Рис. 30. Так развивается зародыш тоции альпийской
Но так, как описано выше, формируются зародыши не у всех растений.
Необычный путь развития открыл в 1951 г. советский ботаник профессор М. С. Яковлев у зародышей пионов — знакомых всем садовых цветов. Здесь оно идет словно при ядерном типе развития... эндосперма. Ядра зародыша делятся, но между ними не образуется клеточных перегородок. Весь зародыш долгое время представляет собой одну большую клетку, в цитоплазме которой плавают несколько ядер. Лишь впоследствии вокруг них образуются клеточные оболочки. Необыкновенное продолжается и далее: некоторые из этих новоявленных клеток развиваются в настоящие самостоятельные зародыши. Один зародышевый мешок дает таким образом начало не одному, а нескольким новым растениям. Это открытие интересно не только тем, что дает пример нетипичного пути развития зародыша. Гораздо значительнее то обстоятельство, что здесь наблюдается полное сходство с развитием эндосперма по ядерному типу. В этом еще одно доказательство эволюционного "родства" эндосперма и зародыша.
Добавление о семенах паразитных и прочих
Семена обычно называют зрелыми, когда развитие их закончено и они опадают с материнского растения. Но очень часто, только что опавшие, они не способны прорасти даже в благоприятных для этого условиях. Им необходим некоторый период покоя, подготовки к росту — период дозревания. Правда, это дозревание нужно не всем. Семена тополя, например, прорастают уже через 2 — 3 ч после освобождения из плода. И даже наоборот, если за это время им не удастся найти подходящего для роста места и внедриться в землю, они теряют всхожесть и погибают.
У паразитной повилики семена, взятые с одного растения, имеют различную способность к прорастанию. Если высеять сотню семян и создать им самые благоприятные для развития условия, то они будут прорастать постепенно: первые — через 5 — 10 дней, а последние — через несколько месяцев или даже через год. Очевидно, к моменту осыпания семян не все они достигают одинаковой степени зрелости.
У большинства растений период покоя семян достаточно длительный, а всхожесть сохраняется иногда в течение нескольких лет.
Семена паразитного растения заразихи способны, например, целых 10 — 12 лет лежать в земле, не прорастая и не теряя жизнеспособности. Зародыш в ее семени предельно упрощен и не имеет обычного разделения на корешок, семядоли и почечку. Самостоятельно он даже не может прорасти. Как только поблизости появится корешок растения-хозяина, под влиянием его химических выделений ближайший к выходу из семени — базальный — конец зародыша устремляется к корешку и укрепляется в нем. В дальнейшем заразиха заставляет работать на себя всю питающую систему растения-хозяина и только с чужой помощью поднимает над землей свои побеги.
Напротив, другое паразитное растение, обитающее на наших лугах, — повилика — не ожидает того "счастливого случая", когда растение-жертва окажется вблизи, а активно ищет его. При прорастании ее семени сначала показывается нижний конец первичного стебелька (корешок у этого растения не развивается) и, быстро удлиняясь за счет растяжения клеток, цепляется за неровности почвы. Вслед за этим на поверхность выносится верхний конец первичного стебелька, освобождается от семенной оболочки и начинает совершать вращательные движения. Он ищет жертву — растение, за счет соков которого повилика могла бы питаться и расти, ведь недаром же она не развивает собственных корней. Стебелек растет, увеличивается в длину и за счет этого при вращательных движениях "ощупывает" все большее и большее пространство вокруг. Интересно, что, если на его пути окажется сухой стебель растения, проросток сделает вокруг него лишь один виток, словно изучая его. Убедившись в том, что это не то, что нужно, конец стебля вновь уходит в сторону и продолжает свой хищный поиск. Только найдя живую жертву, он присасывается к ней.
Семена орхидей также не трогаются в рост самостоятельно, ведь в них нет эндосперма и семядолей и зародышу негде почерпнуть питательные вещества, для того чтобы сделать первые шаги по жизни. Он ждет, когда в семя проникнут грибные нити — гифы — определенного вида почвенного гриба. Именно этот гриб дает зародышу пищу и возможность тронуться в рост: клетки проростка переваривают часть его гиф. В свою очередь и гриб получит помощь от проростка орхидеи, забирая часть созидаемых растением углеводов.
По иной, чем у паразитных растений, причине остается недоразвитым зародыш в семенах многих растений — обитателей сухих степей. Это растения-эфемеры. Их развитие приходится на краткий период весны, когда в степи еще есть влага. За полтора-два месяца эфемеры не успевают вырасти, отцвести и вполне сформировать в семенах зародыш. Семена их осыпаются, и зачаток зародыша в них ожидает лучших времен, которые наступают лишь осенью или весной. Тогда-то он и заканчивает свое развитие в недрах семени, а подчас доразвивается уже в процессе прорастания.
