Розмноження рослин: нестатеве, вегетативне і статеве

Розмноження — одна з ключових властивостей живих організмів, завдяки якій рослини збільшують свою чисельність і поширюються в просторі. У рослин розрізняють дві великі групи розмноження: нестатеве (без участі гамет) і статеве (із злиттям гамет). Нестатеве, своєю чергою, поділяють на розмноження спорами та вегетативне розмноження.

Нестатеве розмноження

Нестатеве розмноження відбувається без утворення й злиття гамет. Нову особину дає одна батьківська рослина. За вегетативного розмноження (на основі мітозу) нащадки генетично ідентичні материнській і утворюють клон. Спори вищих спорових рослин утворюються мейозом, тому генетично відрізняються від материнського спорофіта й одна від одної. Чисельність популяції за такого способу зростає швидко, адже кожна особина здатна дати багато нащадків без пошуку партнера.

У рослин є дві форми нестатевого розмноження:

• Розмноження спорами — характерне для мохів, плаунів, хвощів і папоротей. Спори — це одноклітинні зачатки, що утворюються в спорангіях унаслідок мейозу. Вони розносяться вітром і, потрапивши у сприятливе середовище, проростають без злиття з іншою клітиною, даючи гаметофіт. Спори не є гаметами — це клітини нестатевого розмноження. У водоростей подібну роль виконують зооспори — рухливі клітини з джгутиками.

• Вегетативне розмноження — відбувається частинами вегетативних органів (кореня, стебла, листка) або їхніми видозмінами. Воно ґрунтується на мітозі та здатності рослин до регенерації — відновлення цілого організму з частини завдяки твірним тканинам (меристемам).

Статеве розмноження

Статеве розмноження передбачає злиття двох гамет — чоловічої та жіночої — і утворення зиготи. Нащадки поєднують спадкові ознаки обох батьків, тому вони генетично різноманітні. Це дає популяції змогу краще пристосовуватися до змінних умов середовища. У квіткових (покритонасінних) рослин результатом статевого процесу є насінина, тому розмноження насінням належить до статевого.

Порівняння нестатевого й статевого розмноження

Багато рослин поєднують обидва способи. Наприклад, картопля розмножується вегетативно (бульбами) і статево (насінням), а суниці — вусами (вегетативно) й насінням (статево).

У природі рослини часто розмножуються вегетативно без участі людини. Це відбувається завдяки здатності вегетативних органів або їхніх видозмін утворювати нові особини. Розгляньмо основні способи природного вегетативного розмноження.

Кореневі паростки

Кореневі паростки — це надземні пагони, що виростають із додаткових бруньок, які утворюються на коренях. Таким способом розмножуються малина, вишня, слива, осика, бузок, а також бур'ян осот. Один кущ малини за кілька років може утворити цілі зарості навколо себе, оскільки кожен корінь дає нові пагони.

Видозмінені пагони

Багато рослин розмножуються підземними або надземними видозмінами пагона:

• Кореневища — підземні пагони, що ростуть горизонтально. Від них відходять додаткові корені, а з бруньок виростають нові надземні пагони. Приклади: пирій, конвалія, ірис. Навіть невеликий шматок кореневища з брунькою здатний дати нову рослину — саме тому пирій так важко викорінити.

• Бульби — потовщені підземні пагони з бруньками («вічками»). Класичний приклад — картопля та топінамбур. Кожна бульба, посаджена в ґрунт, дає нову рослину.

• Цибулини — вкорочені підземні пагони з м'ясистими лусками (видозміненими листками). Тюльпан утворює дочірні цибулинки-«дітки», а часник — зубки, з яких розвиваються нові рослини.

• Бульбоцибулини — зовні схожі на цибулини, але луски в них сухі, плівчасті, а запасні речовини накопичуються в потовщеному стеблі. Приклад: гладіолус.

• Вуса (столони) — надземні повзучі пагони, на верхівці яких укорінюється нова розетка листків. Типовий приклад — суниці.

Виводкові бруньки

Деякі рослини утворюють спеціалізовані структури — виводкові бруньки. У каланхое на краях листків формуються маленькі рослинки з корінцями, які опадають і вкорінюються в ґрунті. У маршанції (мохоподібне) виводкові бруньки містяться в особливих «кошичках» на слані.

