ЗАМЪРСЯВАНЕ: ПРОЦЕС, ВИДОВЕ И ЗНАЧЕНИЕ ЗА ОКОЛНАТА СРЕДА - БИОЛОГИЯ - 2025

В опрашването е процес на прехвърляне на цветен прашец от "мъжки" част от женската част на цветето. Целта му е оплождането на овула (съдържа се в женския гаметофит) от цветен прашец, който представлява мъжкият гаметофит.

Тъй като опрашването предполага подхода или контакта между половите клетки на растения от един и същи вид (въпреки че може да бъде и от едно и също растение, самоопрашване), сексуалното размножаване на растенията зависи значително от този процес.

Пчела, опрашваща цвете (Източник: Myriams Zilles от pixabay.com)

При растенията със семена опрашването е само стъпката преди оплождането, което е процесът, при който генетичният материал на два индивида се смесва, за да произведе семето, което ще даде ново растение, вероятно с характеристики, споделени между двамата родители.

Репродуктивният орган на покритосеменните растения (цъфтящи растения), който е отговорен за производството и защитата на половите клетки (женски и мъжки гаметофити), е цветето и именно там се извършва опрашването.

Има няколко вида опрашване и някои от тях се различават по отношение на опрашителя, който може да бъде биотичен (животно) или абиотичен (вятър, вода), от който различните видове растения са напълно зависими.

Биотичното опрашване до голяма степен зависи от характеристиките на цветето, тъй като обикновено животните са привлечени от някакъв специален атрибут, било за да се хранят, да намерят убежище, да се размножават и т.н.

процес

Опрашването е прехвърлянето на цветен прашец от мъжката част на едно цвете към женската част на друго (или от същото, когато става въпрос за самоопрашване) и зависи от външни агенти, известни като опрашители.

Опрашване (Източник: Mabel Amber, на pixabay.com)

Това е един от основните процеси за производството на плодове и семена в зеленчуци, тоест тя е съществена част от сексуалното размножаване на растенията.

Въпреки това, за да се разбере подробно за какво става въпрос в този процес, е необходимо да има основна представа за това как изглежда цвете.

- Анатомия на цвете

Типично цвете за покритоосперма е доста сложна структура, особено ако се има предвид, че голям брой видове имат цветя, където женските и мъжките гаметофити съществуват едновременно.

Като цяло цветята се произвеждат в апикалните меристеми на стъблото (въздушната част на растенията) и в зависимост от вида могат да бъдат мъжки, женски или бисексуални.

Схема на анатомията на зряло покритосеменно цвете (Източник: LadyofHats via Wikimedia Commons) Частта от стъблото, която свързва цветето с останалата част от растението, е известна като дръжка, в чиято горна част е съда, структурата, отговорна за опората от частите на цветето (чашелистчета, венчелистчета, тичинки и килими).

Чашелистчетата и венчелистчетата имат функции в защитата на пашкулите и съответно във визуалното привличане на някои опрашители; докато тичинките и килимите са гаметофитите, където се произвеждат половите клетки.

Мъжки гаметофит

Тичинките са дълги нишки, които завършват в прашници, които са „торбичките“, където се произвеждат прашец на зърна. Наборът от тичинки на цвете е известен като андроециум, което означава „къщата на човека“ и като цяло е по-висок от чашелистчетата и венчелистчетата.

Женски гаметофит

Карпелите съдържат овулите. Те формират това, което е известно като "плодник" и се състои от стигма, стил и яйчник. Тази част от цветето се нарича gynoecium, което означава "къщата на жената".

Пистилите имат форма, подобна на тази на боулинг щифт. Горната част съответства на стигмата и представлява сплескана структура, чиято лепкава повърхност позволява сцеплението на цветен прашец.

Стилът е средната част на плодника и е този, който свързва стигмата с яйчника; това може да бъде дълго или кратко. И накрая, яйчникът е мястото, където се намира един или повече овули и е най-разширената част на плодника. Яйчникът може да стане част или целия плод.

- Как става опрашването?

Когато поленовото зърно достигне стигмата, то "покълва", създавайки дълга структура, известна като цветен прашец. Поленовата тръба расте надолу през стила, тоест расте в посока на яйчника.

Много механизми за разпознаване и сигнализиране участват в насочеността на растежа на цветен прашец към яйчника и, както в случая с много животни, не всички цветен прашец, който покълва и расте по същия начин, достигат до яйчника и напредват към Оплождане.

Когато цветен прашец проникне в женския гаметофит (яйчника), сперматозоидът, съдържащ се в поленовото зърно, опложда яйцеклетката. Малко след това, благодарение на процеса на оплождане и след като ядрата и на двете клетки са се слели, зиготата се произвежда.

Тази зигота, тъй като се развива в ембриона, е това, което по-късно ще състави семето, което е най-важният разпръскващ орган на растенията със сексуално размножаване.

