Rośliny nasienne - rozmnażanie

ROZMNAŻANIE ROŚLIN NASIENNYCH

Gromada: Nasienne
Podgromada: Nagonasienne
Podgromada: Okrytonasienne

Rośliny nasienne, podobnie jak mszaki i paprotniki, również przechodzą przemianę pokoleń, przy czym gametofit ich uległ jeszcze dalszej redukcji - stał się rośliną mikroskopijnie małą, zatracił zupełnie samodzielność i odżywiany jest prze otaczający go sporofit. Proces zapłodnienia przestał być uzależniony od środowiska wodnego, gdyż przenoszone są nie gamety, lecz mikrospory (ziarna pyłku) i to z reguły przez wiatr lub zwierzęta latające.

Okrytonasienne są największą grupą w świecie roślin; liczą ponad ćwierć miliona gatunków.

Już w nazwie okrytonasienne, lub inaczej okrytozalążkowe, wyrażona jest zasadnicza cecha tych roślin - ich zalążki są okryte, otoczone zrośniętymi owocolistkami i niedostępne bezpośrednio dla ziaren pyłku.

Kwiaty okrytonasiennych służą do rozmnażania płciowego i są najczęściej obupłciowe, tzn. na jednej osi kwiatowej umieszczone są pręciki i owocolistki (zrośnięte w słupki). Niektóre rośliny mimo to wytwarzają kwiaty jednopłciowe.

Kwiat roślin okrytozalążkowych składa się z męskich - pręcików i żeńskich - słupka, otoczonych zwykle płatkami korony i działkami kielicha.

Pręcik zbudowany jest z woreczków pyłkowych umieszczonych na szczycie długiej nitki pręcika. Woreczki są wypełnione ziarnami pyłku. W ziarnach pyłku znajdują się męskie komórki płciowe.

Słupek składa się z trzech wyraźnie wyodrębnionych części: znamienia, szyjki oraz zalążni. Zalążnia otacza jeden lub większą liczbę zalążków, wewnątrz których znajdują się żeńskie komórki płciowe, czyli komórki jajowe.

Zapłodnienie następuje wówczas, gdy znajdująca się w ziarnie pyłku męska komórka płciowa połączy się z komórką jajową. Jednak przedtem ziarno pyłku musi dotrzeć do słupka, a dokładniej mówiąc do jego górnej części, to jest znamienia. Przenoszenie pyłku na znamię słupka nazywamy zapyleniem i u roślin kwiatowych odbywa się ono najczęściej na dwa sposoby - przez wiatr i zwierzęta (przede wszystkim owady). Zapylenie może także odbywać się za pośrednictwem wody.

Kwiaty roślin wiatropylnych nie muszą przywabiać żadnych zwierząt; są więc małe, pozbawione atrakcyjnych kolorów, zapachów i nektaru. Kwiaty wiatropylne mają często znamiona duże, pocięte lub piórkowate i łatwo dostępne, gdyż okwiatu zazwyczaj nie ma lub jest bardzo silnie zredukowany. Kiedy ziarno pyłku znajdzie się na znamieniu słupka, wytwarza łagiewkę pyłkową, która wrasta w głąb słupka. Przez łagiewkę męskie jądro komórkowe dociera do komórki jajowej i łączy się z nią, tworząc zygotę, z której potem rozwinie się zarodek.

Przenoszenie ziaren pyłku odbywa się także przez zwierzęta latające. Uczestniczą w nim przede wszystkim owady, a w krajach tropikalnych także ptaki.

Kwiaty roślin owadopylnych są zbudowane tak, aby zachęcić owady do wejścia do ich wnętrza. Płatki korony są zwykle duże, kolorowe i pachnące, a wewnątrz kwiatów znajdują się miodniki wypełnione słodkim nektarem - atrakcyjnym pożywieniem dla owadów.