Інші приклади

Водорості, зокрема спірогіра, розмножуються шматками нитки (частинами слані). Відламані гілки верби, що вкорінилися на березі річки, — теж приклад природного вегетативного розмноження.

Людина активно використовує здатність рослин до вегетативного розмноження для отримання садивного матеріалу, збереження сортових ознак і прискорення плодоношення. Розгляньмо основні штучні способи.

Живцювання

Живцювання — це вкорінення частини рослини (живця). Розрізняють кілька типів живців:

• Стеблові живці — відрізок пагона з 2–3 бруньками. У вологому ґрунті або у воді він утворює додаткові корені. Так розмножують смородину, вербу, тополю, виноград, троянду.

• Листкові живці — листок або його частина, яку висаджують у вологий субстрат. З нього розвиваються додаткові корені й пагони. Приклади: бегонія, фіалка узамбарська (сенполія).

• Кореневі живці — відрізки кореня, з яких виростають нові пагони. Так розмножують малину та хрін.

Для прискорення вкорінення живці обробляють препаратами, що містять ауксини — фітогормони, які стимулюють ріст додаткових коренів.

Відводки

Відводки — спосіб, за якого гілку рослини пригинають до землі, надрізають кору в місці дотику до ґрунту, пришпилюють і присипають землею. Після утворення додаткових коренів новий кущ відокремлюють від материнської рослини. Так розмножують смородину, агрус, виноград.

Поділ куща

Кущ викопують і ділять на кілька частин, кожна з яких має корені й бруньки. Кожну частину висаджують окремо. Цей спосіб застосовують для півонії, флоксів та інших багаторічних трав'янистих рослин.

Щеплення

Щеплення — це зрощення частини однієї рослини (прищепи) з іншою рослиною (підщепою). Підщепа — це рослина з кореневою системою, зазвичай витривалий дичок (наприклад, яблуня-дичка). Прищепа — живець або брунька сортової рослини.

Основні способи щеплення:

• Окулірування — під кору підщепи вставляють бруньку («вічко») прищепи.

• Копулювання — живці однакової товщини з'єднують косими зрізами.

• Щеплення в розщеп — на підщепі роблять поздовжній розщеп, у який вставляють живець прищепи.

Щоб частини зрослися, необхідно щільно поєднати камбій підщепи й прищепи. Клітини камбію (твірної тканини) активно діляться й утворюють спільні провідні тканини, завдяки чому забезпечується транспорт води й поживних речовин між частинами.

Плоди на щепленій гілці мають ознаки сорту прищепи, оскільки вони формуються на її пагонах. Підщепа постачає воду й мінеральні речовини, а також впливає на силу росту, зимостійкість і початок плодоношення, але не змінює сортових ознак плодів.

Навіщо потрібне щеплення? Сорти яблуні, груші, черешні під час розмноження насінням не зберігають сортових ознак — нащадки виходять різноманітними. Водночас живці цих рослин погано вкорінюються. Щеплення дає змогу зберегти сорт і отримати плоди значно швидше, ніж при вирощуванні з насінини.

Клональне мікророзмноження

Клональне мікророзмноження (культура тканин) — це вирощування рослин з окремих клітин або шматочків твірної тканини верхівки пагона на стерильному поживному середовищі в пробірці. За короткий час можна отримати тисячі генетично однакових рослин, вільних від вірусів. Цей метод широко застосовують для картоплі, суниць, орхідей. Детальніше техніку культури тканин пояснює урок про клітинну інженерію.

Статеве розмноження рослин має важливі відмінності залежно від того, чи належить рослина до спорових (мохи, плауни, хвощі, папороті) чи до насінних (голонасінні й покритонасінні).

Статеве розмноження спорових рослин

У спорових рослин гамети утворюються на гаметофіті в спеціальних органах — гаметангіях. Чоловічі гаметангії називаються антеридіями, у них формуються рухливі сперматозоїди з джгутиками. Жіночі гаметангії — архегонії, у яких міститься одна яйцеклітина.

Запліднення в спорових рослин можливе лише у водному середовищі. Сперматозоїди за допомогою джгутиків активно підпливають до архегонія, де зливаються з яйцеклітиною. Саме тому мохи, папороті, хвощі й плауни поширені переважно у вологих місцевостях.

