Вегетативное размножение: сущность, природные и искусственные способы, черенкование. Размножение растений Формы вегетативного размножения культурных растений
Вегетативное размножение имеет большое практическое значение, так как гарантирует получение потомства, полностью сохраняющего свойства и признаки материнского растения; цветение у ряда видов наступает раньше, чем при семенном размножении; некоторые растения у нас не дают семян (ветреница японская и др.).
Способы вегетативного размножения .
1)Размножение корневищами . Этим способом размножают корневищные растения – ирисы, живокость, хризантемы, ландыши, золотарники и др. Корневище представляет собой подземный стебель, на нем имеются спящие почки, дающие начало новым побегам. Корневищные растения поэтому очень быстро разрастаются, хорошо приживаются после пересадки и хорошо развиваются. Выкопанный куст разрезают на части лопатой или ножом, можно ломать руками, стараясь нанести растению как можно меньше травм. Каждая часть куста должна иметь 3-4 почки и собственные корни. Растения, цветущие весной, лучше делить осенью, цветущие летом и осенью – весной.
2)Размножение клубнями . Клубни бывают стеблевого происхождения (видоизмененные стебли) и корневого – видоизмененные корни. Отличительной особенностью стеблевых клубней от корневых является наличие на них спящих почек, что позволяет размножать их делением (топинамбур – клубни отмирают через год; клубневая бегония, цикламен ― клубни живут несколько лет). Корневые клубни, не несущие на себе почек, отделяют с частью корневой шейки, где расположены спящие почки (георгины).
3)Размножение луковицами и клубнелуковицами . Луковичные растения по строению луковиц делятся на 2 группы: первая имеет чешуйчатые луковицы (лилии), вторая ― пленчатые (тюльпаны, нарциссы, гиацинты и др.). У пленчатых и чешуйчатых луковиц из пазушных почек образуются луковички-детки, которыми и размножаются растения. Лилии можно размножать также чешуйками луковиц, а некоторые виды образуют воздушные луковички-бульбочки в пазухах листьев.
Гладиолусы и крокусы размножаются клубнелуковицами, их можно делить на части, каждая из которых должна иметь 1-2 почки.
4)Размножение усами (стеблевыми побегами, растущими горизонтально и образующими в узлах новые укореняющиеся растения) характерно для земляники индийской, барвинка, живучки, фиалки душистой и др. Укоренившиеся экземпляры весной или осенью отделяют от материнских и высаживают на новое место.
5)Корневыми отпрысками размножают растения, на корнях которых находятся придаточные почки, способные развиваться в надземные побеги (вьюнок, драцена, хмель и др.). Отпрыски отделяют от материнского растения и рассаживают.
6)Черенкование – один из наиболее распространенных методов размножения растений. Любую отделенную от растения часть, предназначенную для вегетативного размножения, называют черенком. Черенки подразделяют на стеблевые, корневые и листовые. Стеблевые черенки, в свою очередь, на: зеленые, заготавливаемые с незрелой древесиной и не сформировавшимися листья, предназначенные для размножения двулетников, многолетников, горшечных культур и отдельных видов кустарников; полуодревесневшие, характеризующиеся сформировавшимися листьями и неполно вызревшей древесиной (розы, сирень, комнатный жасмин, фуксия и др.); одревесневшие, отличающиеся прочной, хорошо сформировавшейся древесиной без листьев (ива, жасмин, спирея и др.).
Корневыми и корневищными черенками размножаются большинство корневищных растений (пионы, флоксы, ирисы, мак восточный и др.). Листовыми черенками в большинстве случаев размножают оранжерейные растения (бегонию Рэкс, глоксинии, сансевеиру, эхеверию и др.).
Черенкование лучше проводить в теплицах, парниках или на специально защищенном участке с хорошо удобренной и обработанной почвой. Посадку проводят осенью или весной. На зиму черенки укрывают. В первый год жизни растений цветки и соцветия выщипывают, давая возможность лучше развиться вегетативным органам.
7)Размножение прививкой – пересадка черенка или глазка одного растения (привой) на другое (подвой). Этим способом размножают розы, азалии, лимоны, кактусы и др. Для успеха прививки требуется совместить живые, способные к делению клетки, т.е. хотя бы на некоторых участках камбий (ткань между лубом и древесиной) привоя должен совпадать с камбием подвоя.
Прививку следует проводить в тот период, когда почки привоя находятся в состоянии покоя. Существует несколько способов прививки. Они достаточно широко описаны в садоводческой литературе. Наиболее часто применяется окулировка (глазком). Выполняется она весной (прорастающим глазком) и летом (июль – август) – спящим глазком.
Размножение цветковых растений является воспроизведением разновидностями себе равных. Оно дает возможность поддерживать преемственность между различными поколениями и поддерживать количество популяций на каком-то определенном уровне.
