Гинецей

Гинецеем называют совокупность мегаспорофиллов, или плодолистиков, цветка, образующих в нем один или несколько пестиков (плодников).

Листовая природа плодолистиков доказывается: 1) сходством их у ряда растений (бобовые, некоторые лютиковые и др.) по форме с свернувшимся листом; 2) анатомическим строением - наличием мезофилла, устьиц в эпидермисе; 3) способом роста, характерным и для листьев; 4) отсутствием срастания краев плодолистиков в самых начальных стадиях развития у некоторых бобовых, многоплодниковых и сращением их лишь в дальнейшем;

337

5) многочисленными тератологическими случаями, когда плодолистики принимают более или менее листовидную форму.

В пестике различают (рис. 289) самую существенную нижнюю, вздутую, полую часть - завязь, содержащую внутри мегаспорангии, или семяпочки; над завязью обычно находится тонкий цилиндрический столбик, а на вершине его - рыльце очень разнообразной Формы. Если завязь разрастается неравномерно, столбик может выходить сбоку или у основания ее (у губоцветных, бурачниковых, некоторых розоцветных). У некоторых растений столбик не развит, рыльце находится непосредственно на завязи и называется сидячим. Так как семяпочки заключены внутри завязи, то на них не могут непосредственно, как у голосеменных, переноситься пылинки. Они попадают различным способом на рыльце (опыление), обычно выделяющее липкую жидкость. Для большего успеха опыления столбик приподнимает рыльце вверх.

В более простых случаях пестик образуется одним плодолистиком (например, у мотыльковых), который становится вогнутым, свертывается, края его сходятся и срастаются, образуя на месте сращения так называемый брюшной шов (рис. 290). На стороне, противоположной брюшному шву, находится средняя жилка плодолистика, неправильно называемая спинным швом. Если в цветке находится несколько таких отдельных пестиков, то весь гинецей называют апокарпным¹ (у

з - завязь; ст - столбик; р - рыльце.

338

1 - семяпочки расположены почти по всей внутренней поверхности завязи; 2 - семяпочки расположены по краям плодолистика, завязь искусственно раскрыта вдоль брюшного шва.

1 - апокарпный; 2-4 - ценокарпный в разных степенях срастания плодолистиков; з - завязь; ст - столбик; р - рыльце.

лютиковых, многих розоцветных и др.). В большинстве же случаев, если в цветке находится несколько плодолистиков, они срастаются вместе, образуя один пестик. Гинецей, образованный несколькими сросшимися плодолистиками, называется сростнолистным или синкарпным, или лучше ценокарпным². Сращение плодолистиков идет обычно снизу вверх. Оно может распространиться (рис. 291) только на завязи (гвоздичные, лен, ревень и др.), на завязи и столбики в нижней их части или до самых рылец (шафран, ирис, сложноцветные, губоцветные и др.) или, наконец, на завязи, столбики и рыльца (первоцветные). Так как завязь является самой важной частью пестика, то число пестиков в цветке определяется числом завязей, а не столбиков. По несросшимся столбикам, рыльцам или лопастям рыльца можно судить (но не всегда безошибочно) о числе плодолистиков, образующих пестик. В случае же их полного сращения о числе плодолистиков можно судить по количеству средних жилок их в стенке завязи. У очень немногих растений (ластовневые, кутровые) срастаются верхние части плодолистиков - столбики и рыльца или только рыльца, а завязи остаются свободными. В этих случаях тоже считают, что пестик в цветке один.

Завязь. Плаценты. Места завязи, к которым прикрепляются семяпочки и через которые происходит снабжение их питательными веществами, называются семяносцами или плацентами. Семяпочки (мегаспорангии), находящиеся в завязи, могут, как спорангии, возникать из любого места плодолистика. Но лишь у очень немногих растений, главным образом из наиболее примитивных семейств - кувшинковых, сусаковых и других, они расположены по значительной части внутренней поверхности плодолистиков (ламинально-латеральные плаценты, рис. 292, 10). Обычно же семяпочки развиваются на внутренней стороне плодолистиков лишь близ самых краев их, образуя вдоль брюшного шва два³ (у бобовых, лилейных) или больше продольных рядов или располагаясь там же без всякого порядка.

В процессе эволюции гинецея он в разных эволюционных рядах из апокарпного превращался в ценокарпный, т. е. плодолистики срастались вместе, образуя один пестик. При этом у очень многих растений края плодолистиков заворачиваются внутрь, срастаются там своими боковыми поверхностями и образуют одну завязь, разделенную на камеры, называемые гнездами. Срастающиеся боковые поверхности плодолистиков

339

доходят до центра и образуют в завязи перегородки, делящие ее на число гнезд, равное числу плодолистиков; завязи получаются 2-, 3-, 4-, 5-, 6- и многогнездные (например, у лилейных, копытня, гераниевых, колокольчиковых1 и др.).