Статеве розмноження насінних рослин

У насінних рослин чоловічий гаметофіт — це пилкове зерно, а жіночий розвивається всередині насінного зачатка. Антеридії в насінних рослин відсутні. Архегонії зберігаються лише в голонасінних (наприклад, у сосни), тоді як у покритонасінних жіночий гаметофіт — це зародковий мішок, у якому немає архегоніїв.

У більшості насінних рослин спермії нерухомі — вони не мають джгутиків (виняток — саговники й гінкго: їхні рухливі сперматозоїди звільняються з пилкової трубки біля яйцеклітини). Їх доставляє до яйцеклітини пилкова трубка, яка проростає від пилкового зерна крізь тканини маточки. Тому запліднення в насінних рослин не залежить від наявності води. Після запліднення з насінного зачатка розвивається насінина (у покритонасінних — усередині плода).

Порівняльна таблиця: спорові рослини vs насінні рослини

Приклад 1. Логічні пари: спосіб розмноження — рослина

Установи відповідність між способом вегетативного розмноження (1–4) і рослиною, для якої цей спосіб є типовим (А–Д).

1 кореневі паростки; 2 вуса; 3 бульби; 4 відводки.

А малина; Б суниці; В картопля; Г смородина; Д тюльпан.

Розв'язання:

• Кореневі паростки (1) — типові для малини (А).

• Вуса (2) — характерні для суниць (Б).

• Бульби (3) — спосіб розмноження картоплі (В).

• Відводки (4) — застосовують для смородини (Г).

• Тюльпан (Д) — зайвий, оскільки його розмножують цибулинами.

Відповідь: 1–А, 2–Б, 3–В, 4–Г.

Приклад 2. Щеплення: які плоди будуть на щепленій гілці?

На яблуню-дичку (підщепу) щепили живець сорту «Ренет Симиренка». Які плоди будуть на щепленій гілці?

Розв'язання: Плоди формуються на пагонах прищепи, тому вони матимуть усі ознаки сорту «Ренет Симиренка». Підщепа (дичка) постачає воду й мінеральні речовини, але не змінює сортових ознак плодів.

Відповідь: плоди сорту «Ренет Симиренка».

Чому інші варіанти неправильні?

• Плоди дички — поширена пастка: підщепа не передає своїх ознак плодам прищепи.

• Проміжні за ознаками плоди — помилка, бо прищепа зберігає свій генотип.

• На половині гілки одні плоди, на половині — інші — неможливо, бо вся щеплена гілка належить прищепі.

Приклад 3. Два твердження

Проаналізуй два твердження:

I. Рослини, отримані живцюванням, генетично однакові з материнською.

II. Спори папороті — статеві клітини.

Розв'язання: Твердження I правильне — живцювання є вегетативним розмноженням, нащадки — клон материнської рослини. Твердження II неправильне: спори — це клітини нестатевого розмноження, а не гамети. Вони проростають без злиття з іншою клітиною.

Відповідь: правильне лише I.

Приклад 4. Навіщо поєднують камбій підщепи й прищепи?

Чому під час щеплення необхідно щільно поєднати камбій підщепи й прищепи?

Розв'язання: Камбій — це твірна тканина, клітини якої активно діляться. При щільному контакті клітини камбію підщепи й прищепи утворюють спільні провідні тканини (ксилему й флоему), завдяки чому частини зростаються в єдиний організм.

Відповідь: клітини камбію діляться й утворюють спільні тканини, забезпечуючи зростання.

Чому інші варіанти неправильні?

• «Щоб підщепа передала прищепі свої ознаки» — підщепа не змінює сортових ознак прищепи.

• «Щоб з'єднати серцевини» — серцевина не бере участі в зростанні.

• «Щоб прищепа отримувала органічні речовини з кореня» — органічні речовини транспортуються флоемою, яка утворюється з камбію, але головна мета — саме зрощення.

Приклад 5. Клональне мікророзмноження

Який спосіб дає змогу швидко отримати тисячі однакових безвірусних рослин картоплі?