Способы размножения растений
Самый простой способ получить красивую лужайку перед домом
Вы, конечно же, видели идеальный газон в кино, на аллее, а возможно, и на соседской лужайке. Те, кто хоть раз пытался вырастить зеленую площадку у себя на участке, без сомнений скажут, что это огромный труд. Газон требует тщательной посадки, ухода, удобрения, полива. Однако так думают только неопытные садоводы, профессионалы давно знают про инновационное средство - жидкий газон AquaGrazz .
Рассмотрим основные способы размножения растений.
Вегетативное размножение растений
Вегетативное размножение растений, сравнивая с таким способом размножения, как бесполое, возможно с помощью стеблей, листочков, почек и так далее. Вегетативное размножение растений должно осуществляться в благоприятных условиях: как и бесполое размножение.
Рассмотрим в таблице ниже, какой вегетативный орган использовать для размножения некоторых культур:
Бесполое
Бесполое размножение производится посредством спор. Спора является специализированной клеткой, которая прорастает без объединения с иными клетками. Они могут являться диплоидными и гаплоидными. Бесполое размножение возможно посредством жгутиков для передвижения. Бесполое может распространяться посредством ветров. Бесполое распространение – это самый распространенный способ размножения комнатных растений.
Размножение комнатных растений
Половое
Половое размножение растений имеет отношение к объединению особых половых клеток, которые называют гаметами. Гаметы бывают одинаковые и различные в морфологическом состоянии. Изогамия является слиянием одних и тех же гамет; гетерогамия является слиянием различных по габариту гамет. Для определенных групп растительности свойственно чередование поколений.
Виды размножения растений
Существуют следующие виды размножения растений:
Размножение делением
Этот способ очень известный и в то же время довольно надежный. Размножаются посредством деления кустистых корней посадки, которые могут вырастать от корневых побегов из спящих почек.
Деление куста
Для деления кустов потребуется нож, с помощью которого можно аккуратным образом разделить кустик на нужное число, однако, на каждой части должно быть не меньше 3 побегов либо почек. Затем все части нужно рассадить по емкостям и обеспечить необходимые для новых посадок условия роста. К тому же в некоторых случаях, чтобы получились новые корневые побеги, перед вегетационным периодом куст нужно подрезать, при этом нужно оставлять побеги лишь в центральной части растения. К концу летнего периода вырастают новые побеги, которые можно использовать для размножения.
Черенкование растений
Образование дочерней луковицы
Размножение комнатных растений также можно проводить с помощью еще одного способа деления кустов, только его отличие его в том, что он не является естественным вариантом размножения посадок.
Черенкование
Размножение с помощью черенков состоит в том, чтобы срезать со взрослых растений его черенков для укоренения и дальнейшего выращивания новых экземпляров растений - точной копии материнского. Исходя из того, какая часть растения применяется для черенкования, черенки бывают корневыми, стеблевыми и листовыми. Луковичные растения тоже можно так размножать.
Рассмотрим основные разновидности черенкования:
- Корневые черенки
Это хороший способ размножения для комнатных растений, в основном образующих новые побеги по бокам, которые произрастают у корней. Смысл метода заключается в том, что корневище растения делится на части, длина которых по 10 сантиметров. Области срезов обмакиваем древесным углем. Потом черенки нужно посадить в грунт в заранее изготовленные бороздки с маленьким уклоном вниз, при этом на основание необходимо нанести немного речного песка. Потом бороздки нужно засыпать песком, смешанным с грунтом.
Таким образом, выходит, что около корней располагается маленькая прослойка песка, которая облегчает адаптацию посадок. К тому же расстояние от корней до грунта не должно быть более трех сантиметров.
- Черенки со стеблей
Их можно получить посредством срезания маленьких стеблей растений, которые могут быть зелеными, полуодревесневшими и одревесневшими.
- Зеленые черенки
Зеленые черенки представляют собой новые побеги растения с зелеными стебельками, в основном у них точка роста и около 4 выросших листочков. Исходя из числа последних, рост побега может быть разным. Применять данный метод лучше весной или в начале лета, когда растение активно развивается. Для этого нужно срезать верхнюю часть побегов, которые имеют вышеупомянутые особенности. У различных растений период укоренения различный.
Зеленые чернки
Размножение с помощью отводок
Метод отводок состоит в том, что новые посадки вырастают посредством укоренения побегов при их развитии.
Воздушные отводки являются довольно эффективным методом увеличения числа посадок. Размножение таким способом подходит не для всех видов посадок. В основном его используют тогда, когда длина посадки оказывается достаточно большой.
Вначале нужно определить длину будущей посадки и подобрать соответствующий участок на стебле, освободить его от листочков и сделать пару надрезов около стебля в освобожденной территории. Затем на участке надреза нужно наложить мох либо почву для укоренения.