Такой гинецей называют синкарпным в узком понимании этого слова⁴. Плаценты с семяпочками в таких завязях находятся во внутренних углах гнезд завязи, по краям завернувшихся сюда плодолистиков и называются центральными или, лучше, центрально-угловыми плацентами (у лилейных, колокольчиковых и др., рис. 292, 3-4); при этом

1-2 - семяносцы париэтальные (2 - с ложной перегородкой); 3-5 - семяносцы центрально-угловые; 6 - начальная и 7 - конечная стадии развития ложно-осевого семяносца; 8 - ложно-осевой семяносец; 9 - 10 - семяносцы расположены по перегородкам в не вполне (9) и вполне (10) многогнездной завязи; пл - плодолистик.

у некоторых (пасленовых, вересковых и др.) плаценты сильно разрастаются и далеко вдаются в полости гнезд завязи. У многих растений (губоцветных, бурачниковых, леновых и др.) в завязи развиваются, кроме "настоящих" перегородок, образованных завернувшимися краями плодолистиков, еще ложные перегородки из выростов внутренней стенки завязи; поэтому по числу гнезд в завязи не всегда можно судить о числе образовавших ее плодолистиков.

В процессе дальнейшей эволюции синкарпного гинецея в различных эволюционных рядах покрытосеменных растений произошло превращение двух-, многогнездной завязи в одногнездную⁵: завернувшиеся внутрь и

340

сросшиеся плодолистики разъединялись, распрямлялись, но оставались сросшимися своими краями друг с другом; получалась одногнездная завязь, образованная несколькими плодолистиками, которые срастались друг с другом своими краями только по периферии завязи (например, у фиалок, смородины, крыжовника, ивовых, горечавковых, заразиховых, почти у всех орхидных и др.). Такой тип ценокарпного гинецея называют паракарпным⁶. Плаценты в этом случае бывают расположены вдоль по внутренним стенкам завязи (где срослись края плодолистиков) и их называют постенными, стенными или чаще париэтальными⁷. У ряда растений с париэтальными плацентами последние сильно выпячиваются в полость завязи и создают впечатление ложных перегородок (тыквенные, маковые и др., рис. 292, 9). И в паракарпном гинецее в завязи могут образовываться ложные перегородки из выростов внутренней стенки завязи, как например у крестоцветных (рис. 292, 2), где париэтальные плаценты указывают на места сращения краев плодолистиков. В результате редукции число семяпочек в завязи паракарпного гинецея у некоторых семейств уменьшилось до одной (сложноцветные, злаки и др.).

Париэтальные плаценты бывают и в одногнездной завязи со многими семяпочками, образованной одним плодолистиком, как например у бобовых, пиона, зимовника и др.

Из синкарпного гинецея в некоторых, немногих рядах эволюции получился еще так называемый лизикарпный⁸ гинецей. Здесь завернувшиеся внутрь и сросшиеся на очень ранних стадиях онтогенеза края плодолистиков в дальнейшем не разрослись и не образовали перегородок в зявязи, которая будет одногнездной. Со дна завязи поднимается в виде колонки плацента, как бы образованная цветоложем. В действительности же и здесь плацента образована сросшимися вместе краями плодолистиков (рис. 292, 6-8). Возможно, что у некоторых растений происходит и разрастание цветоложа в центре завязи, между концами плодолистиков, но все же оно покрыто на периферии тканью плодолистиков⁹. Такую плаценту называют осевой, ложно-осевой, свободно-центральной, колончатой¹⁰. Она характерна для первоцветных, некоторых гвоздичных, свинчатковых, гречишных (у последних число семяпочек редуцировано до одной) и некоторых других.

Число семяпочек в завязи у разных растений колеблется от одной до многих тысяч.

Наиболее примитивным будет апокарпный гинецей со многими семяпочками в каждой одногнездной завязи, образованной одним плодолистиком. В процессе эволюции число плодолистиков его уменьшилось до 3-2 и, наконец, до одного (у бобовых, живокости, сливы, вишни и др.), а число семяпочек в завязи тоже уменьшилось в конце концов до одной (лютики, ветреницы, имеющие много пестиков в цветке, слива, вишня, имеющие по одному пестику в цветке, и др.). С другой стороны, в процессе эволюции из апокарпного гинецея развился синкарпный (в узком смысле), а из последнего - паракарпный и лизикарпный. И в этих ценокарпных (сростнолистных) гинецеях эволюция шла в основном тоже по пути постепенной редукции числа плодолистиков (до двух) и числа семяпочек (до одной).