Miodniki najczęściej ukryte są w głębi kwiatu, a woreczki pyłkowe i znamię słupka są umieszczone w taki sposób, żeby owad, który sięga po nektar, ocierał się o nie, zabierał na sobie z kwiatu ziarna pyłku i dostarczał je wprost na znamiona innych pyłków. Ilość pyłku wytwarzana przez rośliny owadopylne jest niewielka, za to poszczególne jego ziarna są duże, szorstkie i lepkie, dzięki czemu dobrze przylegają do ciała owada.

Ziarna zaopatrzone są w substancje odżywcze: białka, węglowodany i tłuszcze. Pyłek jest więc czynnikiem wabiącym; jest poszukiwany także jako pożywienie i częściowo zjadany, ale pewna ilość pyłku zawsze zostanie przeniesiona na znamiona. Kwiaty owadopylne wykazują niejednokrotnie w swej budowie ścisłą specjalizację i są zapylane tylko przez pewną grupę owadów. Tak np. kwiaty zapylane przez muchy wydają woń padliny.

Zapylenie polega na dotarciu ziarna pyłku do znamienia słupka. Zapłodnienie polega na zespoleniu komórki jajowej z męskim jądrem komórkowym, które dociera do niej, wędrując wewnątrz łagiewki pyłkowej przez cały słupek.

Po zapłodnieniu rośliny okrytonasiennej, zalążek, zwierający w sobie zapłodnioną komórkę jajową, przekształca się w nasienie, a otaczająca go zalążnia w owoc, który jest z kolei przekształconą częścią kwiatu. Owoc jest więc częścią rośliny zawierającą nasiona.

Owoce i nasiona są przystosowane do rozsiewania. Rozmnażanie się rośliny jest uwieńczone sukcesem wówczas, gdy z jej nasion wykiełkują siewki, a siewki rozwiną się w dorosłe rośliny. Gdyby wszystkie nasiona musiały kiełkować w bezpośrednim kontakcie macierzystej rośliny, niewiele z nich miałoby szansę na sukces. Dlatego owoce mają różne przystosowania do rozsiewania.

Dzięki odpowiednim przystosowaniom nasiona rośli rozsiewają nasiona na znacznych obszarach.

Rośliny okrytozalążkowe rozmnażają się także bezpłciowo. W większości wypadków w rozmnażaniu bezpłciowym roślin biorą udział zmodyfikowane pędy: rozłogi, kłącza, bulwy i cebule.

Rozłogi są płożącymi się po ziemi pędami, na których powstają pączki i korzenie. Kiedy rozłóg zostanie przerwany, młoda ukorzeniona roślina rozpoczyna samodzielne życie. Przykładem rośliny wytwarzającej rozłogi jest truskawka.

Zmodyfikowanymi podziemnymi pędami są kłącza, które często tworzą rozgałęzienia. Z czasem, kiedy starsza część kłącza obumiera, młode rozgałęzienia usamodzielniają się i tworzą nowe rośliny. W naszych warunkach klimatycznych kłącza są zgrubiałe i mięsiste, przystosowane do magazynowania substancji pokarmowych na okres zimy. Przykładem rośliny wytwarzającej kłącza jest kosaciec.

Silnie zgrubiałymi, skróconymi pędami przystosowanymi do magazynowania substancji pokarmowych są bulwy, które biorą również udział w rozmnażaniu bezpłciowym. Dobrze znanym przykładem są bulwy ziemniaka. Na ich powierzchni występują zagłębienia zawierające pączki. Zagłębienia te są popularnie zwane „oczkami”. Każda część bulwy ziemniaka z „oczkami” może dać początek nowej roślinie.

Pędami podziemnymi, które służą do rozmnażania bezpłciowego, są także cebule. Główną część cebuli stanowią zmodyfikowane, mięsiste liście. U nasady liści występują niekiedy pąki boczne, z których mogą rozwinąć się nowe cebule.