Интересным вариантом является пленка, которой покрывают пластиковый горшок. В центральной части его основания необходимо сделать дырки, равные диаметру стеблей, а потом распилить его на две части, таким образом, чтобы область распила имела место между дырками. Потом две части емкости нужно объединить на растении, таким образом, чтобы стебель был в этой дырке, и закрепить его. Обернуть с помощью мха область стебля, поместить в емкость, куда засыпаем легкий грунт. После всех вышеперечисленных моментов грунт постоянно нужно увлажнять, а когда побег начнет давать корни, стебель материнской посадки нужно обрезать под основанием горшка, а новую посадку пересадить в другую емкость для дальнейшего выращивания. Таким образом, можно размножать следующие растения: фикус, жасмин и драцену.
15. Семенной и вегетативный способы размножения. Ценность каждого способа для выращивания декоративных растений.
Древоводство . При выращивании декоративных древесных пород применяют семенной и вегетативный способы размножения. Семенное размножение большинства декоративных деревьев и кустарников остается основным способом из-за технологической простоты, возможности механизации и общей экономичности. Кроме того, семенной способ размножения - единственный путь интродукции растений, которая в зеленом строительстве получила наибольшее развитие. Применение вегетативных способов размножения в декоративном древоводстве обусловлено следующим:
декоративные особенности большого количества декоративных и садовых форм и сортов (розы, сирени, клематисы, рододендроны, туи и т.д.) при семенном размножении не воспроизводятся совсем или воспроизводятся у очень незначительного количества растений;
наличие пород, которые в условиях производства трудно размножать семенами из-за того, что их семена быстро теряют всхожесть (семена тополя, ивы) или часто бывают недоброкачественными (семена чубушника, актинидии, виноградов, некоторых спирей и жимолостей);
размножение интродуцированных видов, которые вообще не завязывают семена;
для ускорения введения в культуру растений, еще не вступивших в пору плодоношения;
для расширения периода (сроков) размножения при использовании и семенного, и вегетативного способов размножения для конкретного вида, сорта.
Основным и наиболее ценным свойством семенного размножения является возможность получения растений на основе индивидуальной изменчивости, в большей мере приспособленных к определенным экологическим условиям. Это ценное свойство семенного потомства имеет значение и при интродукции растений. Необходимо отметить, что при длительном вегетативном размножении возможно вырождение растений. Это происходит в том случае, если материал берется со старых материнских растений. У растений из черенков и от прививок часто наблюдается продолжительное сохранение возрастных особенностей или характера развития материнского растения. При генеративном размножении происходит полное омоложение организма. Такое же явление отмечается при размножении растений кусочками меристемной ткани. Наоборот, при использовании для размножения ветвей со старых деревьев продолжается определенная стадия развития и старения без омоложения. Однако растения, обладая пластичностью и способностью омолаживать органы и ткани, могут восстанавливать до некоторой степени свою жизнедеятельность. Особенно это проявляется в омоложении растений путем обрезки ветвей до базальной части и последующем размножении черенками или отводками. Именно этим явлением можно объяснить, что растения осины, полученные из листовых черенков, не отличаются от семенных растений.
Семенное размножение. Категорически следует избегать заготовки семян со случайных деревьев и кустарников, не являющихся типичными в отношении интересующих нас ясно выраженных качеств. Не должны использоваться для сбора семян растения, поврежденные в результате болезней и неблагоприятных воздействий городской среды, неустойчивые к вредителям. Особо следует обратить внимание на необходимость запрета использования семян от деревьев с признаками вырождения и преклонного возраста. Получаемое от них потомство отличается недолговечностью, плохим ростом, слабой устойчивостью к вредителям и болезням.
При семенном размножении декоративных форм наследуемость отдельных признаков зависит от метеорологических условий года и условий опыления. При свободном опылении характерные признаки пурпурнолистных форм проявляются у 60 % растений, пестролистных - у 20 % и рассеченнолистных - у 30 %. Поэтому предварительное испытание по передаче определенных признаков потомству может устанавливаться для отдельных видов и форм только опытным путем. Оправданным следует считать размножение семенами форм и видов, если интересующий признак проявляется у 40 % растений.
Вегетативное размножение. Вегетативное размножение в декоративном растениеводстве прежде всего преследует цель получить растения с определенными качествами: формой кроны, окраской и формой листьев, махровостью цветков и т.п., которые при семенном размножении потомству не передаются или передаются очень небольшому количеству экземпляров.
Выход декоративных форм может быть увеличен, если допускать опыление лишь между растениями данной формы, и ни в коем случае - с растениями основного вида. Но при размножении сортов и этот путь неэффективен: разнообразие потомства очень велико. Поэтому на практике для размножения форм и сортов применяют лишь вегетативные способы размножения.
Основой вегетативного размножения растений является природная способность к регенерации той части материнского (маточного) растения, которая используется для вегетативного размножения. Вегетативное размножение - прививки и черенкование.
Сущность вегетативного размножения заключается в получении из отдельных вегетативных органов растений - корней, стеблей, листьев - или из их частей самостоятельных новых растений с признаками и свойствами материнского растения. Основой является способность живых тканей к регенерации целого растения, т. е. к восстановлению утраченных частей.
