То же можно сказать и о всем известных рясках, подчас сплошь покрывающих поверхность стоячих водоемов или тихие заводи медленно текущих рек. Отделившимися от материнского растения побегами размножаются и некоторые кактусы.
Многие растения размножаются побегами-отводками, которые укореняются, не потеряв связи с материнским растением. Такое размножение характерно для винограда.
Деревья, например дуб и береза, граб и бук, размножаются, образуя корневую поросль.
Целый ряд известных растений дают жизнь новому поколению посредством корневых отпрысков — побегов, развивающихся из придаточных почек корней. Таковы рябина и ольха, осина и ива, вишня, слива, малина, сирень и много других. Точно так же размножаются и некоторые, в основном сорные, травы, например, осот полевой, бодяк полевой, молочаи и вьюнки.
Дикий картофель у себя на родине, в Южной Америке, размножается и семенами, и клубнями. Когда это растение ввели в культуру, обнаружили, что экономически более выгодно отказаться от семенного размножения и перейти исключительно на размножение клубнями — урожай при этом получается несравненно выше, новые клубни вырастают более крупными, чем у растений, выросших из семян. Кроме того, лучше сохраняются и передаются из поколения в поколение свойства сорта.
Сейчас повсюду, за исключением лишь специальных селекционных и семеноводческих хозяйств, картофель размножают клубнями, не сеют, а сажают.
Органы, на которых развиваются клубни картофеля, называются столонами. Они могут быть не только подземными, а и надземными, например у камнеломок. Усы садовой земляники — это тоже надземные столоны.
Очень многие растения размножаются при помощи корневищ. Насколько эффективен такой способ, можно судить, например, по неимоверной трудности борьбы о агрессивным сорняком — пыреем ползучим. Подземные корневища образуются не только у злаков, как у названного пырея ползучего или пырея ветвистого, но и у многих лилейных, а из двудольных растений — у иван-чая, сныти и тысячелистника. У лесных растений — медуницы, гравилатов, копытня — встречаются даже надземные корневища.
Известно, что многие однодольные, например лилейные и амариллисовые, размножаются луковицами. Причем луковицы можно обнаружить не только в почве, но и над землей — в пазухах листьев или даже, как у чеснока, вместо цветков в цветочных почках. Менее известны луковицы у двудольных растений, таких, как кислицы и одна из камнеломок.
Наконец, ряд растений размножается почками, которые образуются на листьях, — это бегонии и толстянки, очиток и бриофиллум, некоторые кувшинки и орхидные.
Некоторым растениям свойствен исключительно вегетативный способ размножения. В связи с этим на месте цветков у них развиваются либо выводковые почки, подобные луковичкам, как у мятлика живородящего, овсяницы живородящей и зубянки луковичной, либо клубеньки, как у горца живородящего и норичника шишковатого.
В дополнение к естественным и па их основе человек создал некоторые искусственные способы вегетативного размножения. Таково размножение черенками или путем прививок, широко используемое при разведении плодовых; деревьев.
Вегетативное потомство какого-либо растения называется клоном. Рассказывая о картофеле, мы уже подчеркивали, что при размножении клубнями потомство строго повторяет все наследственные особенности исходной родительской формы. Потому-то селекционеры очень часто пользуются клоповым размножением, при котором полезные сортовые качества закрепляются в потомстве значительно прочнее, чем при размножении семенами.
Но все же семенами лучше!
Несмотря на великолепные, казалось бы, возможности вегетативного размножения, подавляющее большинство растений размножается семенами.
Какие преимущества дает это растению?
Мы уже назвали главное в половом размножении обстоятельство: то, что зарождению семян предшествует слияние двух — мужской и женской — половых клеток, каждая из которых сконцентрировала в себе наследственные особенности того организма, на котором она образовалась. Конечно, материнский и отцовский организмы принадлежат, как правило, к одному и тому же виду растений. Но это нисколько не исключает некоторого их различия.
Есть у биологов понятие генотип — совокупность внутренних факторов, обусловливающих наследственные признаки организма. Теоретически подсчитано, что при слиянии наследственных свойств только двух — отцовского и материнского — организмов могут вновь возникнуть 101000 комбинаций признаков, то есть 10 в 1000-й степени новых генотипов. Астрономически огромный ряд существ, словно бы одинаковых, но все же хоть какой-то особенностью отличающихся от любого другого из этого ряда, от каждого из многочисленных сестер и братьев! Выживут и дадут жизнеспособное потомство только те из них, наследственный генетический фонд которых окажется в соответствии с возможностями условий существования данного организма. Менее "удачные" из теоретически возможных комбинаций попадут в поле деятельности естественного отбора. И так из поколения в поколение. А если учесть, что условия не остаются постоянными ни в пространстве, ни во времени, то станет ясно, какое большое преимущество для вида растений в целом эта непохожесть потомства у каждого отдельного растительного организма.
