Введение

Цветок является органом полового размножения, а тычинки и пестик - важнейшие его части.

Для того, чтобы образовались плоды и семена, должно произойти опыление, а затем - оплодотворение. Опыление - это перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Цветковые растения в процессе длительной эволюции выработали различные приспособления для того, чтобы опыление происходило более эффективно. Существуют несколько видов опыления. При самоопылении пыльца с тычинок переносится на рыльце пестика этого же цветка. Горох, пшеница, картофель - это самоопыляемые растения.

При перекрестном опылении происходит перенос пыльцы с тычинок одного цветка на рыльца пестиков других цветков. Большинство растений в природе опыляются перекрестно.

Глава 1. Размножение цветковых растений

У цветковых растений мужские гаметы (спермин) очень мелкие, женские (яйцеклетки) гораздо крупнее.

Формирование пыльцевых зерен и зародышевого мешка. В пыльниках тычинки происходит деление клетки, в результате которого образуются пыльцевые зерна. Каждое пыльцевое зерно покрытосеменных растений состоит из вегетативной и генеративной клеток. Пыльцевое зерно покрыто двумя оболочками. Наружная оболочка, как правило, неровная, с шипиками, бородавочками, выростами в виде сеточки. Это помогает пыльцевым зернам удерживаться на рыльце пестика. Пыльца растения, созревающая в пыльниках, к моменту распускания цветка состоит из множества пыльцевых зерен.

Одновременно с образованием пыльцы в семязачатке формируется зародышевый мешок.

Семязачатки развиваются на внутренних сторонах стенок завязи и, как все части растения, состоят из клеток. Число семязачатков в завязях разных растений различно. У пшеницы, ячменя, ржи, вишни завязь содержит только один семязачаток, у хлопчатника -- несколько десятков, а у мака их число достигает нескольких тысяч.

Каждый семязачаток одет покровом. На вершине семязачатка есть узкий канал -- пыльцевход. Он ведет к ткани, занимающей центральную часть семязачатка.

В этой ткани в результате деления клеток образуется зародышевый мешок. Напротив пыльцевхода в нем находится яйцеклетка, а центральную часть занимает крупная центральная клетка.

Оплодотворение у цветковых растений. Пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика и прикрепляется к нему благодаря особенностям строения оболочки, а также липким сахаристым выделениям рыльца, к которым пыльца прилипает. Пыльцевое зерно набухает и прорастает, превращаясь в длинную, очень тонкую пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка образуется в результате деления вегетативной клетки. Сначала эта трубка растет между клетками рыльца, затем -- столбика и наконец врастает в полость завязи.

Генеративная клетка пыльцевого зерна перемещается в пыльцевую трубку, делится и образует две мужские гаметы (спермии). Когда пыльцевая трубка через пыльцевход проникает внутрь зародышевого мешка, один из спермиев сливается с яйцеклеткой. Происходит оплодотворение, и образуется зигота.

Второй спермии сливается с ядром крупной центральной клетки зародышевого мешка. Таким образом, у цветковых растений при оплодотворении происходит два слияния: первый спермии сливается с яйцеклеткой, второй -- с крупной Центральной клеткой. Этот процесс открыл в 1898 г. русский ботаник, академик С. Г. Навашин и назвал его двойным оплодотворением. Двойное оплодотворение характерно только для Цветковых растений.

Образование семян и плодов. Образовавшаяся при слиянии гамет зигота делится на две клетки. Каждая из возникших при этом клеток снова делится и т. д. В результате многократных делений клеток развивается многоклеточный зародыш нового растения.

Центральная клетка тоже делится, образуя клетки эндосперма, в которых накапливаются запасы питательных веществ. Они необходимы для питания и развития зародыша.

Из покрова семязачатка развивается семенная кожура. После оплодотворения из семязачатка развивается семя, состоящее из кожуры, зародыша и запаса питательных веществ.

После оплодотворения к завязи притекают питательные вещества, и она постепенно превращается в спелый плод. Околоплодник, защищающий семена от неблагоприятных воздействий, развивается из стенок завязи. У некоторых растений в образовании плода принимают участие и другие части цветка.

Опыление. Для того чтобы произошло оплодотворение, необходимо, чтобы пыльца попала на рыльце пестика.

Процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика называют опылением. Различают два основных типа опыления: самоопыление и перекрестное опыление.

При самоопылении пыльца из тычинки попадает на рыльце пестика того же самого цветка. Так опыляются пшеница, рис, овес, ячмень, горох, фасоль, хлопчатник. Самоопыление у растений чаще всего происходит в еще не раскрывшемся цветке, т. е. в бутоне, когда цветок раскроется, оно уже закончено.

При самоопылении сливаются половые клетки, образовавшиеся на одном растении и, следовательно, имеющие одинаковые наследственные признаки. Вот почему потомство, образовавшееся в результате процесса самоопыления, очень похоже на родительское растение.

При перекрестном опылении пыльца с тычинок цветка одного растения переносится на рыльца пестиков цветка другого растения.

При перекрестном опылении происходит перекомбинация наследственных признаков отцовского и материнского организмов, и образовавшееся потомство может приобрести новые свойства, которых не было у родителей. Такое потомство более жизнеспособно.

В природе перекрестное опыление встречается значительно чаще, чем самоопыление. Более того, у растений выработались специальные приспособления, затрудняющие самоопыление или делающие его невозможным: тычинки и пестики. На одном цветке созревают не одновременно, тычинки бывают короче пестиков. Затруднено самоопыление у таких растений, как кукуруза, огурец, арбуз, орешник, потому что тычинки и пестики у них находятся в разных цветках.

Невозможно самоопыление у двудомных растений (тополь, ива). У них мужские и женские цветки расположены на разных растениях. Вы знаете, что у голосеменных растений пыльцу переносит ветер. У покрытосеменных ее могут переносить ветер, насекомые, птицы, вода.

В связи с этим у растений выработались особые признаки. В зависимости от способа переноса пыльцы среди перекрестноопыляемых растений выделяют насекомоопыляемые и ветроопыляемые.