Розв'язання: Клональне мікророзмноження (культура тканин) дозволяє з однієї клітини або шматочка меристеми виростити необмежену кількість генетично ідентичних рослин у стерильних умовах. Отримані рослини вільні від вірусів, оскільки верхівкова меристема зазвичай не уражена патогенами.

Відповідь: клональне мікророзмноження.

Чому інші варіанти неправильні?

• Розмноження насінням — статеве, дає різноманітних нащадків, а не клон.

• Щеплення — переносить сорт, але не дає тисяч рослин одночасно.

• Відводки — дають лише кілька нових рослин за сезон.

• Вважають, що щеплена рослина дає плоди з ознаками підщепи, а не прищепи. Насправді плоди формуються на пагонах прищепи, тому вони мають ознаки сорту прищепи. Підщепа впливає на силу росту, зимостійкість і строки плодоношення, але не на смак, колір і форму плодів.

• Вважають розмноження насінням нестатевим або вегетативним. Помилка: насінина — результат статевого процесу (запліднення), тому розмноження насінням належить до статевого.

• Вважають спори гаметами, а розмноження спорами — статевим. Насправді спори — це клітини нестатевого розмноження. Вони утворюються мейозом, але проростають без злиття з іншою клітиною, тому це нестатеве розмноження.

• Плутають кореневі паростки й відводки. Кореневі паростки виростають із додаткових бруньок на коренях (природний спосіб). Відводки — це пригнута до землі гілка, яку вкорінює людина (штучний спосіб).

• Вважають, що вегетативне розмноження дає нові комбінації ознак. Насправді вегетативне розмноження ґрунтується на мітозі, тому нащадки — точні копії материнської рослини (клон). Нові комбінації ознак виникають унаслідок мейозу й запліднення, а не за вегетативного розмноження.

• Приписують покритонасінним антеридії й архегонії. У покритонасінних немає антеридіїв, а архегонії відсутні: жіночий гаметофіт — зародковий мішок. Антеридії й архегонії характерні лише для спорових рослин (мохів, плаунів, хвощів, папоротей) і частково для голонасінних (у яких є архегонії, але немає антеридіїв).

Тема «Форми й способи розмноження рослин, життєвий цикл рослин» належить до теми 3.7 програми НМТ з біології. Вимоги програми передбачають, що ти маєш:

• візуально розпізнавати способи вегетативного розмноження (живцювання, щеплення, відводки, кореневі паростки, видозмінені пагони);

• знати гаметангії, архегонії, антеридії;

• порівнювати статеве й нестатеве розмноження.

Завдання 25–28 — логічні пари (1–4 → А–Д). Одна буква зайва. Кожна правильно встановлена пара приносить 1 бал, максимум — 4 бали. Ця форма добре підходить для пар «зображення способу розмноження → назва» або «спосіб → рослина».

Завдання 1–24 — вибір однієї відповіді з чотирьох (А–Г). Правильна відповідь — 1 бал, неправильна — 0 балів. Підтип «два твердження» (I та II) трапляється в демоваріанті, зокрема в завданнях № 8, 14, 20. У демоваріанті 2026 року тема 3.7 є основною в завданні № 11 — це завдання за схемою життєвого циклу.

Стратегія виконання

На рисунку способу розмноження визнач, яка частина рослини дає нову особину:

• Корінь — кореневі паростки.

• Пагін (стебло, листок) — живці, відводки, вуса, бульби, цибулини.

• Поєднання двох рослин — щеплення.

• Нестатеве розмноження — спорами й вегетативне, без гамет. Вегетативне розмноження дає клон материнської рослини; спори утворюються мейозом і клоном не є.

• Природне вегетативне розмноження: кореневі паростки, кореневища, бульби, цибулини, вуса, виводкові бруньки.

• Штучне вегетативне розмноження: живцювання, відводки, поділ куща, щеплення, клональне мікророзмноження.

• Щеплення: підщепа дає корені, прищепа — сорт; плоди мають ознаки прищепи.

• Статеве розмноження спорових рослин: антеридії (сперматозоїди), архегонії (яйцеклітина), запліднення у воді.

• Статеве розмноження насінних рослин: пилок і насінні зачатки, вода не потрібна, спермії здебільшого нерухомі.

• Розмноження насінням — статеве, воно дає різноманітних нащадків.