Okrytonasienne są w świecie roślin grupą panującą, kształtującą krajobraz roślinny i wywierającą decydujący wpływ na biosferę. Okrytonasienne są przy tym najmłodszą grupą roślin, ale równocześnie najlepiej przystosowaną do warunków otoczenia, co pozwoliło jej na tę właśnie dominującą rolę.

W odróżnieniu od roślin okrytozalążkowych, rośliny nagonasienne mają łodygi zdrewniałe, przy czym w drewnie prawie wyłącznie występują cewki. Wskutek działalności tkanki twórczej następuje przyrost na grubość. Liście są zwykle grube, długotrwałe, często w postaci igieł lub łusek. Kwiaty są jednopłciowe, przy czym zachodzi niekiedy zjawisko dwupienności.

Kwiaty męskie mają postać szyszek (lub kotek) i złożone są z licznych pręcików. Pręciki są łuskowate i od spodu opatrzone licznymi (u form pierwotnych) lub dwoma (np. u sosny) woreczkami pyłkowymi. Ziarno pyłku, czyli mikrospora, opuszczając woreczek pyłkowy, czyli mikrosporangium, jest już tworem kilku komórkowym i w tym stanie odpowiada przedroślu męskiemu. W skład jego wchodzą: wielka komórka wegetatywna, zwana również łagiewkową oraz mniejsza od niej komórka generatywna, będąca zredukowaną pleminią; dwie inne drobne komórki z czasem degenerują. Ziarno pyłku przeniesione na zalążek rozwija się dalej w okienku. Jego komórka wegetatywna (łagiewkowa) wyrasta w łagiewkę, a komórka generatywna dzieli się i tworzy dwie gamety męskie, które, z nielicznymi wyjątkami są nieruchome. Gamety przechodzą do łagiewki, a ta kieruje je do rodni znajdującej się w przedroślu żeńskim.

Głównym elementem kwiatów żeńskich są owocolistki, czyli makrosporofile. U bardziej prymitywnych nagonasiennych, jak np. u niektórych sagowców są one podobne do liści płonnych, a zalążki osadzone są w ich dolnej części; same owocolistki przy tym bywają zebrane w postaci luźnego pióropusza na szczycie łodygi. U innych sagowców owocolistki dźwigające tylko po dwa zalążki zebrane są w szyszkowate kwiaty.

U roślin iglastych kwiaty żeńskie są bardzo zredukowane (łuski nasienne).

Wyrastają z kątów przysadek (łusek wspierających) i umieszczone są na jednej wspólnej osi, tworząc szyszkokształtny kwiatostan. Zalążki na owocolistkach nie są niczym okryte i i bezpośrednio dostępne dla ziaren pyłku. Wnętrze zalążka wypełnia wielokomórkowy ośrodek, w którym, w sposób już poprzednio opisany, powstaje mikrospora. Przechodzi ona wielokrotne podziały i tworzy przedrośle żeńskie, zwane bielem pierwotnym, w którym, w pobliżu okienka wykształcają się dwie rodnie.

Jedna z dostarczonych przez łagiewkę gamet wnika do rodni i zespala się z komórką jajową, w wyniku czego powstaje zygota. Liczne jej podziały prowadzą do uformowania się zarodka (młodego sporofitu). Równocześnie rozrasta się bielmo pierwotne gromadząc materiały zapasowe, osłonka zaś twardnieje i przekształca się w łupinę - powstaje nasienie.
Rośliny nagonasienne są zwykle pozbawione okrywy kwiatowej i z reguły zapylane przez wiatr.

Kwiaty roślin okryto- i nagonasiennych zapylanych przez wiatr produkują dużą ilość pyłku o ziarnach drobnych, lekkich, gładkich i suchych, aby mogły łatwo unosić się na wietrze. Niepozorne kwiaty zebrane są najczęściej w kwiatostany zwisające o osi wiotkiej, poruszające się przy podmuchach wiatru, który wytrząsa z nich pyłek.