Признаки насекомоопыляемых растений. Крупные одиночные цветки, собранные в соцветия мелкие цветки, яркая окраска лепестков или листочков простого околоцветника, наличие нектара и аромата -- признаки насекомоопыляемых растений. Крупная, липкая, шероховатая пыльца цветков таких растений хорошо прилипает к мохнатому телу насекомого. Цветки душистого табака раскрываются только с наступлением сумерек. Они сильно пахнут. Как они опыляются? К ночи аромат усиливается, и белые крупные цветки еще издали привлекают ночных бабочек.

Крупные, ярко окрашенные лепестки и обилие пыльцы в цветке -- хорошая приманка для многих насекомых. Перемазавшись в пыльце, они перелетают с одного растения на другое и переносят прилипшие к телу пылинки на рыльца пестиков соседних цветков.

Есть растения, цветки которых опыляются только определенными насекомыми. Например, львиный зев, клевер опыляются шмелями.

Во время цветения в сады Пчелы в поисках корма опыляют цветки плодовых -- и урожай плодов повышается.

Признаки ветроопыляемых растений. У растений, опыляемых ветром, не бывает ярких, крупных и душистых цветков. Невзрачные, обычно мелкие цветки, часто собранные в соцветия, перистые рыльца, пыльники на длинных свисающих нитях, очень мелкая, легкая, сухая пыльца -- все это приспособления к опылению ветром.

Ветроопыляемые растения чаще растут большими скоплениями, например заросли орешника, березовые рощи, дубравы.

Большинство деревьев, цветки которых опыляет ветер, цветет весной, до распускания листьев. Пыльца легко попадает на рыльца. При цветении орешника, березы и других ветроопыляемых деревьев и кустарников образуется очень много пыльцы. Но большая часть пыльцы на рыльца пестиков не попадает. Ветром опыляются тополь, ольха, дуб, береза, орешник, рожь, кукуруза и другие растения с невзрачными цветками.

Искусственное опыление. Человек иногда сознательно переносит пыльцу с тычинок на рыльца пестиков. Такое опыление называют искусственным. Его осуществляют с целью выведения новых сортов и повышения урожайности некоторых растений.

Переносят пыльцу чистой, сухой, мягкой кисточкой или кусочком резины, прикрепленным к проволоке. У некоторых растений цветки готовят к опылению заранее, пока они не распустились. Для этого осторожно открывают бутоны и удаляют из них тычинки, чтобы не произошло самоопыление.

Затем на бутоны надевают марлевые мешочки, чтобы ветер или насекомые случайно не занесли пыльцу на рыльца. Когда эти бутоны распустятся, на их рыльца наносят заблаговременно заготовленную пыльцу.

Подсолнечник -- перекрестноопыляемое растение. Его опыляют насекомые. В холодную погоду насекомых мало, тогда подсолнечник опыляют искусственно. Человек проходит вдоль рядов растений и варежкой из мягкой материи переносит пыльцу с одного соцветия корзинки на другое.

При искусственном опылении кукурузы пыльцу собирают, стряхивая ее с метелки в воронку из плотной бумаги. Затем собранную пыльцу наносят на рыльца пестичных цветков.

Глава 2. Методические разработки по теме «Размножение цветковых растений»

Урок 1. Размножение, его формы

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование: муляжи шляпочных грибов, таблицы: «Водоросли», «Простейшие животные», «Мхи»; рисунки на с. 122-123 учебника, фланелеграф (или магнитная доска).

Ход урока

Способность к размножению - важное свойство всех живых организмов: размножаются растения, животные, грибы, бактерии. Благодаря размножению не прерывается нить жизни.

Все формы размножения можно объединить в два основных типа: бесполое и половое.

(Начинаем составлять схему «Способы размножения организмов» на фланелеграфе или магнитной доске.)

При бесполом размножении потомство образует одна особь. Дочерние организмы, возникающие из материнского, являются точной его копией. Таким способом размножаются бактерии, простейшие, грибы, многие растения, низшие животные. Но большинство живых организмов, обитающих на Земле, размножаются как бесполым, так и половым способом или исключительно половым. При половом размножении происходит слияние двух половых клеток - оплодотворение, а потомство несет в себе смешанные признаки родителей.

(Учитель продолжает составление схемы.)

Сегодня мы познакомимся с бесполым размножением живых организмов. Сейчас вам предстоит самостоятельная работа в группах.

(Класс разбивается на несколько групп, каждая получает задание: прочитав текст учебника и рассмотрев рисунки на с. 122-123, изучить особенности бесполого размножения одного из следующих организмов: эвглены зеленой, гидры, мха, гриба, бодяка полевого, и сообща составить рассказ или сказку на эту тему. Потом один человек из группы зачитывает этот рассказ классу.)

После выступления представителя каждой группы учитель дополняет и обобщает его рассказ и продолжает заполнение схемы «Способы размножения».

Формы бесполого размножения разнообразны: это и деление клеток, как у амебы, эвглены, инфузории туфельки; и почкование у гидры или дрожжевых грибов; и спорообразование у мхов, папоротников, шляпочных грибов;² и различные способы вегетативного размножения у растений.

Преимущества бесполого размножения в его простоте и эффективности: не нужен партнер - потомство может оставить любая особь, а полезные для организма признаки передаются из поколения в поколение.

Закрепление - самостоятельная работа в рабочих тетрадях (с. 35, задания 92, 93). Проверяется фронтально.

Домашнее задание - §18 (с.122-123 учебника); в рабочей тетради выполнить задания 91, 94.

Урок 2. Половое размножение животных

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: таблицы «Внутреннее строение...» дождевого червя, гидры, рыбы, насекомого, птицы, млекопитающего; рисунки учебника на с. 128, 131, изображения детенышей млекопитающих, влажные препараты «Развитие зародышей позвоночных», документальный фильм «Размножение и развитие млекопитающих», модель «Строение яйца птицы».