Получить новые растения можно не отделяя частей (побегов, корней) от материнского растения до их укоренения и из отделенных небольших частей; в последнее время получило распространение размножение растений путем культуры меристемной ткани.
Размножение неотделенными частями : отводками, корневыми отпрысками, столонными отпрысками (корневищными, делением кустов
Размножение отделенными от растения частями: Отделенные части растений, из которых должны развиться новые самостоятельные растения, называются черенками. Размножение отделенными частями производится корневыми, стеблевыми одревесневшими, стеблевыми полуодревесневшими (зелеными), листовыми черенками. В декоративном древоводстве используют в основном стеблевые черенки, меньше - корневые и совсем не используют листовые черенки. Новые растения из стеблевых черенков получают путем их укоренения или прививки на другие растения (подвой).
Цветоводство. Одно из обязательных свойств живого организма - воспроизведение потомства, размножение. В природе существуют два способа размножения растений: половое и бесполое.
Половое размножение растений - это размножение семенами, образующимися в процессе слияния специализированных клеток - гамет. В результате появляются новые особи с более богатыми наследственными возможностями. Семенное размножение для многих растений - единственный способ разведения. Это относится прежде всего к однолетним растениям. Но в практике выращивания цветочной продукции из семян получают и многие многолетние растения, разводимые как однолетники - агератум, вербена, лобелия, петуния и др. Семенами размножают и многие оранжерейные, промышленные культуры - цикламен, цинерарию, глоксинию, кальцеолярию, а также многолетники открытого грунта - аквилегию, люпин многолистный, алиссум, лилии, примулы и др. Семенами размножаются и современные гетерозисные F 1 -гибриды. Основной недостаток семенного размножения заключается в том, что при нем только самоопыляющиеся растения сохраняют свои сортовые качества. У перекрестноопыляющихся (цинния, тагетес) без специального отбора не всегда сохраняются признаки сорта. Последнее характерно и для гибридных растений, тех же F 1 -гибридов. В то же время семенное размножение дает возможность получать новые ценные растения, отличные по своим качествам от родительских.
Бесполое размножение в ботанике разделяется на две основные формы: вегетативное и собственно бесполое. Примером собственно бесполого размножения является размножение спорами у папоротников. Вегетативное размножение очень широко представлено у декоративных травянистых растений в природе и у культурных растений. У цветочных культур вегетативное размножение осуществляется частями вегетативных органов - корней, стеблей, листьев и метаморфизированными органами (луковицами, корневищами), а также группами клеток (микроклональное размножение, меристемкультура). Все эти способы конкретно рассмотрены для отдельных культур в соответствующих разделах. Достоинством вегетативного размножения является то, что оно позволяет воссоздавать и сохранять растения с определенными декоративными качествами, присущими исходной материнской особи.
У высших растений, к которым относятся цветочные культуры, формы вегетативного размножения наиболее разнообразны: делением куста, клубнями, луковицами, клубнелуковицами, корневищами, черенками. Реже применяют размножение отводками, отпрысками и прививкой. Последний способ применяют для древесных культур роз, которые как красивоцветущие растения используют в цветочном оформлении (партеры, миксбордеры, бордюры). Прививки применяют также в культуре кактусов. Вегетативное размножение используют для многолетних растений.
Основных способов размножения растений несколько: их можно посеять в грунт (открытый или закрытый) семенами или получить из них рассаду, разделить луковицы, клубни или корневища. Есть и менее распространенные варианты - разведение овощей черенками, отводками и прививкой. Вегетативными способами размножения растений считаются те, в которых задействуются части культур.
К ним прибегают по целому ряду причин:
- есть культуры, не дающие семян, например чеснок, хрен, многоярусный лук;
- некоторые овощи (картофель, острые сорта репчатого лука), посеянные семенами, в первый год образуют мелкие продуктивные органы - такие, как севок;
- огородники культивируют растения, которые при выращивании из семян дают сильное расщепление (как и при посеве семян, собранных с гибридов), например ревень;
- существуют культуры, у которых очень мелкие, трудно прорастающие семена, а на выращивание рассады требуется 70-90 дней. К ним относятся артишок, розмарин, эстрагон и др. Поэтому их просто удобнее выращивать вегетативным способом размножения культурных растений.
Разные способы размножения овощных культур
В практике размножение овощных культур делением луковиц встречается нередко. Например, многозачатковый лук образует достаточно большое количество луковиц - 3-12 шт., на которые его можно разделить, а затем высадить их в грядки. Делить луковицы можно не только по количеству деток, но и на части - по количеству зародышей. Используя этот способ размножения растений, срежьте верхнюю часть луковицы «по плечики», на поперечном срезе вы увидите зачатки, на которые и надо будет разобрать луковицу.Когда они немного провялятся на воздухе, высадите их так же, как севок (луковички, выращенные из семян и имеющие диаметр 1,5-2,2 см) или выборок (луковицы диаметром 3-4 см).
