ЗАПИЛЕННЯ: ПРОЦЕС, ВИДИ ТА ЗНАЧЕННЯ ДЛЯ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА - БІОЛОГІЯ - 2025

Запилення є процес перенесення пилку з «чоловічий» частини до жіночої частини квітки. Її мета - запліднення яйцеклітини (міститься в жіночому гаметофіті) пилковими зернами, які представляють чоловічий гаметофіт.

Оскільки запилення має на увазі підхід або контакт між статевими клітинами рослин одного виду (хоча це може бути і те саме рослина, самозапилення), статеве розмноження рослин значно залежить від цього процесу.

Бджола, що запилює квітку (Джерело: Myriams Zilles з pixabay.com)

У рослин із насінням запилення - це лише крок до запліднення, який є процесом, коли генетичний матеріал двох особин змішується для отримання насіння, що дасть змогу породити нову рослину, ймовірно, з характеристиками, що мають обох батьків.

Репродуктивний орган покритонасінних рослин (квітучих рослин), який відповідає за вироблення та захист статевих клітин (жіночих та чоловічих гаметофітів) - це квітка, і саме там відбувається запилення.

Існує кілька видів запилення, і деякі з них відрізняються щодо запилювача, який може бути біотичним (тварина) або абіотичним (вітер, вода), від якого повністю залежать різні види рослин.

Біотичне запилення значною мірою залежить від особливостей квітки, оскільки зазвичай тварин приваблює якийсь особливий атрибут, або годувати, шукати притулок, розмножуватися тощо.

Процес

Запилення - це перенесення пилкових зерен від чоловічої частини однієї квітки до жіночої частини іншої (або від тієї ж, якщо мова йде про самозапилення) і залежить від зовнішніх агентів, відомих як запилювачі.

Запилення (Джерело: Mabel Amber, на pixabay.com)

Це один із фундаментальних процесів виробництва плодів та насіння в овочах, тобто це істотна частина статевого розмноження рослин.

Однак, щоб детально зрозуміти, про що йдеться у цьому процесі, необхідно мати базове поняття, як виглядає квітка.

- Анатомія квітки

Типова квітка покритонасінної - досить складна структура, особливо якщо врахувати, що велика кількість видів має квіти, де одночасно існують жіночі та чоловічі гаметофіти.

Квіти, як правило, виробляються в верхівкових меристемах стебла (повітряна частина рослин) і, залежно від виду, вони можуть бути чоловічими, жіночими або двостатевими.

Схема анатомії зрілої квітки покритонасінних (Джерело: LadyofHats via Wikimedia Commons) Частина стебла, що з'єднує квітку з рештою рослини, відома як плодоніжка, у верхній частині якої є посудина, структура, відповідальна за опору частин квітки (чашолистки, пелюстки, тичинки і килими).

Чашелистки і пелюстки виконують функції захисту коконів і візуального притягання деяких запилювачів відповідно; в той час як тичинки і килими - це гаметофіти, де виробляються статеві клітини.

Чоловічий гаметофіт

Тичинки - це довгі нитки, які закінчуються в пильниці, які є «мішками», де виробляються пилкові зерна. Набір тичинок квітки відомий як андроеціум, що означає «дім людини» і, в цілому, він перевищує чашолистки і пелюстки по висоті.

Жіночий гаметофіт

На плодах містяться яйцеклітини. Вони утворюють те, що відоме як «маточка» і складається із стигми, стилю та зав’язі. Цю частину квітки називають гіноецієм, що означає «дім жінки».

Маточки мають форму схожої на шпильку для боулінгу. Верхня частина відповідає стигмі і являє собою сплюснуту структуру, липка поверхня якої дозволяє злипати пилкові зерна.

Стиль - це середня частина маточки і є тією, яка з'єднує стигму з яєчником; це може бути довгим або коротким. Нарешті, яєчник - це місце, де виявляється одна або кілька яйцеклітин і є найбільш розширеною частиною маточки. Яєчник може стати частиною або всіма плодами.

- Як відбувається запилення?

Коли пилкове зерно досягає стигми, воно «проростає», утворюючи довгу структуру, відому як пилкову трубку. Пилкова трубка росте вниз через стиль, тобто росте в напрямку до яєчника.

Багато механізмів розпізнавання та сигналізації беруть участь у спрямованості росту пилкової трубки до яєчника, і, як у випадку з багатьма тваринами, не всі пилкові трубки, які проростають і ростуть таким же чином, дістаються до яєчника і просуваються до запліднення.

Коли пилкова трубка проникає в жіночий гаметофіт (яєчник), сперматозоїд, що міститься в пилковому зерні, запліднює яєчну клітину. Незабаром, завдяки процесу запліднення і після злиття ядер обох клітин, утворюється зигота.

Ця зигота, як вона розвивається в ембріоні, - це те, що згодом становитиме насіння, яке є найважливішим органом розповсюдження рослин із статевим розмноженням.