Ход урока

Для закрепления и проверки знаний проводится работа с кодоскопом с использованием кодопленок, изготовленных учащимися по материалам предыдущего урока. Устанавливая последовательно разные кодопленки, учитель задает вопросы классу: «Какой вид вегетативного размножения представлен здесь?», «Какие растения человек размножает таким способом?», «Какие растения размножаются таким способом в природе?» Так же работаем с тестами «Какие утверждения верны?», «Выбери правильный ответ» (с. 126 учебника).

Тест «Какие утверждения верны?»

1. Размножение - характерное свойство всех живых организмов. 2. Цветок - вегетативный орган. 3. При бесполом размножении образуются половые клетки. 4. Почкование - способ бесполого размножения. 5. При бесполом размножении образуются одинаковые дочерние особи. 6. Дрожжи размножаются делением клеток. 7. Споры - это специальные образования для бесполого размножения, состоящие из нескольких клеток. 8. Спорами размножаются только мхи и грибы. 9. Вегетативное размножение - это размножение растений частями или вегетативными органами.

«Выбери правильный ответ»

1. В бесполом размножении участвует:

а) 1 особь; б) 2 особи.

2. Почкование - это:

а) половой способ размножения; б) бесполый способ размножения.

3. Вегетативное размножение - это:

а) половое размножение; б) размножение спорами; в) размножение вегетативными органами растений.

В ходе беседы вспоминаем, какие системы органов есть у животных (используются таблицы), какое значение имеет каждая система, для чего служит система органов размножения?

Далее учитель обобщает и объясняет сущность полового размножения животных.

Животные размножаются преимущественно половым способом. В их организмах вырабатываются половые клетки, которые называются гаметами. (Новые термины записываются на доске.) В половом размножении участвуют две гаметы - мужская (сперматозоид) и женская (яйцеклетка).

Далее в процессе беседы и изучения рисунков на с. 128 учебника разбираем особенности строения мужских и женских гамет. Животных, в организме которых вырабатывается только один тип гамет, называют раздельнополыми. У них в половом размножении обязательно должны принимать участие две особи - самец и самка. В ряде случаев самки и самцы одного вида отличаются друг от друга и внешне. (Возможные примеры: рыбы - меченосцы, гуппи; птицы - куры, тетерева; звери - львы, олени.) Но встречаются и животные, у которых в одном организме образуются как мужские, так и женские гаметы. Их называют гермафродитами. К ним относятся, например, плоские и кольчатые черви, ряд моллюсков, некоторые виды рыб.

Для развития будущего организма женские и мужские гаметы должны встретиться и слиться друг с другом. Этот процесс называется оплодотворением, а оплодотворенная яйцеклетка - зиготой. Наиболее просто происходит оплодотворение у водных организмов. Особи противоположного пола выделяют гаметы в воду, где те находят друг друга и сливаются. Это наружное оплодотворение. Для повышения вероятности встречи гамет эти организмы вырабатывают их в очень большом количестве. Например, луна-рыба мечет до 300 млн икринок. Наружное оплодотворение характерно для гидры, для многих рыб, лягушек.

Более прогрессивный способ - внутреннее оплодотворение, при котором слияние гамет происходит в теле материнской особи. Вероятность встречи гамет при внутреннем оплодотворении увеличивается, поэтому такие организмы вырабатывают значительно меньше яйцеклеток, с большим запасом питательных веществ. Такой способ размножения характерен для насекомых, ящериц, змей, птиц, зверей.

Затем учащиеся самостоятельно читают текст учебника на с. 130 - о сложных формах поведения животных перед спариванием и рассматривают приведенные в учебнике рисунки. После этого отдельные ученики комментируют рисунки и рассказывают о своих наблюдениях в природе: как происходит «ухаживание» и образование пар у птиц и млекопитающих.

После оплодотворения из зиготы развивается зародыш. Он питается запасными питательными веществами, которые находятся в яйцеклетке, а затем переходит к самостоятельному образу жизни.

Закрепление - выполнение заданий 96, 98,100 в Рабочей тетради на с. 37. Фронтальная проверка выполненной работы.

Домашнее задание - §19 учебника, устно ответить на вопросы под рубрикой «Проверь свои знания» на с. 133 Рабочей тетради.

«Проверь свои знания»

1. Какое значение имеет размножение для животных? 2. Чем половое размножение отличается от бесполого? 3. Почему половое размножение - наиболее распространенный способ размножения живых организмов? 4. Как называются половые клетки? 5. Где образуются половые клетки? 6. Чем яйцеклетки отличаются от сперматозоидов и почему? 7. Какие животные называются раздельнополыми? 8. Кто такие гермафродиты? 9. В чем состоит сущность партеногенеза? 10. Какие животные способны к партеногенезу? 11. Что такое оплодотворение? 12. Для каких животных характерно наружное оплодотворение?

Урок 3. Половое размножение растений

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: гербарные экземпляры растений; модель «Цветок картофеля»; таблицы «Строение цветка», «Оплодотворение у цветковых растений»; плакаты «Строение цветка», кодоскоп.

Ход урока

Проверка знаний, полученных на предыдущем уроке:

- фронтальный опрос по вопросам рубрики «Проверьте свои знания» на с. 133 учебника;

- несколько учеников получают индивидуальные задания - письменно дать определения терминам, приведенным на с. 133 учебника; - самостоятельная работа по заданиям рубрики «Выбери правильный ответ».

«Выбери правильный ответ»

1. Половой способ размножения встречается только у:

а) растений; б) всех живых организмов; в) многоклеточных живых организмов.

2. К гермафродитам относятся:

а) дождевой червь; б) амеба; в) заяц-беляк

3. Наружное оплодотворение происходит у:

а) птиц, млекопитающих; б) рыб, земноводных; в) пресмыкающихся.

Растениям, как и животным, присущи обе формы размножения: бесполое и половое. Сегодня вы познакомитесь с тем, как растения разных систематических групп размножаются половым путем. Вопрос классу: В чем суть полового размножения? (В слиянии двух половых клеток.) Этот процесс характерен и для полового размножения растений.