Есть правило, соблюдение которого позволит вырастить хороший урожай лука-шалота, многоярусного лука и чеснока: перед тем как посеять луковицы, откалибруйте их по размеру и высадите на глубину, которая в 3 раза больше их высоты. Тогда растения будут развиваться одинаково и одновременно дадут урожай.
Какие ещё способы размножения растений используют огородники? Многолетние культуры, например спаржа, ревень, любисток, мята, чабрец и др., размножаются делением корневища. Оно содержит достаточный запас питательных веществ, чтобы поддерживать жизнедеятельность молодых растений до тех пор, пока у них образуется собственная корневая система. Корневища делите на части осенью или весной и сразу высаживайте на грядку, на которой они будут расти в течение нескольких лет.
Корневую поросль дают артишок и мелисса. Но корневая система у них довольно слабая, поэтому при чтобы после отделения дочернего растения от маточного оно прижилось, его надо подрастить в рассаднике.
Размножение таких овощных растений, как картофель, топинамбур и стахис производится делением клубней, основанным на биологических особенностях этих культур. Клубень - это видоизмененный утолщенный побег, поэтому картофель является не корнеплодом, как морковь или свекла (у них плод - это утолщенный корень), а клубнеплодом. На его вершине находятся почки - глазки, которые неравномерно распределены по клубню. При 12 глазках 6-7 шт. придутся на вершинную треть, на среднюю треть - 1-2 шт., на нижнюю треть - 2-3 шт. При разрезании клубня следите за тем, чтобы на каждую часть приходилось несколько глазков.
Как ещё человек размножает культурные растения, имеющие клубни? Картофель можно также размножить глазками и ростками (отводками). В первом случае вырежьте глазки в виде конусов, а сами клубни можно использовать в пищу. Глазки выдержите несколько часов на воздухе, чтобы они немного подвяли, пересыпьте в ящик небольшим слоем и храните при температуре 3-4° С. Во время посадки в каждую лунку кладите по 2-3 глазка. Обеспечив оптимальный уход, вы получите хороший урожай картофеля.
Используя этот способ размножения овощных растений, для получения ростков картофель должен пройти яровизацию. Оставьте для этого клубни на свету примерно на 30 дней при температуре 16-17° С. После образования на них ростков длиной 10-15 см переложите картофель слоями, перемежая каждый из них перегноем или торфом. Через 4-6 дней на ростках разовьется корневая система. Отделите их от клубня (старайтесь не повредить глазки) и высадите на участок (на расстоянии 20 см друг от друга, а между рядами должно быть 50 см) или в рассадник для подращивания (так обычно культивируется батат). Дальнейший уход не отличается от общепринятого.
Практикуя размножение растений разными способами, опытные садоводы используют прививку. Размножение прививкой - способ более известный в плодоводстве. Впервые он был применен к овощам еще И. В. Мичуриным. Конечно, в овощеводстве прививка не столь распространена, тем не менее, помидоры можно привить на картофель, подсолнечник - на топинамбур, огурцы и дыни - на тыкву. В наибольшей степени этот способ используется в селекции, а в практике любительского овощеводства он не встречается.
Способ размножения овощных растений черенками
Какие ещё бывают способы размножения растений, и как их использовать? Помидоры можно размножить черенками, особенно, если растения сильно вытянулись или если не хватает семян. Срежьте у сеянца верхушку и пасынки и укорените. Из таких черенков вырастут вполне кондиционные кусты. При этом материнское растение, высаженное в грунт, будет тоже нормально развиваться и плодоносить.
Использование способа размножения растений черенками сопряжено с одной трудностью - с поддержанием жизнеспособности до того момента, когда у них разовьется полноценная корневая система. Добиться этого реально только при условии обеспечения их теплом, светом и влагой, что возможно в парнике, теплице. В процессе того как человек размножает разные культурные растения черенками, ему потребуются ящики, наполненные перлитом или вермикулитом, то есть стерильными, легкими и рыхлыми субстратами, способными создать оптимальные условия для новой корневой системы. Можно использовать и компост, и перегной, и перепревшие опилки, предварительно обработанные удобрениями.
Помимо помидоров, стеблевое черенкование применяется к картофелю, любистоку, майорану, эстрагону. При этом важно правильно выбрать черенки, которые не должны быть ни слишком молодыми (они плохо дают корни), ни слишком старыми (они засыхают, так как большое количество питательных веществ идет на поддержание развившихся вегетативных органов - листьев). Поэтому выбирайте здоровые побеги, свободные от вредителей и болезней, еще только начинающие одревесневать. Чтобы стимулировать образование корней, используйте гетероауксин, для чего растворите 2 таблетки в стакане горячей воды, влейте воду комнатной температуры, доведя ее количество до 10 л, и держите черенки в жидкости в течение 6 часов.
