённых случаях человек проводит искусственное опыление, то есть сам переносит пыльцу с тычинок на рыльце пестиков. Искусственное опыление осуществляют с разными целями: для выведения новых сортов, для повышения урожайности некоторых растений. В безветренную погоду человек опыляет ветроопыляемые культуры (кукуруза), а в холодную или сырую погоду – насекомоопыляемые растения (подсолнечник). Искусственно опыляют и ветро-, и насекомоопыляемые растения; и перекрестно-, и самоопыляемые.



Самоопыле́ние (автогамия) — форма гомогамии, тип опыления у высших растений.

При самоопылении пыльца из пыльников переносится на рыльцепестика того же самого цветка или между цветками одного растения. К самоопыляемым растениям относятся горох, фиалки, пшеница, помидоры, ячмень, фасоль, нектарин.

Самоопыление у некоторых растений осуществляется в нераспустившихся цветках: например, у арахиса, некоторых видов фиалок, гусмании. Такой тип самоопыления называется клейстога́мией.

Ч. Дарвин считал, что самоопыление — не основное, а вынужденное средство воспроизведения растениями семян при отсутствии условий для перекрёстного опыления. Самоопыление распространено главным образом у видов, растущих в неблагоприятных условиях, например, в высокогорных областях, где недостаточно насекомых-опылителей.

Самоопыление чревато негативными последствиями, в частности растение, возникшее в результате самоопыления страдает инбредной депрессией, которая ухудшает здоровье растения и мешает ему адаптироваться к изменяющейся среде или потенциальной атаке патогена.

Механизмы стимулирования перекрестного опыления

Карл Фрич по- прежнему считал, что в животном мире не существует самооплодотворения . Ему было известно самоопыление растений, и он обладает морфологическими характеристиками и особенностями во временной последовательности, описанной Blühvorgangs, которые снижают вероятность самоопыления и способствуют перекрестному опылению. В учебнике ботаники из Страсбургер и других учебниках эти механизмы описаны подробно. Наиболее распространены:

Формирование однополых цветков

Ветровые опылители Einhäusigkeit или двудомные . Пространственно разделенные однополые цветки ( диклина ) также поддерживают перекрестное опыление. У моноэа на одном экземпляре растения присутствуют женские и мужские цветки. В раздельнополых цветках встречаются мужские и женские особи. Следовательно, у одиночной особи есть только мужские или женские цветки. К этой группе растений относятся облепиха , ива обыкновенная или капуста обыкновенная . Поскольку мужские и женские цветки распределены между разными особями, самоопыление невозможно.

Герогамия

Магнолия с пространственно разделенными гинецеем и андроцеем

Если тычинка и рыльце в цветке пространственно несколько дальше друг от друга из-за морфологических особенностей, это называется геркогамией . Примером этого является радужная оболочка глаза . У многих из этих цветов клеймо поднимается гинофором таким образом, что несколько снижается вероятность того, что на рыльце попадут пыльцевые зерна с собственного цветка.

Другой стилус

У некоторых видов растений есть особи, у которых стили длинные, а пыльники глубоко посажены, и особи, у которых стили короткие, а пыльники высоко посажены. Итак, есть два разных типа цветов. Это называется разным стилусом или гетеростилией . У других видов с двумя тычинковыми кругами бывает даже три разных типа цветов, в зависимости от того, находится ли стиль на нижнем, среднем или верхнем уровне ( тристилы ).

Оплодотворение происходит только тогда, когда пыльца переходит с одного уровня на клеймо на том же уровне. Например, пыльца с коротких тычинок также должна попасть на рыльце короткого стилуса. Но этого не может произойти в цветке.

Примерами являются примула с двумя уровнями или семейство вербейников пурпурных и семейства щавелевых, у которых встречается тристилий.

Пре-мужественность

Есть также растения, препятствующие самоопылению с временным отрывом. Когда Vormännlichkeit ( Proterandrie ) пустые пыльники собирают пыльцу до того, как рыльце того же цветка готово к зачатию. Это происходит, например, с семейством маргариток , шалфеем , колокольчиком и кукурузой .

Женственность

В случае предварительной женственности ( proterogyny ), шрам готов к зачатию некоторое время , прежде чем пыльники опустели. В это время рыльце может опыляться только пыльцой других цветов, что увеличивает вероятность перекрестного опыления. Женственность проявляется, например, в подорожнике .

Несовместимость

Перекрестному опылению также способствует физиологически обусловленная несовместимость между рыльцем и пыльцой или стилевой тканью и пыльцой одного и того же человека: самонесовместимость у растений .

Перенесение пыльцы с цветка одного растения на цветки другого называется перекрестным опылением.

Характерна, к примеру, для родов Гречиха (Fagopyrum), Медуница (Pulmonaria), Первоцвет (Primula). М.: Просвещение, 1980. — Т. 5. Ч. 1. Цветковые растения. Суриков И. М. Несовместимость и эмбриональная стерильность растений. Они обусловлены строением и физиологическими особенностями цветков.

Собирая пищу, пчелы вошли в тесную связь с растениями и приносят им огромную пользу. 3. Сладкий сок нектар, расположенный в глубине цветка и вырабатываемый особыми железками — нектарниками. 4. Аромат цветков усиливается в большинстве случаев к ночи. Такие цветки опыляются ночными бабочками. 5. Цветки мелкие, невзрачные, обычно собраны в соцветия, не издают запаха. 7. Крупные и пушистые рыльца, как и тычинки, высовываются из цветка.

Искусственное опыление пыльцой другого вида или сорта называется скрещиванием. У самоопылителей и тычинки, и пестики на одном цветке созревают одновременно. 2. Изучение человеком механизма опыления позволяет управлять этим процессом. Анемофилия. Анемофильными являются, по-видимому, около 1/10 всех покрытосеменных растений. У берегов Скандинавии ловили пыльцу хвойных, березы и др. на судах, находившихся за 30-55 км от берега.

Энтомофилия. Для энтомофильных растений характерен ярко окрашенный венчик или венчиковидный околоцветник, делающий их издали заметными для насекомых. У некоторых сложноцветных (ромашки, маргаритка и др.) краевые цветки корзинки иначе окрашены, чем центральные, и благодаря такой контрастности соцветие становится еще заметнее.

Окраска и запах лишь указывают насекомому, куда ему лететь. У большинства энтомофильных растений главной приманкой для насекомых является нектар, хотя, конечно, у многих из них поедается частично и пыльца. Нектарники обычно расположены так, что, добираясь до них, насекомое касается тычинок и рыльца. Обычно в зависимости главным образом от расположения нектарников цветки определенного строения могут опыляться теми или иными группами насекомых.