С особенностями полового размножения водорослей, мхов и папоротникообразных знакомимся в ходе самостоятельной работы. Ученики по рядам получают задание - прочитать соответствующий текст учебника (с. 134-135), ознакомиться с рисунками и рассказать одноклассникам о половом размножении:

- водоросли хламидомонады (1-й ряд); - водоросли спирогиры (2-й ряд); - мхов (3-й ряд).

Далее проводим беседу с учащимися по следующим вопросам: Что такое чередование поколений? Какие растения размножаются с чередованием поколений? Как оно происходит у растений разных групп? Что общего в размножении мхов, водорослей, папоротников? (Происходит слияние двух клеток - оплодотворение, образуется зигота, которая прорастает и дает начало новому растению; для оплодотворения необходима вода.)

При переходе к вопросу о половом размножении покрытосеменных растений, для актуализации знаний учащихся о строении цветка, проводим беседу по вопросам: Какие растения называются цветковыми? Какое строение имеет цветок? Назовите главные части цветка; почему они являются главными? Какое строение имеет тычинка, пестик?

Таким образом, цветок является органом полового размножения, а тычинки и пестик - важнейшие его части.

Для того, чтобы образовались плоды и семена, должно произойти опыление, а затем - оплодотворение. Опыление - это перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Цветковые растения в процессе длительной эволюции выработали различные приспособления для того, чтобы опыление происходило более эффективно. Существуют несколько видов опыления. При самоопылении пыльца с тычинок переносится на рыльце пестика этого же цветка. Горох, пшеница, картофель - это самоопыляемые растения.

При перекрестном опылении происходит перенос пыльцы с тычинок одного цветка на рыльца пестиков других цветков. Большинство растений в природе опыляются перекрестно. У них для этого есть характерные приспособления, о которых вам расскажут ученики, заранее подготовившие сообщения.

Темы сообщений (по книге Г.А. Денисовой «Удивительный мир растений»):

- «Особенности насекомоопыляемых растений»; - «Особенности ветроопыляемых растений»; - «Особенности строения пыльцы и рыльца пестика у перекрестноопыляемых растений».

Далее следует рассказ учителя о прорастании пыльцевой трубки, строении зародышевого мешка, процессе двойного оплодотворения, развитии зиготы, образовании зародыша, семени и плода.

(Демонстрация таблицы, кодотранспаранта, разбор рисунка в учебнике на с.134-135.)

Закрепление - беседа по вопросам учебника на с. 138 под рубрикой «Подумайте».

«Подумайте»

1. Чем оплодотворение у цветковых растений отличается от подобного процесса у других организмов?

2. Каково биологическое значение двойного оплодотворения?

Домашнее задание - §20 учебника; в рабочей тетради выполнить задания 101-103.

Урок 4. Вегетативное размножение растений

Тип урока: комбинированный урок-практикум.

Оборудование: комнатные растения (традесканция, герань, бегония, узамбарская фиалка, сансевьера, аспидистра), луковичные растения, цветочные горшки, скальпель, почва, песок, дренаж, сосуд с водой, древесный уголь, таблица «Вегетативное размножение растений», кодоскоп.

Ход урока

Проверка знаний, полученных на предыдущих уроках: вопросы 1-9 на с.127 учебника (фронтально);

«Проверь свои знания»

1. Какова биологическая роль разножения? 2. В чем сущность бесполого размножения? 3. Какие виды бесполого размножения вы знаете? 4. Как происходит бесполое размножение у простейших? 5. Что такое почкование? 6. Какие организмы размножаются почкованием? 7. Встречается ли почкование у растений? 8. Что такое спора? 9. Какие организмы размножаются спорами?

Проверка выполнения домашнего задания, выполнение заданий 91, 94 в Рабочих тетрадях (взаимопроверка соседей по парте).

Составление на доске по памяти схемы «Способы размножения организмов» (один из учеников).

Вегетативное размножение широко распространено среди растений. Мы часто видим заросли папоротника, ивы, ландыша, крапивы и других растений. Новые особи образуются из надземных или подземных частей материнского организма. Подобным образом размножаются и многие культурные растения. Способов вегетативного размножения много, с некоторыми из них вы сегодня познакомитесь и, надеюсь, в будущем будете использовать их у себя в огороде, в саду или дома.

Сегодня на уроке мне будут помогать ученики, которые уже освоили на кружковых занятиях методику вегетативного размножения и правила посадки растений.

Практическая работа «Размножение комнатных растений»

К демонстрационному столу выходят 2-3 ученика и рассказывают о последовательности операций подготовки горшков - с демонстрацией.

Необходимо взять глиняный горшок с отверстием в дне, предварительно вымытый горячей водой с мылом или прокипяченный с содой, хорошо его промыть (можно в растворе марганцовки). Чтобы к корням растения поступал воздух, на дно надо положить дренаж (керамзит или черепки), на дренаж - немного почвы, которую надо полить отстоянной водой комнатной температуры. Таким образом, горшки подготовлены для посадки растений.

Далее заранее подготовившиеся ученики работают в парах. Один демонстрирует самостоятельно изготовленную кодопленку и комментирует ее, а другой в это время выполняет практическую часть.

Урок 5. Размножение цветковых растений (с элементами истории)

Исида и Гор

На протяжении многих веков самой непостижимой тайной природы считалось зачатие новой жизни. Богиня Изида в Древнем Египте была олицетворением той загадочной силы плодородия, которая наделяла растения спелым зерном, а любящих и любимых женщин - радостями материнства. Но хотя вопрос о зачатии новой жизни как в мире растений, так и в мире животных окутывала одна и та же «божественная тайна», условия совершения этого зачатия и самый акт размножения у животных и растений представлялись людям совершенно различными. Половое размножение, осуществляемое в соединении двух особей разного пола, считалось особенностью, присущей только человеку и миру животных, которые обладают необходимой для этого подвижностью и способностью к чувствованию. Что же касается растений, то у них передовые умы Древнего мира в лице Аристотеля отрицали наличие разделения полов и родового способа размножения. Аристотель говорил, что «у растений, лишенных способности двигаться и отыскивать особей другого пола, самое разделение полов и совершение полового акта невозможно, так же как невозможно оно у некоторых морских животных, ведущих неподвижный образ жизни».