Приживаемость черенков увеличится, если замочить их в 0,005%-ном растворе гумата натрия. Чтобы получить жидкость такой концентрации, разведите 10 г препарата в 150 мл воды и оставьте на 1 сутки, после чего слейте раствор, а 20 мл осадка залейте 10 л воды.
Черенки бывают не только стеблевыми, но и корневыми. Так выращиваются артишок, розмарин и хрен. Например, черенки хрена длиной 15-20 см подготовьте осенью и храните до наступления очередного сезона в подвале в песке. Перед посадкой протрите их тканью, удалив в середине все почки. А у артишока корневые черенки группируются вокруг маточного растения, их можно просто отделить ножом и посадить на постоянное место.
Размножение – это свойство организмов увеличивать численность в процессе образования потомков. Растения могут осуществлять воспроизведение подобных себе организмов, обеспечивая непрерывность и преемственность жизни. Однако понятия «размножение» и «воспроизведение» не являются полностью совпадающими по биологическому смыслу. Под воспроизведением понимают процесс образования потомков, тождественных (подобных) данному поколению. У растений и грибов размножение нередко приводит к образованию потомков, биологически отличающихся от размножающегося поколения, а собственно воспроизведение происходит только через одно или даже через несколько поколений. При этом в любом случае каждое следующее поколение потомков образуется в результате размножения особей предыдущего поколения. Обычно выделяют три основные формы размножения: вегетативное, бесполое и половое.
Вегетативное размножениеобеспечивает увеличение числа особей данного вида за счет отделения любых жизнеспособных частей вегетативного тела растения. При таком размножении происходит регенерация – восстановление целого организма из его части. Способность к вегетативному размножению весьма характерна для растений и грибов на всех уровнях их организации. У животных подобная форма размножения встречается только у некоторых групп низших организмов.
Существует много различных способов вегетативного размножения грибов и растений: частями таллома, мицелия или частями вегетативных органов (корней, стеблей, листьев, почек). У одноклеточных организмов оно осуществляется путем деления исходной клетки на две производные (дочерние). Многие нитчатые и пластинчатые водоросли, мицелии грибов, талломы лишайников легко распадаются на части, каждая из которых может стать самостоятельным организмом. Высшие растения нередко размножаются путем фрагментации тела на отдельные побеги. Особи, возникающие из одной родительской особи в результате вегетативного размножения, образуют клон.
У некоторых голосеменных и покрытосеменных размножение корневыми отпрысками (осина), стелющимися подземными побегами и корневой порослью (секвойя Sequoia sempervirens ), имеют большее значение, чем размножение семенами.
Вегетативное размножение осуществляется и с помощью выводковых почек. Они могут возникать на растении (папоротники, цветковые растения) в большом количестве, а потом опадают с него подобно семенам (например, у бриофиллума). Подобное образование выводковых почек нередко наблюдается на краях или жилках вай папоротников. Иногда выводковые почки могут быть видоизменены в луковички (например, у зубянки Dentaria и некоторых лилий) или клубеньки стеблевого происхождения (у горца живородящегоBistorta vivipara ).
В практике сельского хозяйства разработана целая серия разнообразных способов искусственного вегетативного размножения культурных и полукультурных растений, относящихся к самым разным жизненным формам. Многие декоративные кустарники и многолетние травы размножаются делением куста, корневищами, корневыми отпрысками.
Многих представителей лилейных Liliaceae искусственно размножают луковицами и клубнелуковицами, отделяя дочерние «детки» от материнских растений (лук, чеснок, лилии, тюльпаны, гиацинты, крокусы, гладиолусы). Особенно распространены в садоводстве формы вегетативного размножения с помощью черенков и прививки.
Черенок – это часть вегетативного органа, служащий для искусственного вегетативного размножения. Черенки могут быть стеблевыми, или побеговыми (ива, тополь, смородина, пеларгония), листовыми (бегония, лилия), корневыми (одуванчик, малина, вишня, осина). Разновидность черенкования – размножение деревьев и кустарников отводками.В этом случае часть побега сначала специально прижимают к почве для укоренения, и только когда оно произошло, отрезают укоренившийся отводок. Отводки встречаются в природе – у некоторых хвойных (полегающие лапы ели, пихты), липы, черемухи и других видов, способных укореняться ветвями, лежащими на земле. Черенками размножают многие плодовые, древесные и травянистые декоративные растения в открытом грунте и в комнатной культуре. При черенковании сохраняются все свойства сорта материнского культурного растения, что очень важно, так как при семенном размножении многие специально выведенные путем селекции признаки могут быть утрачены.
Прививкой, или трансплантацией, называют пересадку части одного растения на другое с последующим их срастанием. Этот способ вегетативного размножения в природе не встречается. Прививки очень широко распространены в садоводстве как один из методов получения новых сортов или направленного изменения уже существующих (так называемый «метод ментора», предложенный И.В.Мичуриным). Прививку применяют также с целью размножения уже имеющегося сорта для максимального сохранения всех его качеств, которые могут быть утеряны при семенном размножении: для развития у прививаемого растения мощной корневой системы, обладающей большей морозостойкостью, устойчивостью к грибковым заболеваниям, для получения вегетативных гибридов. Только таким способом осуществляется размножение сортовых растений, не дающих семян. Существует более 100 способов прививок.