Даже в тех случаях, когда происходит самоопыление растений, то есть сливающиеся мужская и женская половые клетки принадлежат одному и тому же организму, преимущества на стороне семенного размножения. Ведь уже при образовании половых клеток происходит значительная "перетасовка" генетического материала, приводящая к определенному разнообразию наследственных особенностей потомства, к повышению возможностей наследственной изменчивости.
Рис. 2. При половом размножении в потомстве различным образом комбинируются наследственные качества родителей. Дальнейший естественный отбор (или селекция, если речь идет о культурных растениях) оставляет наиболее приспособленные к условиям существования (или наиболее продуктивные) формы
Есть у семенного размножения и другие достоинства. Семена подчас лучше, чем сами растения, переносят неблагоприятные условия жизни. И это обстоятельство позволяет многим, в сущности нежным и прихотливым, однолетним растениям обитать в суровом климате, переносить морозные и бесснежные зимы.
Плоды и семена, несомненно, более мощное средство расселения растений, чем любой из способов вегетативного размножения. В плодах многих растений развиваются сотни и тысячи семян (у некоторых орхидей, например, в одном плоде может развиваться даже до 4 миллионов семян!), да и самих плодов на каждом растении бывает много.
Впрочем, наш краткий рассказ о преимуществах полового размножения и неполон, и не дает еще возможности понять, что цветок — это этап ив жизни одного растения, и в эволюционной истории растительного царства. Для такого понимания необходимо знакомство и с родственниками цветковых растений, и с развитием в процессе эволюции половых способов воспроизведения организмом себе подобных.
Рис. 2. При половом размножении в потомстве различным образом комбинируются наследственные качества родителей. Дальнейший естественный отбор (или селекция, если речь идет о культурных растениях) оставляет наиболее приспособленные к условиям существования (или наиболее продуктивные) формы
Дети или внуки?
Всем хорошо известны папоротники — растения с широкими перистыми листьями. Во влажных и тенистых лесах они образуют подчас густые заросли.
Широко известна и связанная с папоротниками легенда. По древнему поверью, раз в году, в летнюю ночь на Ивана Купала, распускается алый цветок папоротника, и тому, кто найдет этот цветок, откроются богатые клады.
На самом деле, и это тоже известно многим, цветков у папоротника не бывает. Папоротники и папоротникообразные — лишь отдаленная родня цветковых растений. Даже их листья, сложным рисунком своим напоминающие птичье перо, называют иногда не листьями, а вайями.
Рис. 4. Цикл развития и чередование поколений у мхов
На вайях в особых образованиях созревают споры. Именно споры — с семенами цветковых растений они не имеют ничего общего. Споры опадают на землю, и из них вырастает не новое поколение сильных папоротников, а маленькие, невзрачные и почти незаметные для глаза припочвенные растеньица, называемые заростками. Это и есть "дети" папоротников. У них особая жизнь и своя, весьма важная в вековечном существовании папоротникового рода роль. В поколении заростков на каждом из них развиваются половые органы растения и происходит оплодотворение. Вскоре после этого короткая жизнь заростка кончается, а из созревшей в нем и оплодотворенной яйцеклетки развивается новое, "настоящее" растение папоротника, которое будет, по сути дела, "внуком" тому, на вайях которого вызрели споры.
Но какое отношение имеет эта не прямая, а через поколение заростков, родственная связь папоротников к цветковым растениям? Всякий, кому хоть однажды приходилось выращивать растения, знает, что у тех же, например, огурцов нет никакого промежуточного поколения, подобного заросткам папоротников. Материнское растение дает семена, из которых развиваются дочерние растения.
Рис. 5. Цикл развития и чередование поколений у цветковых растений
Да, это так. И все же поколение, развивающееся из семян, то поколение, которое мы обычно считаем дочерним, на самом деле является внучатым. Смена поколений, о которой мы рассказали на примере папоротников, — явление общее для всех высокоорганизованных растений. В развитии каждого из них чередуются два состояния: бесполое поколение, которое ученые называют спорофитом, и половое, называемое гаметофитом. Но внешне это чередование поколений проявляется очень различно.
Если у папоротников половое поколение — малозаметный и никому, кроме ботаников, не известный заросток, а бесполое — это и есть всем известное растение, то у мхов дело обстоит как раз наоборот. У них гаметофит — половое поколение — это и есть само зеленое растение. Бесполое же поколение мха — спорофит, иначе называемый у мхов спорогоном, — несамостоятельно: оно прорастает из оплодотворенной яйцеклетки прямо на гаметофите и паразитирует на нем. Спорогон имеет форму коробочки, сидящей на прикрепленной к материнскому растению ножке. В коробочке вызревают споры. Осыпаясь и прорастая в почве, они дают начало следующему половому поколению — зеленым порослям мха.