Но наряду с этим категорическим утверждением высшего естественно-научного авторитета Древнего мира у других авторов мы встречаем отголоски живой человеческой практики, приводившей простых земледельцев к другому заключению. Геродот в своих записях упоминает о том, что вавилоняне были убеждены в существовании двух форм финиковых пальм - мужской и женской. Он говорит и об обычае привязывать к соцветиям плодоносящих пальм соцветия других, хотя и цветущих, но остающихся всегда бесплодными. То же предание повторяет в своих трудах и «отец ботаники» Теофраст, дополняя его своими собственными наблюдениями о существовании плодоносящих и бесплодных (хотя цветущих) экземпляров фисташки. На основании этих наблюдений Теофраст допускает возможность существования половых различий у некоторых растений. Натуралисты Древнего Рима подхватили это утверждение и, сопоставив его с мнением Аристотеля, развили своеобразные представления о существовании особого разделения растений по их общему облику на породы мужественно-сильные и женственно-слабые. Отголоски этих представлений мы можем найти даже в современной литературе: мужской и женский папоротники - эти два старые названия были сохранены в ботанической номенклатуре ее реформатором Линнеем. Именно в этом смысле (т.е. в смысле чисто габитуальных, а не половых различий) Плиний допускает возможность нахождения среди всех растений (не только деревьев, но и трав) особей мужского и женского облика. Но идея полового размножения у растений оставалась чуждой как древности, так и Средним векам.

Даже Чезальпино, знаменитый ботаник XVI в., цитируя указания древних о возможности существования женских и мужских экземпляров финиковой пальмы, не разделяет этого взгляда и говорит о половом размножении как об основном признаке, отличающем животный организм от растительного. «Различие (между растением и животным), - говорил он, - в том и состоит, что у животных зародыш берет дух извне, т.е. из мужского семени, а питание - от матери, у растений же как само вещество зародыша, так и оплодотворяющее начало происходит из одной и той же внутренней субстанции одного и того же растения».

В другом месте своего труда Чезальпино опять возвращается к этому вопросу: «У яйцеродных животных яйца, будучи лишены мужского семени, становятся бесплодными, они не будут иметь той чувственной души, которая присуща животным, если не соединятся предварительно с мужским элементом. Этот порядок отсутствует у растений, у которых каждый побег производит плод сам из себя».

И уж меньше всего, по-видимому, ученые тех времен могли предполагать наличие органов полового размножения в цветке. Чезальпино видит роль цветка в выполнении им защитной функции. «Цветы, - говорил он, - служат для укрытия и защиты созревающих плодов и семян, так как они сидят либо на верхушке созревающих семян (розы, яблони, груши) или же внизу, охватывая созревающее семя со всех сторон (миндаль, слива, оливковое дерево); немного времени спустя цветы опадают засохшими, потому что они питаются не каким-нибудь веществом, а тем самым, которое идет на питание семени. С поглощением избытка этого вещества развивающимся семенем цветы должны увянуть. Цветы доставляют рождающемуся плоду такую же пользу, какую листья дают нежным росткам молодых побегов...»

Опыление цветка

Описывая внутренние части цветка, Чезальпино отмечал, что столбики (пестики) находятся в центре круга из нескольких листочков (лепестков) и произрастают из верхней части плода. Назначение этих столбиков Чезальпино видит в том, что они являются отдушинами и отводными трубками, обеспечивающими дыхание развивающихся семян. Вокруг столбиков расположены пушинки (тычинки).

«Их происхождение, - полагал Чезальпино, - вероятно, подобно грибам, которые рождаются ночью из тления». Назначение их в цветке близ развивающегося семени Чезальпино видел в том, что «... они могут оттягивать часть влаги, отчего в завязи, остается более чистый сок, необходимый для развития семени».

Во второй половине XVII в. развитие капитализма и интенсивное освоение заокеанских колоний привело к необходимости хоть как-то разобраться в хаосе все новых и новых форм растительного сырья. Требовалась инвентаризация богатств растительного мира, новая научная классификация растений. Новые системы (система Турнефора во Франции, Джона Рея в Англии и др.) возникали одна за другой. Основывались эти системы на форме цветка. Но что же все-таки представляет собой цветок? Является ли он второстепенным органом, просто защитой для развивающегося плода, как думал Чезальпино, или органом основным, важнейшим для жизни растения, ответственным за процесс размножения, как об этом туманно и вскользь говорилось у Теофраста? Этот вопрос превратился в основную проблему во всем цикле наук о живой природе.

Знаменитый французский ботаник Турнефор (1656-1708), автор одной из первых систем классификации растений, основанных на форме цветка (1694), считал тычинки органами, выделяющими испражнения растений, а пыльцу - самими испражнениями.

Новый, экспериментальный подход к разрешению вопроса о биологической роли цветка мы находим в опытах Якова Бобарта, произведенных им в 1678 г. в Англии. Бобарт остановил свое внимание на одном из диких видов семейства гвоздичных, обычном на лугах Англии. Особенностью этого растения, обратившей на себя внимание Бобарта, было неодинаковое устройство его белых, сильно пахнущих по вечерам цветков. Обладая совершенно сходными лепестками, цветки разных экземпляров растения были неодинаковыми в строении срединной своей части. Одни экземпляры имели в середине цветка только тычинки, другие несли пять столбиков. Теперь это явление двудомности растений известно каждому школьнику, но в XVII в. оно только еще заинтересовало исследователей.

Бобарт, знакомый с творениями древних авторов, увидел в этом явлении аналогию двух форм цветения у пальмы, описанных Геродотом и Теофрастом, и заподозрил в замеченных им различиях половые признаки растения. Чтобы проверить свою догадку, в одном конце своего сада он посадил только экземпляры с пестичными цветами, а в другом, достаточно удаленном от первого, такие же самые пестичные экземпляры, но вперемежку с тычиночными. А чтобы предупредить возможность переноса на изолированно посаженные пестичные экземпляры пыльцы с дикорастущих растений ветром, повыдергивал все другие растения этого вида, росшие поблизости.