Бесполое размножениерастений и грибов осуществляется спорами, то есть специализированными клетками, служащими для размножения и расселения (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Споры некоторых агариковых грибов.
Количество спор, образуемых одним растительным или грибным организмом, может быть весьма велико. Споры не дифференцированы в половом отношении. У водорослей и грибов они диплоидны или гаплоидны. Споры высших растений всегда гаплоидны. У части водорослей и многих грибов споры снабжены ундулиподиями (жгутиками) и подвижны – такие споры называются зооспорами.
Споры наземных растений обычно не имеют приспособлений для активного движения и защищены от высыхания твердой клеточной оболочкой, состоящей из двух слоев – тонкого, проницаемого внутреннего слоя (интины) и толстого, непроницаемого для воды и газов внешнего слоя (экзины).
Организм, производящий споры, получил название спорофита,а процесс образования спор – спорогенеза.У растений споры образуются в спорангиях (если зооспоры – то в зооспорангиях). Спорангий водорослей (низшие растения) обычно одноклеточный; содержимое этой единственной клетки делится, в результате чего формируются споры, которые выходят наружу при вскрывании оболочки спорангия. У высших растений спорангий – многоклеточный орган, имеющий одно- или многослойную стенку. Внутри многоклеточного спорангия формируется образовательная ткань – археспорий (от греческого «архе» – начало), из которой в дальнейшем образуются споры. Из клеток археспория споры возникают в результате мейоза. На гаплоидном организме (некоторые грибы) споры образуются в результате митотического деления. При прорастании такие споры воспроизводят новую особь, идентичную материнской. На диплоидном организме формированию спор предшествует мейоз. Из спор, образовавшихся в результате мейоза, при прорастании возникает гаплоидный организм, который будет размножаться половым способом (за счет образования гамет) – гаметофит (заросток),не идентичный диплоидному материнскому спорофиту.
У низших растений, мхов и даже у многих современных высших сосудистых споровых растений (хвощей, плаунов и папоротников) все споры одинаковы по размерам и физиологическим особенностям. Это равноспоровые организмы. У многих растений (некоторые плауны, папоротники, все голосеменные и цветковые) на одной и той же особи или на разных особях одного вида образуются споры двух типов, различные по размерам и физиологическим особенностям. Такие растения называются разноспоровыми (некоторые плауны и папоротники, все голосеменные и покрытосеменные). Относительно более мелкие споры (микроспоры) (рис. 6.2 ) образуются в микроспорангии, а более крупные (мегаспоры) – в мегаспорангии. Микроспоры, прорастая, дают начало однополому мужскому гаметофиту (мужской особи), на котором возникают мужские половые органы – антеридии. Мегаспоры при прорастании образуют женский гаметофит (женскую особь), несущий женские половые органы – архегонии.Разноспоровость эволюционно возникла у высших растений (некоторые плауновидные и папоротники, все голосеменные и покрытосеменные).
Рис. 6.2. Микроспоры цветковых растений . А – магнолия, Б – сусак, В – джузгун, Г – пион, Д – лютик, Е – истод.
Половое размножение – это такой тип размножения, при котором новые особи образуются в результате полового процесса. Для полового процесса необходимы, как правило, две родительские особи, продуцирующие два физиологически различных типа половых клеток (гамет)с перекомбинированными родительскими хромосомами, которые сливаются и формируют зиготу. Из зиготы в последующем развивается новая дочерняя особь
Организмы, на которых формируются гаметы, называются гаметофитами, а процесс образования гамет – гаметогенезом.У большинства растений и грибов гаметы возникают в особых органах – гаметангиях.Гаметы всегда гаплоидны. Гаметофиты равноспоровых растений обычно обоеполы и формируют как мужские, так и женские гаметангии. У разноспоровых растений обычно из микроспор вырастают гаметофиты с мужскими гаметангиями, а из мегаспор – гаметофиты с женскими гаметангиями.
В связи с тем, что разные растения способны вырабатывать различные по величине и подвижности типы гамет, различают несколько типов полового процесса. В простейшем случае у некоторых одноклеточных водорослей и грибов, лишенных твердой оболочки, сливаются целые одноклеточные организмы. Такой половой процесс называется хологамией.