В допълнение към сперматозоида, който постига оплождане на яйцеклетката, друга сперматозоидна клетка, съдържаща се в същите поленови зърна, се слива с две или повече ядра, получени от женската гаметофит; този процес е известен като двойно торене.

Горепосоченото сливане образува "полиплоидно ендоспермично ядро", което ще отговаря за производството на ендосперма (хранителния материал), от който ембрионът ще се храни в семето по време на неговото развитие и по време на покълването.

Видове

Опрашването може да бъде класифицирано като "самоопрашване" и "кръстосано опрашване" в зависимост от това откъде идват поленовите зърна или като "биотични" и "абиотични" от това, кой транспортира прашените зърна (опрашващият агент).

- Самоопрашване

Има видове растения, които имат женски и мъжки цветя на едно и също стъбло, но има и такива, които имат бисексуални цветя, тоест те представят по едно и също време и в едно и също цвете, както мъжки, така и женски гаметофити (андроециум и гиноециум).).

Някои автори смятат, че опрашването, което се случва между еднополовите цветя на едно и също растение, е „интерфлорално опрашване“, докато това, което се случва между репродуктивните структури на едно и също цвете, е „вътрефлорално опрашване“.

Въпреки че позволява размножаването на индивидите, които се възпроизвеждат, самоопрашването означава, че половите клетки, които се сливат, са генетично идентични, така че растенията, които ще излязат от получените семена, ще бъдат един вид „клонинги“ на родителските растения.

- кръстосано опрашване

Противно на процеса на самоопрашване, кръстосаното опрашване включва обмен на цветен прашец между цветята (еднополови или бисексуални) на различни растения. С други думи, този процес включва прехвърляне на зърно прашец от прашника на едно цвете към стигмата на друго, на различно растение.

Тъй като генетичният материал, който се обменя по време на кръстосано опрашване, произхожда от генетично различни родители, семената, които ще бъдат произведени след приключване на процеса на оплождане, пораждат различни растения, генетично и фенотипно казано.

- Биотично и абиотично опрашване

В зависимост от вектора, който посредничи при прехвърлянето на цветен прашец от прашниците на едно цвете към стигмата на друго (или същото), опрашването може да бъде класифицирано като биотично и абиотично

Биотично опрашване

Този вид опрашване е може би най-представителният и важен от всички. Това е свързано с участието на животно, обикновено насекомо, в пренасянето на цветен прашец от едно място на друго.

Въпреки че повече от 50% от опрашването се извършва от много насекоми и членестоноги от различни видове, гръбначните животни като птици и прилепи играят важна роля в този процес.

Биотичното опрашване може да насърчи както кръстосаното опрашване, така и самоопрашването, а растенията могат да бъдат специфични или общовалидни по отношение на вида животно, което ги опрашва.

Опрашителите обаче не участват в сексуалното възпроизвеждане на растенията „ad honorem“, тъй като са привлечени от флоралните структури или от видимите им характеристики, или от елементите на награда, които получават (храна, подслон и т.н..).

Връзката растение-опрашител означава важно взаимодействие, което формира еволюцията на флоралната структура едновременно с това на животните, които ги опрашват. Поради тази причина не е странно да получите цветя, специално пригодени за структурите на вашите посетители.

Опрашване с абиотици

Опрашването с абиотици е това, което се осъществява благодарение на участието на „неживи“ образувания, като вятър и вода. Първият е известен като анемофилно опрашване, а вторият като хидрофилен.

Снимка на растение и неговия прашец (Източник: pixabay.com)

Растенията, които се опрашват от вода, са ограничени (както е логично) до водни среди и често представят цветя с много конкретни структури, за да се осигури както освобождаването, така и приемането на половите клетки.

Значение за околната среда

Опрашването е решаващ процес за жизнения цикъл на много покритосеменни растения. Тъй като без опрашване торенето не протича и без последното, семената не се получават, опрашването е не само жизненоважно за растенията, но и за много от животните, които се хранят с тях.

Самият процес е много важен за поддържането на генетичната променливост на растителните видове, което е от съществено значение за появата на адаптивни механизми срещу различни фактори на околната среда като климатичните промени, наличието на патогени и др.

Това също е съществен процес за световната селскостопанска продукция, това от антропоцентрична гледна точка.

Препратки

1. Faegri, K., & van der Pijl, L. (1979). Принципите на замърсяващата екология (3-то изд.). Pergamon Press.
2. Хайнрих, Б., и Рейвън, PH (1972). Енергетика и екология на замърсяване. Наука, 176 (4035), 597-602.
3. Nabors, M. (2004). Въведение в ботаниката (1-во издание). Pearson Education.
4. Picó, F., Rodrigo, A., & Retana, J. (2008). Демография на растенията. Динамика на населението, 2811–2817.
5. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Биология (5-то издание). Филаделфия, Пенсилвания: Издателство на колежа Saunders.