Спустя несколько недель Бобарт убедился, что изолированные пестичные экземпляры остались бесплодными, на них не завязалось ни одной коробочки с семенами. А ранее на рыльцах пестиков этих цветков не было никаких следов пыльцы. Зато там, где пестичные экземпляры были посажены вместе с тычиночными, на клейких рыльцах сначала можно было наблюдать оранжевую пыльцу, а потом растения дали обильный урожай семян. Из этого Бобарт сделал вывод, что в первом случае не было того оплодотворения мужской пыльцой, которое, по-видимому, необходимо для образования семян в пестике. Чтобы проверить свои выводы, он попробовал искусственно переносить пыльцу с мужских экземпляров на некоторые из изолированно посаженных женских. Только те экземпляры, которые подверглись этому искусственному опылению, и дали семена, остальные же по-прежнему остались бесплодными.

Бобарт, получивший в молодости прекрасное для своего времени образование в одном из английских университетов, не сделал, однако, науку своей профессией. Он жил в своем небольшом поместье, окруженный книгами и цветами, почти не выезжал в Лондон и только изредка принимал у себя старых школьных товарищей. Среди них был один из активных членов Лондонского королевского общества - сэр Миллингтон. Узнав о замечательном открытии своего друга, он поспешил сообщить о нем авторитетнейшему члену Лондонского королевского общества, исследователю микроскопического строения растений Неемии Грю. Тот живо заинтересовался этим открытием и в 1679 г. сделал о нем, со слов Миллингтона, доклад, где признал полную правильность выводов Бобарта о существовании полов у растений. Позже Грю рассказал об этом и на страницах своей «Анатомии растений», вышедшей в 1682 г.

В описываемое время в Англии разрабатывал систему классификации растений крупный ботаник Джон Рей. Узнав об опытах Бобарта и основываясь на данных собственных наблюдений, он развил учение, согласно которому одни растения обладают двуполыми, а другие - раздельнополыми цветами. Таким образом можно утверждать, что половая теория цветка зародилась в 80-х гг. XVII в. в Англии, а уже к концу этого столетия вполне окрепла и сформировалась.

Совершенно иную картину, однако, рисуют известные немецкие историки естествознания Ю.Сакс и Ф.Даннеман. Игнорируя не только опыты Бобарта и печатные высказывания Грю, но даже и капитальный труд Рея, основоположником учения о наличии пола у растений они считают Рудольфа Камерариуса из Тюбингена (1665-1721), начавшего свои исследования строения и половой функции цветка в 1690 г., т.е. на 12 лет позже Бобарта. Признавая заслуги Камерариуса, мы должны все же высказать большое сомнение в его приоритете в данном вопросе и в самостоятельности его подхода к разрешению проблемы. Совершенно невероятным кажется нам, чтобы профессору Тюбингенского университета, специально интересовавшемуся данным вопросом, не были бы известны высказывания Грю на страницах его знаменитой «Анатомии растений», чтобы совершенно ничего Камерариус не знал о специальном докладе по вопросу об открытии половой функции цветка, сделанном в центре научной мысли того времени - в Лондонском королевском обществе, и о нескольких предварительных работах Джона Рея, предшествовавших опубликованию им известной «Истории растений».

Однако оставим утверждение о приоритете Камерариуса на совести указанных историков естествознания и перейдем к изложению сущности его исследований. Осматривая в 1690 г. посадки в Тюбингенском ботаническом саду, Камерариус обратил внимание на странную форму плодоношения шелковицы, плоды единственного экземпляра которой не имели семян. Он объяснил это явление тем обстоятельством, что дерево это росло одиноко и вблизи не было другого, мужского, экземпляра этого растения. В своих записях он сравнил это бессемянное плодоношение шелковицы с появлением иногда у кур неоплодотворенных яиц-болтунов.

Правильность своего заключения он задумал проверить в 1691 г. в опыте, объектом которого избрал два дикорастущих женских экземпляра обычного двудомного растения пролески. Когда он изолировал их от соседних мужских экземпляров, оба растения не принесли семян. Менее удачны и противоречивы были его опыты с коноплей. После этого он перешел к опытам с клещевиной и кукурузой - однодомными растениями, имеющими раздельнополые цветы. Если он удалял у клещевины и маиса мужские цветы раньше, чем развились пыльцевые мешки, то никогда не получалось зрелых семян.

Следует отметить, что, констатировав в обоеполых цветках близкое соседство тычинок и пестиков, Камерариус ошибочно считал эти цветки самоопыляющимися. Его современник Сваммердам открыл гермафродитизм у улитки, и Камерариус упоминает об этом, отмечая что соединение мужских и женских органов, крайне редкое в животном царстве, типично для растений. В то же время он удивляется тому, что улитки не оплодотворяют себя самих, подобно тому как это происходит, по его мнению, у растений.

Учение о существовании у растений настоящих половых органов, заключенных в цветке, принимает целый ряд ученых того времени, и в числе их Лейбниц, Буркгард, Вальян и Линней. Правда, эти ученые очень мало внимания уделяли экспериментам, ограничиваясь в основном или наблюдением, или одним морфологическим изучением цветов. Их взгляды зачастую основывались на фантастическом толковании сущности полового акта у растений. Особенно отличался в фантазировании на эту тему красноречивый французский профессор Вальян. В своих лекциях он проводил весьма рискованные параллели между половым актом, совершающимся в цветке растений и половым актом человека, а тычинкам и пестику отводил роль органов совокупления. Лекции Вальяна, однако, имели большое научно-пропагандистское значение, создав учению о поле у растений широкую популярность.