Если в половом процессе участвуют специализированные половые клетки – гаметы, то такой процесс называется гаметогамией (рис. 6.3 ). Гаметы, образующиеся в гаметангиях, могут быть морфологически однотипны, тогда их называют изогаметами. Попарное их слияние основано лишь на физиологическом различии, а половой процесс такого типа называют изогамным. Изогамия встречается у некоторых водорослей и у очень немногих грибов. Если подвижные гаметы различаются по величине (одна превосходит другую в несколько раз), то слияние таких гамет обусловливает гетерогамный половой процесс. У некоторых грибоподобных организмов (оомицеты), водорослей и у всех высших растений половой процесс оогамный.Женская гамета (яйцеклетка) при оогамной форме полового процесса неподвижна, лишена жгутиков (ундулиподиев), имеет крупные размеры и большой запас питательных веществ. Мужская гамета (сперматозоид) – маленькая, подвижная, со жгутиками (ундулиподиями), либо без жгутиков (тогда она называется спермий); состоит из крупного ядра и очень небольшого количества цитоплазмы. Неподвижная яйцклетка образуется либо в гаметангии, называемом оогонием (у водорослей и некоторых грибов), либо в архегонии (высшие растения, исключая цветковые).
Оогоний (от греческого «оон» – яйцо, «гоне» – рождение) обычно состоит из одной клетки, реже (у харовых водорослей) многоклеточный. Архегоний(от греческого «архе» – начало) – женский половой орган высших архегониальных растений – мхов, плаунов, хвощей, папоротников и голосеменных. Это всегда многоклеточное образование, состоящее из расширенного брюшка, в котором помещается яйцеклетка, и удлиненной шейки. Над яйцеклеткой находится брюшная канальцевая клетка. Наружные клетки архегония стерильны и образуют однослойную стенку. По каналу шейки, заполненному слизью, сперматозоиды проникают в брюшко и один из них сливается с яйцеклеткой.
Сперматозоиды у споровых растений образуются в гаметангиях, называемых антеридиями. Антеридий(от греческого «антерос» – цветущий) – это одноклеточный (у большинства низших растений) или многоклеточный (у высших споровых растений) мужской половой орган, имеющий у разных систематических групп различную (округлую или овальную) форму. Сперматозоиды, созревшие в антеридиях, могут достичь яйцеклетки только в присутствии капельно-жидкой воды. Наличие ее – обязательное условие для осуществления процесса оплодотворения у всех групп растительных организмов, исключая семенные растения. У цветковых растений произошла полная редукция гаметангиев, однако половые клетки (спермии и яйцеклетки) образуются и участвуют в половом процессе.
Помимо типичного полового процесса, в котором обязательно участвуют две гаметы, существует особый тип полового процесса, при котором зародыш развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Это явление у растений чаще всего известно под названием апомиксиса(от греческого «апо» – от (без) и «миксис» – смешение). Апомиксис широко встречается у многих покрытосеменных растений (часть розоцветных, сложноцветных), особенно у ряда культурных растений (свекла, хлопчатник, лен, табак).
Рис. 6.3. Различные типы полового размноже ния у растений, водорослей и грибов (схема). А – изогамия (характерна для некоторых водорослей); Б– гетерогамия (некоторые водоросли); В – оогамия (некоторые водоросли, все высшие растения); Г – конъюгация (некоторые водоросли).
Половая и бесполая формы размножения имеют определенные биологические преимущества. При половом размножении достигается комбинация наследственного материала родительских форм. Образующаяся при половом воспроизведении особь генетически нетождественна ни одному из своих родителей. Половой процесс обеспечивает генетическую изменчивость организмов из поколения в поколение, а половое размножение дает виду преимущества, реализующиеся при естественном отборе. При бесполом размножении наследственные особенности передаются без изменений и могут легко закрепляться в ряду поколений. Однако чаще всего у растений осуществляется чередование полового и бесполого поколений. При чередовании поколений гаметофит закономерно сменяется спорофитом, который затем вновь сменяется следующим в череде поколений гаметофитом.
Гаметофит и спорофит могут быть одинаковыми как морфологически, так и по продолжительности жизни (изоморфное чередование поколений) (у многих водорослей) или резко различными (гетероморфное чередование) (у некоторых водорослей и всех высших растений).
Таким образом, у разных групп водорослей встречаются обе формы чередования поколений. Для высших растений характерно только гетероморфное чередование. Оба поколения развиваются либо независимо как самостоятельные особи, либо одно поколение «поселяется» на другом. Так, у мхов спорофит развивается на зеленом гаметофите. У семенных растений крайне редуцированный бесхлорофилльный женский гаметофит не покидает спорофит. У всех высших растений, кроме мхов, преобладает спорофит, а гаметофит развит слабее и недолговечен. Чередование поколений связано со сменой ядерных фаз – гаплоидной (n) и диплоидной (2n). Эта смена обеспечивается благодаря мейозу, протекающему у всех высших растений при спорогенезе, и половому процессу.
Диплоидный спорофит высших растений всегда производит гаплоидные мейоспоры. Из них вырастает гаплоидный гаметофит, продуцирующий гаплоидные митогаметы (половые клетки, образованные в процессе митоза). При слиянии гамет восстанавливается диплоидное число хромосом в зиготе, из которой вырастает диплоидный спорофит.