Крім сперматозоїдів, які досягають запліднення яйцеклітини, ще одна сперматозоїд, що міститься в тому ж пилковому зерні, зливається з двома або більше ядрами, отриманими з жіночої гаметофіти; цей процес відомий як подвійне запліднення.

Вищезгадане злиття утворює "поліплоїдне ендоспермічне ядро", яке буде відповідати за вироблення ендосперму (харчового матеріалу), з якого ембріон живитиметься в насінні під час свого розвитку та під час проростання.

Типи

Запилення можна класифікувати як "самозапилення" та "перехресне запилення" залежно від того, звідки беруться пилкові зерна, або як "біотичне" та "абіотичне" того, хто транспортує пилкові зерна (запилюючий агент).

- Самозапилення

Є види рослин, у яких на одному стеблі є жіночі та чоловічі квіти, але є й такі, що мають двостатеві квіти, тобто вони є одночасно і в одній квітці, як чоловічі, так і жіночі гаметофіти (андроецій та гіноеціум). ).

Деякі автори вважають, що запилення, яке відбувається між одностатевими квітками однієї рослини, є "міжфлоральним запиленням", тоді як те, що відбувається між репродуктивними структурами тієї ж квітки, є "внутрішньофлоральним запиленням".

Хоча це дозволяє розмножувати особин, що розмножуються, самозапилення означає, що статеві клітини, що зливаються, генетично ідентичні, так що рослини, які вийдуть з отриманих насіння, будуть своєрідними «клонами» материнських рослин.

- перехресне запилення

На відміну від процесу самозапилення, перехресне запилення передбачає обмін пилку між квітками (одностатевими або двостатевими) різних рослин. Іншими словами, цей процес передбачає перенесення зерна пилку з пильниці однієї квітки до стигми іншої, на іншій рослині.

Оскільки генетичний матеріал, який обмінюється під час перехресного запилення, походить від генетично різних батьків, насіння, яке буде вироблено після завершення процесу запліднення, дасть походження різним рослинам, генетично та фенотипічно кажучи.

- Біотичне та абіотичне запилення

Залежно від вектора, який опосередковує перенесення пилкового зерна від пильниць однієї квітки до стигми іншої (або тієї ж), запилення можна класифікувати як біотичне та абіотичне

Біотичне запилення

Цей тип запилення, мабуть, є найбільш репрезентативним і важливим з усіх. Це пов'язано з участю тварини, зазвичай комахи, в перенесенні пилкових зерен з одного місця в інше.

Хоча понад 50% запилення здійснюють багато комах та членистоногих різних видів, хребетні тварини, такі як птахи та кажани, відіграють важливу роль у цьому процесі.

Біотичне запилення може сприяти як перехресне запилення, так і самозапилення, а рослини можуть бути специфічними або загальнолюдськими щодо типу тварин, що їх запилюють.

Однак запилювачі не беруть участі у сексуальному відтворенні рослин «ad honorem», оскільки їх приваблюють квіткові споруди або за своїми видимими ознаками, або за елементами нагороди, які вони отримують (їжа, укриття тощо). .).

Співвідношення рослина-запилювач означає важливу взаємодію, яка формує еволюцію квіткової структури одночасно із тваринами, які їх запилюють. З цієї причини не дивно отримати квіти, спеціально адаптовані під структури ваших відвідувачів.

Абіотичне запилення

Абіотичне запилення - це те, що відбувається завдяки участі "неживих" утворень, таких як вітер та вода. Перший відомий як анемофільне запилення, а другий - гідрофільний.

Фотографія рослини та його пилку (Джерело: pixabay.com)

Рослини, які запилюються водою, обмежені (як це логічно) водними середовищами і часто представляють квіти дуже специфічними структурами, щоб забезпечити як вивільнення, так і отримання статевих клітин.

Важливе значення для навколишнього середовища

Запилення є важливим процесом життєвого циклу багатьох покритонасінних. Оскільки без запилення запліднення не відбувається і без останнього, насіння не виробляється, запилення є життєво важливим не тільки для рослин, але і для багатьох тварин, які харчуються ними.

Сам процес дуже важливий для підтримання генетичної мінливості видів рослин, що має важливе значення для появи адаптивних механізмів проти різних факторів навколишнього середовища, таких як зміна клімату, наявність збудників хвороб тощо.

Це також важливий процес для світового сільськогосподарського виробництва, це з антропоцентричної точки зору.

Список літератури

1. Faegri, K., & van der Pijl, L. (1979). Принципи екології забруднення (3-е видання). Пергамоновий прес.
2. Генріх, Б., і Ворон, PH (1972). Енергетика та екологія забруднення. Наука, 176 (4035), 597-602.
3. Наборс, М. (2004). Вступ до ботаніки (1-е видання). Пірсон освіта.
4. Picó, F., Rodrigo, A., & Retana, J. (2008). Демографія рослин. Динаміка населення, 2811–2817.
5. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Біологія (5-е видання). Філадельфія, Пенсильванія: Видавництво коледжу Сондерса.