Переломным моментом в истории развития половой теории цветка явились труды великого шведского естествоиспытателя Карла Линнея (1707-1778). Как известно, в основу своей ботанической классификации Линней положил количество тычинок и пестиков и их взаиморасположение в цветке. Само собой разумеется, что это потребовало от него предварительного весьма внимательного изучения строения цветка. Линнею мы обязаны точным установлением названий, относящихся к различным частям цветка, - этими названиями наука пользуется до настоящего времени. В тычинке Линней отмечает нить и пыльник, в пестике - завязь, столбик и рыльце. Эти основы ботанической терминологии были предложены им еще в 1736 г.

Схему функционального значения отдельных частей цветка Линней заимствовал у Вальяна и так же отождествлял органы цветка с половыми органами человека. Основательно переработав и дополнив эту схему своими собственными наблюдениями, он предложил ее в своем классическом труде «Философия ботаники» как основу так называемой половой системы растительного царства. А в 1759 г. Линней принял участие в объявленном Российской Академией наук конкурсе на тему о существовании пола у растений. Представленное им сочинение на латинском языке «Рассуждение о различном поле у растений Карла Линнея» было удостоено премии.

Вот что он писал: «Чашечка соответствует брачному ложу; венчик - брачному покрывалу; тычиночные нити - семявыносящим протокам; пыльники - мужским семенным железам, пыльца - мужскому семени; рыльце пестика соответствует наружным частям женских половых органов; столбик пестика - влагалищу, а завязь - яичнику; околоплодник -оплодотворенному яичнику, а семя растения - яйцу. Чашечка может быть также принята за аналог больших наружных губ или крайней плоти, а венчик может быть приравнен внутренним малым губам женских половых органов».

Размножение стеблевыми черенками (укореняются черенки герани, традесканции, бальзамина или других растений).

Учитель. Вы на даче нечаянно сломали куст смородины. Сорт хороший: крупная, сладкая ягода. Сломали ветки, потом их обрезали, а вечером сожгли. Правильно ли вы поступили? (Эти ветки можно было укоренить и таким образом размножить смородину.)

Размножение подземным побегом - корневищем (аспидистра, сансевьера).

Учитель. Ирисы - декоративные корневищные растения. Они цветут в мае-июне, а затем остаются только листья. Можно ли их срезать? Почему? А можно ли срезать злостные сорняки, например пырей? (Через листья происходит воздушное питание растений и образуются органические вещества для следующего года развития, поэтому листья ириса срезать нельзя, а сорняки необходимо удалять тщательно, чтобы не только листьев, но и корневищ не оставалось.)

Размножение подземным побегом - луковицей (гипеаструм, гемантус, зефирантес).

Учитель. У меня в доме живет мальчик, мой сосед. Он недавно увлекся комнатным цветоводством, и у него на подоконнике теперь стоят горшки с разными растениями. Недавно он ждал гостей к себе на день рождения и решил покрасить масляной краской все горшки, чтобы было красиво. За кисточкой он пришел ко мне. Как вы думаете, я одобрила его намерения? Почему? (Через масляную краску не проходит воздух, и корни от его недостатка могут погибнуть, а значит - погибнет все растение.)

Размножение надземными побегами - розетками листьев, усами (камнеломка, хлорофитум).

Учитель. Если посаженное растение накрыть банкой и напустить под нее табачный дым, то растение погибнет. В квартирах, где живут курильщики, плохо растут цветы. Это еще раз говорит о вреде никотина: он действует как яд не только на человека, но и на растения.

Размножение листовыми черенками (узамбарская фиалка, бегония, сансевьера, глоксиния).

Размножение прививкой.

Этот способ демонстрирует на двух сортах герани сам учитель и дает определения: привой, подвой.

Окулировка: 1 - на подвое и привое делают косой срез; 2 - места среза соединяют так, чтобы они внизу точно состыковались; 3 - место прививки тщательно обвязывают

Привой с несколькими листьями срезается с однолетнего побега герани косо, в один прием, острым чистым скальпелем или лезвием. В качестве подвоя подбирается такой же толщины побег другого сорта герани. На нем делается такой же косой срез. Плотно соединив привой и подвой, очень тщательно обвязывают место прививки.

За растениями, которые сегодня посажены, необходимо ухаживать и наблюдать, как они будут развиваться.

Размножение одревесневшими черенками

Закрепление - составление схемы «Вегетативное размножение растений», заполнение 3-го столбца таблицы.

Вегетативное размножение растений

Органы растений	Способы вегетативного размножения	Примеры растений
Надземные побеги	Черенками Усами Отводками Прививкой
Подземные побеги	Корневищем
Корень	Луковицей Клубнем Корневыми черенками
Лист	Целым листом Частью листа

Домашнее задание - §18 (с. 124, 125); в Рабочей тетради выполнить задание 95: путем вегетативного размножения вырастить растение и принести в школу 1 сентября.

Глава 3. Познавательно-развивающие задания по теме «Размножение цветковых растений»

1. Название какого растения связано со звоном? (Колокольчик.)

2. Почему цветы, которые распускаются ночью, имеют белую окраску? (Белый цвет в темноте лучше заметен для насекомых.)

3. Какое растение имеет самые крупные цветки? (Раффлезия.)

4. Тонкие стебли, на которых развиваются цветки, называются ... (Цветоножки.)

5. Цветки, имеющие и пестики и тычинки, называются ... (Обоеполыми.)

6. Слияние спермия с яйцеклеткой называется... (Оплодотворением.)

7. Соцветие ромашки - ... (Корзинка.)

8. Картофель вегетативно размножается ... (Клубнями.)

9. Мужская половая клетка называется ... (Спермий.)

10. Часть пестика цветка, из которой развивается семя, - ... (Семязачаток.)

11. Плод апельсина, лимона - ... (Померанец.)

12. Из яйцеклетки, слившейся со спермием, образуется ... (Зародыш.)

13. Оплодотворенная яйцеклетка называется ... (Зиготой.)

Вопросы для второй команды

1. Название какого растения говорит о его долголетии? (Столетник.)

2. Какое растение дает самый лучший мед? (Липа.)

3. Какой цветок приходится «дедушкой» розе? (Шиповник.)

4. Какие бобы растут на акации? (Плоды. /Плод акации - боб.)

5. Чашечка и венчик образуют ... (Околоцветник.)