341

Вероятно, впрочем, что, например, у орхидных колоссальное число семяпочек в завязи получилось в результате уменьшения в размерах и увеличения в числе первоначально не столь многих семяпочек их предков.

Изучением эволюции типов гинецея и плацентации в последнее время много занимался советский ботаник А. Л. Тахтаджян.

В зависимости от положения завязи по отношению к остальным частям цветка она может быть верхней, нижней и полунижней. Верхней называется завязь, сидящая свободно на выпуклом, плоском или вогнутом цветоложе; стенка ее образуется только плодолистиками. Если такая завязь находится на вершине цветоложа, а остальные члены цветка прикреплены под нею, то цветок называют подпестичным (рис. 293, 1). Другим типом верхней завязи будет такой, когда она сидит на дне вогнутого кувшинчатого образования, не срастаясь, однако, с ним (например, у шиповника, вишни, сливы, персика, абрикоса, манжетки и др.). Этот кувшинчик образован одним вогнутым цветоложем или, как например у шиповника, нижняя часть его образована вогнутым цветоложем, а верхняя сросшимися между собой основаниями листочков околоцветника и тычинок. Нередко такую завязь называют не верхней, а средней. Остальные члены цветка, прикрепленные к верхнему краю кувшинчика, располагаются в этом случае на уровне вершины завязи (но не на ней), и цветок будет околопестичным (рис. 293, 2, 3).

1 - верхняя завязь, цветок подпестичный; 2-3 - верхняя (или средняя) завязь, цветок околопестичный; 4 - нижняя завязь, образованная цветоложем и плодолистиками, цветок надпестичный; 5 - нижняя завязь, образованная плодолистиками, сросшимися с нижними частями чашелистиков, лепестков и тычинок, цветок надпестичный; 6 - полунижняя завязь, цветок полунадпестичный. Фиг. 1-5 схематичны.

Ηижней завязью называют такую, на вершине котором находится околоцветник, причем он отходит именно от вершины самой завязи, а не от вершины не сросшегося с нею цветоложа, как в предыдущем случае. Цветок здесь будет называться надпестичным.

Происхождение такой завязи бывает различное. В немногих случаях стенки нижней завязи образованы плодолистиками и сросшимся с ними вогнутым бокальчатым цветоложем, например у лорантовых (рис. 293, 4). В подавляющем же большинстве случаев, судя по исследованиям последнего времени, цветоложе не участвует в образовании нижней завязи: она образована только нижними частями околоцветника, тычинок и плодолистиков (рис. 293, 5). Даже у яблони, груши, айвы нижняя завязь, которую до недавнего времени считали образованной срастанием вогнутого цветоложа с плодолистиками, по последним исследованиям, оказывается образованной не цветоложем, а основаниями чашелистиков, лепестков, тычинок, сросшимися между собой и с плодолистиками.

То или иное происхождение нижней завязи выясняется путем тщательного сравнительного изучения прохождения в ней проводящих пучков у ряда близких родов.

В случае полунижней завязи она только в нижней своей части сращена с цветоложем или с околоцветником и тычинками, верхняя же часть ее является свободной (рис. 293, 6); околоцветник в этом случае отходит от середины завязи, и цветок называется полунадпестичным (у бузины, жимолости, камнеломок).

342

Верхние и нижние завязи очень обычны, полунижние встречаются у немногих растений. Тот или иной тип завязи является наследственно постоянным и имеет очень большое значение в систематике.

Между всеми указанными типами завязи имеются переходы. С точки зрения сравнительной морфологии нижняя и полунижняя завязи не могут считаться вполне гомологичными верхней, так как в образовании их, кроме плодолистиков, принимают участие цветоложе или листочки околоцветника и тычинки.

Филогенетически верхняя завязь древнее нижней. Нижняя завязь, как уже указано, может иметь различное происхождение. В ходе эволюции покрытосеменных растений нижняя завязь возникала неоднократно и независимо в различных филогенетических рядах их.

Семяпочка. Семяпочка, или мегаспорангий, покрытосеменных состоит в общем из тех же частей, что и у голосеменных: семяножки, прикрепляющей ее к семяносу, нуцеллуса (или ядра) и одного (почти у всех сростнолепестных) или двух покровов, или интегументов (у однодольных и почти у всех раздельнолепестных); последние на вершине не смыкаются, оставляя отверстие - пыльцевход (микропиле). Лишь у очень немногих (санталовых, баланофоровых, ремнецветных и др.) семяпочки голые, без покровов.

Наличие двух интегументов у семяпочки покрытосеменных - признак более примитивный. Один интегумент получается в результате полной редукции внутреннего интегумента. Возможно, впрочем, что у спайнолепестных, где один интегумент не менее массивен, чем двойной интегумент в других группах, этот один интегумент мог получиться в результате того, что в процессе развития семяпочки перестали дифференцироваться зачатки двух интегументов. Полное отсутствие интегументов - результат редукции; оно встречается главным образом (но не исключительно) у паразитных растений, обнаруживающих и ряд других признаков редукции.