Оболочка семени — семенная кожура — образуется обычно из преобразованных покровных тканей семяпочки. Очень часто из этой оболочки развиваются различного рода придатки: крылья, волоски, шипы и прочие. Они связаны с тем или иным способом защиты, а главное — расселения семян, и потому подробнее расскажем о них в следующей главе.
Иногда на семенах развиваются мясистые покровы. Происхождение их бывает различным, а цель возникновения одна: привлечь к семенам животных, которые могут принять участие в их распространении.
Величина и масса семян изменяются в очень широких пределах. Можно назвать лишь приближенные крайние величины: так, семячко некоторых орхидей имеет в поперечнике всего миллиметр и массу в тысячные доли грамма, а семя кокосовой пальмы — кокосовый орех — достигает 11 — 14 см в поперечнике и имеет массу 800 — 1100 г.
Очень разнообразны и плоды покрытосеменных растений. Условно их подразделяют обычно на две большие группы — сочные и сухие. В стенке плода различают три более или менее обособленных слоя: внешний, средний и внутренний. Это разделение слоев заметно, однако далеко не всегда. Плоды можно разделить также на раскрывающиеся и нераскрывающиеся. Для раскрывания их, сопровождающегося обычно разбрасыванием семян, существуют самые разнообразные приспособления. Так, у плодов хлопчатника и у плодов дурмана раскрываются створки, у плода белены открывается крышечка, в коробочке мака открываются дырочки и т. д. — вариантов очень много. На поверхности плодов многих растений, так же как и на поверхности семян, нередко имеются волоски, шипы и прочие приспособления, с помощью которых коробочка с семенами может прицепиться к движущемуся мимо животному и отправиться на поиски новых мест, пригодных для заселения.
По размерам и массе плоды различных видов растений разделяются еще в более широких пределах, чем семена. Правда, нижняя граница размеров практически совпадает с таковой у семян. Самые мелкие, наверное, плоды паразитных баланофор имеют размеры, близкие к миллиметру, и массу в тысячные доли грамма. Но крупные плоды часто и крупнее и тяжелее самых больших семян. Масса ореха сейшельской пальмы, например, достигает 5 кг при длине и ширине в 20 — 30 см. Но и массой, и размерами его превосходят плоды обыкновенной, совсем не экзотической тыквы: они достигают в поперечнике метра, а их масса — 75 — 100 кг.
Семена-путешественники
Замечательный советский ученый академик В. И. Вернадский подсчитал, какое время понадобится представителям тех или иных форм живых организмов для того, чтобы целиком заполнить всю площадь нашей планеты с максимально возможной для данного организма густотой населения. По его расчетам, белый клевер, если бы ничто не мешало ему расти, цвести и рассеивать семена, всего за 11 лет плотным ковром покрыл бы всю поверхность земного шара — именно всю, от полюса до полюса, включая и ту часть планеты, что занята океанами и морями. Водоросли ламинарии, по тем же расчетам, понадобился бы несколько больший срок, 49 — 79 лет.
Но большинство молодых ростков погибает, попав в неподходящие для развития условия. Именно поэтому каждое растение производит на свет множество семян. У большинства злаков в каждом плоде развивается лишь одно семя, но на растении их несколько десятков, а то и сотен. У подорожника каждая особь образует до 14 000 семян, у пастушьей сумки — до 64 000, а у табака — даже до 360 000! И это еще не рекорд. В каждом плодике заразихи насчитывается в среднем около 5000 семян. Но на каждом побеге-цветоносе — до 50 таких плодиков. А одно растение заразихи, спрятавшееся в земле, дает подчас до 20 цветоносных побегов. В итоге получается, что растение, выросшее из одного семени, способно образовать до 5 000 000 таких семян. И это за один лишь год.
Однако для растения важно не только произвести определенное количество семян, но и обеспечить возможно более широкое расселение их.
Как уже упоминалось в начальных главах книги, у папоротников и многих других споровых растений расселение осуществляется посредством спор, разносимых ветром и водой. Способы расселения семян у цветковых растений более многообразны. Конечно, ветер и вода и здесь широко используются как посредники в расселении. Но к ним добавляется еще посредничество животных, а также использование механических сил, возникающих в самом растении, и, кроме того, многочисленные приспособления, позволяющие наиболее эффективным образом использовать перечисленных посредников.
Кто дальше бросит?
Очень и очень многие представители зеленого царства тем или иным способом разбрасывают семена.
Пожалуй, наиболее интересный пример — бешеный огурец. Плод этого растения, принадлежащего к семейству тыквенных, очень похож на своего родственника — на обыкновенный огурец, растущий на огородной грядке.
Согнутая крючком плодоножка бешеного огурца вдается свободным концом в полость плода. Вокруг нее образуется упругая ткань, которая препятствует раскрыванию плода до его созревания. Когда семена бешеного огурца достигают полной зрелости, окружающие их мясистые ткани превращаются в слизистую массу. Ослизняется и упругая ткань вокруг плодоножки, не мешая теперь приводу в действие механизма раскрывания плода. Механиз