6. Главные части цветка - ... (Пестик и тычинки.)

7. Цветки, имеющие только пестики или только тычинки, называются ... (Однополыми.)

8. Соцветие кукурузы - ... (Метелка и початок.)

9. Лук вегетативно размножается ... (Луковицами.)

10. Часть пестика цветка, из которой развивается околоплодник, - ... (Стенка завязи.)

11. Плод рябины - ... (Яблочко.)

12. Плод гороха, фасоли - ... (Боб.)

13. Из центральной клетки, слившейся со спермием, развивается ... (Эндосперм.)

Вопросы для третьей команды

1. Лепестки образуют ... (Венчик.)

2. Какое оплодотворение у цветковых растений: простое или двойное? (Двойное.)

3. Какие цветы боятся дождя? (Бумажные.)

4. Почему многие цветы издают аромат днем, а некоторые ночью? (Для привлечения насекомых-опылителе, дневных или ночных.)

5. Какие яблоки растут на груше? (Плоды. /Плод груши - яблоко.)

6. Чашелистики цветка образуют ... (Чашечку.)

7. Пестик состоит из ... (Рыльца, столбика, завязи.)

8. Перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика цветка называется ... (Опыление.)

9. Плод подсолнечника - ... (Семянка.)

10. Женская половая клетка - ... (Яйцеклетка.)

11. Плод огурца, кабачка - ... (Тыквина.)

12. В какой части тычинки образуется пыльца? (В пыльнике.)

13. Удлиненная часть пестика - ... (Столбик.)

Подведение итогов урока и выставление оценок.

Кроссворд - Строение и жизнь растений

По горизонтали:

5. Наружное покрытие листа. 8. Видоизмененный побег, служащий для накопления питательных веществ (чаще всего - крахмала). 9. Мужской гаметофит, образуемый цветками. 10. Растение засушливых местностей. 11. Внешний слой перидермы стебля. 13. Несколько сросшихся между собой плодов, образованных из цветков соцветия. 15. Тип распространения плодов и семян. 17. Основной проводящий элемент стебля. 19. Часть стебля, находящаяся под землей. 20. Проводящий элемент ксилемы корня, стебля. 21. Тип распространения плодов и семян. 23. Тип плода. 24. Пересадка части живого растения, которая имеет почку, на другое растение. 25. Тип распространения плодов и семян. 27. Кольцо живых клеток, которые способны делиться. 28. Растения, развивающиеся в среде с низкой концентрацией питательных веществ.

По вертикали:

1. Распространение плодов и семян с помощью муравьев. 2. Часть цветка. 3. Химический элемент, неметалл, необходимый для нормального развития растения. 4. Подземный, очень укороченный недоразвитый побег. 6. Составная часть тычинки цветка. 7. Вегетативный орган растения. 8. Прививка, когда привоем является побег с почкой. 12. Внутренний слой перидермы стебля. 14. Вторичная покровная ткань стебля. 15. Тип распространения плодов и семян. 16. Повреждение кожицы семян для ускоренного прорастания. 17. Тип плода. 18. Участок стебля, несущий лист. 21. Растение, растущее в условиях чрезмерной влажности. 22. Растение, произрастающее в условиях достаточной влажности. 24. Растение, на которое прививают другое растение. 26. Прививка, когда привоем является почка.

Ответы

По горизонтали: 5. Эпидермис. 8. Клубень. 9. Пыльца. 10. Ксерофит. 11. Пробка. 13. Соплодие. 15. Антропохория. 17. Сосуд. 19. Корневище. 20. Трахея. 21. Гидрохория. 23. Ягода. 24. Прививка. 25. Зоохория. 27. Перицикл. 28. Олиготрофы.

По вертикали: 1. Мирмекохория. 2. Чашечка. 3. Сера. 4. Луковица. 6. Пыльник. 7. Стебель. 8. Копулировка. 12. Феллодерма. 14. Перидерма. 15. Анемохория. 16. Скарификация. 17. Стручок. 18. Узел. 21. Гигрофит. 22. Мезофит. 24. Подвой. 26. Окулировка.

Литература

1. Биологические экскурсии/И. В. Измайлов, В. Е. Михлин, Э. В. Шашков и др.-- М.: Просвещение, 1983.

2. Бобров Р. Н. Зеленый патруль: Пособие для учителей.-- М.: Просвещение, 1984.

3. Всесвятский Б. В. Системный подход к школьному биологическому образованию: Книга для учителя.-- М.: Просвещение, 1985.

4. Генке ль П. А. Физиология растений.-- М.: Просвещение, 1984.

5. Голубев И. Р., Новиков Ю. В. Окружающая среда и ее охрана: Пособие для учителей.-- М.: Просвещение, 1985.

6. Емцев В. Т. Рубежи биотехнологии.--М.: Агропромиздат, 1986.

7. Жизнь растений: В 6 т.-- М.: Просвещение, 1976--1982.

8. За хлебный А. Н., Зверев И. Д., Суравегина И. Т. Охрана природы в школьном курсе биологии.-- М.: Просвещение, 1977.

9. Зверев И. Д., Мягкова А. Н. Общая методика преподавания биологии в средней школе.-- М.: Просвещение, 1985.

10. Зверев И. Д., Мягкова А. Н.. Брунов Е. П. Воспитание в процессе обучения биологии/Под ред. И. Д. Зверева.--М.: Просвещение, 1984.

11. Клинковская Н. П., Пасечник В. В. Комнатные растения в школе.-- М.: Просвещение, 1986.

12. Кузнецова В. И. Уроки ботаники.-- М.: Просвещение, 1985. Культ и асов И. М. Экология растений.-- М.: Изд-во МГУ, 1982. Максимова В. П., Ковалева Г. Е., Гольнева Д. П. и др. Современный урок биологии.-- М.: Просвещение, 1985.

13. Методика обучения ботанике/Под ред. Н. В. Падалко.-- М.: Просвещение, 1982.

14. Пугал Н. А., Розенштейн А. М. Кабинет биологии.-- М.: Просвещение, 1983.