Нуцеллус у раздельнолепестных и большинства однодольных хорошо развит, обычно состоит из многих рядов клеток и долго сохраняется (крассинуцелятные семяпочки). У спайнолепестных он обычно слабо развит, состоит из небольшого числа клеток и при развитии в нем зародышевого мешка вытесняется им, идет на его питание и разрушается почти без остатка (тенуинуцелятные семяпочки). Первый тип нуцеллуса нужно считать более примитивным, а редукция его произошла в результате дальнейшей эволюции.

Место прикрепления семяпочки к семяножке называют рубчик (он хорошо заметен на семенах), а основание нуцеллуса, от которого отходят покровы, - халаца. Закладывается семяпочка в виде бугорка из дерматогена и периблемы; позднее из основания ее - халацы - образуются покровы, у большинства базипетально, т. е. внутренний раньше наружного.

Семяножку можно гомологизировать с ножкой спорангия, нуцеллус - со стенкой мегаспорангия. Покровы (интегументы) некоторые гомологизируют с покрывальцами (индузиумами) папоротников. Многие считают их новообразованием, так как они образуются из самой семяпочки, а покрывальце у папоротников есть вырост спорофилла.

Возможно также, как уже указывалось при рассмотрении голосеменных (стр. 315), что покровы семяпочки представляют собой остатки ставших бесплодными и редуцировавшихся мегаспорангиев, которые были сращены вместе с центральным мегаспорангием, давшим нуцеллус, в один синангий. При таком понимании происхождения покровов гомологом мегаспорангия, строго говоря, нужно будет считать только нуцеллус, а вся семяпочка будет гомологична сорусу, или, правильнее, синангию мегаспорангиев, из которых лишь один содержит одну мегаспору, а прочие редуцированы и превратились в покров (или два покрова).

343

Обзор чередования поколений и смены ядерных фаз в различных группах растений

Редукционное деление

Оплодотворение

344

345

Раньше семяпочку считали видоизмененной почкой, откуда и название ее; нуцеллус считали стеблем, а покровы - листьями. Доказательствами принимаемого теперь происхождения семяпочек в качестве выростов по краям или на поверхности плодолистиков являются: 1) превращение у цикаса (см. стр. 314) лопастей плодолистика в семяпочки; 2) расположение семяпочек у многих растений на постенных семяносцах, т. е. по краям плодолистиков; 3) базипетальное развитие покровов семяпочек, тогда как листья на стебле развиваются акропетально; 4) переходные образования в позеленевших цветках (стр. 325) между лопастями, зубчиками, выростами плодолистиков и семяпочками; 5) наблюдаемые иногда случаи уродливых тычинок, где тычинка (пыльцелистик) образует частично пыльцевые гнезда, частично семяпочки; 6) возможность гомологизации семяпочки с мегаспорангием разноспоровых папоротников и др. Поэтому, может быть, более правильным является непривившееся у нас название семяпочки - семенозачаток или семезачаток.

1 - прямая; 2 - обратная; 3 - согнутая.

У немногих растений (гречишные, крапивные, перечные и др.) семяпочка при своем развитии удерживает первоначальное положение, так что нуцеллус составляет прямое продолжение семяножки; это будет так называемая прямая или атропная¹¹ семяпочка (рис. 294, 1). У большинства же семяпочки во время развития вследствие неравномерного роста образуют изгибы. Обычно при этом семяпочка оказывается перевернутой, свешивающейся вниз на длинной семяножке, к которой очень тесно прилегает или даже срастается ее наружный покров; нуцеллус при этом остается прямым. Такие наиболее распространенные семяпочки называются обращенными, обратными или анатропными¹² (рис. 294, 2). Реже встречаются согнутые, или кампилотропные¹³, семяпочки (рис. 294, 3), у которых вследствие большего роста с одной стороны изогнут нуцеллус и покровы, так что пыльцевход приходится почти возле халацы (у гвоздичных, маревых, некоторых крестоцветных и др.). Между этими типами семяпочек бывают различные промежуточные формы, носящие особые названия.

По положению в завязи семяпочки бывают: прямостоячие на дне завязи (у гречишных, маревых, крапивных, сложноцветных и др.), висячие - свешивающиеся вниз с верхушки завязи (у зонтичных, валериановых, ворсянковых и др.), горизонтальные, или боковые, при расположении их по боковым стенкам завязи или на центрально-угловых, или ложно-осевых семяносцах. Бывают и промежуточные положения между горизонтальными и прямостоячими, с одной стороны, и висячими - с другой.

346

---