Симметрия цветка

Wurmbea stricta, его листочки околоцветника в актиноморфном расположении

В природе чаще всего встречаются растения с актиноморфными цветками (от греч. ἀκτίς — луч и μορφή — форма), то есть их можно разделить на 3 или более идентичных сектора, которые могут замещать друг друга при вращении вокруг оси симметрии, которая проходит через центр цветка. Обычно каждый такой сектор содержит один листочек околоцветника или один лепесток и один чашелистик. Актиноморфные цветки, как правило, имеют не менее двух плоскостей симметрии, проведённых вертикально через центр цветка и делящих его на две равные половины, но есть и исключения, например, цветки олеандра не имеют плоскостей симметрии. Актиноморфные цветки называют также радиально-симметричными или правильными цветками. Другими примерами актиноморфных цветков являются лилия (Lilium, Liliaceae) и лютик (Ranunculus, Ranunculaceae).

Satyrium carneum, наземная орхидея с типичной зигоморфной анатомией цветка

Зигоморфные («в форме ярма», «двусторонний» — от греч. Ζυγόν — ярмо и μορφή — форма) цветки могут быть разделены только одной плоскостью на две зеркальные половины, что очень похоже на ярмо или человеческое лицо. Примерами являются орхидеи и цветки большинства представителей порядка ясноткоцветные (например, норичниковые и геснериевые). Некоторые авторы предпочитают термин «моносимметрия» или «двусторонняя симметрия»[1]. Такая форма цветков повышает специфичность и надежность опыления. В частности, то, что пыльца попадает на определенные части тела насекомых-опылителей, может приводить к появлению новых видов растений[2].

У некоторых видов растений цветки лишены какой-либо симметрии (то есть через их центр нельзя провести ни одной плоскости симметрии). Примеры: валериана лекарственная и Canna indica[3].

Актиноморфные цветки считаются исходным признаком для покрытосеменных; у зигоморфных цветков венчики имеют особую форму, которая нередко является морфологическим признаком вида (а иногда даже и семейства)[4].

Некоторые знакомые и кажущиеся актиноморфными цветки, такие как цветки маргариток и одуванчиков (астровые) и большинства видов Protea, на самом деле представляют собой группы крошечных (не обязательно актиноморфных) цветков, расположенных в соцветиях радиально-симметричной формы, известных как антодий.

Наперстянка пурпурная с пелорическим верхушечным цветком и нормальными зигоморфными цветками

Пелорические цветки — аномальное образование актиноморфных цветков у видов, которые обычно производят зигоморфные цветки. Появление таких аномальных цветков может быть следствием негенетических нарушений хода развития или иметь генетическую основу: ген CYCLOIDEA контролирует симметрию цветков. Так, растения пелорического львиного зева были получены путем отключения этого гена[4]. Многие современные сорта синнингии красивой («глоксинии») были выведены с получением пелорических цветков, поскольку они крупнее и ярче, чем обычно зигоморфные цветки этого вида.

Чарлз Дарвин исследовал пелоризм львиного зева, изучая наследование характеристик цветков для своей работы «Изменение животных и растений в домашнем состоянии» (1868)[5]. Более поздние исследования с использованием наперстянки пурпурной показали, что результаты Дарвина[6] в значительной степени соответствовали теории Менделя[7].

Если рассматривать только единичные цветки, можно выделить сравнительно небольшое количество 2D-групп симметрии. Однодольные растения можно идентифицировать по их трёхчленным околоцветникам, таким образом, однодольные часто имеют вращательную симметрию 3-го порядка. Если цветок также имеет 3 плоскости зеркальной симметрии, группа, к которой он принадлежит, является диэдральной группой D3. Если же он не имеет 3 плоскостей зеркальной симметрии, то принадлежит циклической группе C3. Эвдикоты с четырёхчленными или пятичленными цветками могут иметь вращательную симметрию порядка 4 или 5. Опять же, наличие у них зеркальных плоскостей определяет, принадлежат ли они к диэдральным (D4 и D5) или циклическим группам (C4 или C5). Чашелистики цветков некоторых однодольных правильно чередуются с лепестками; внешнее строение таких цветков имеет вращательную симметрию 6-го порядка и принадлежит либо к группе симметрии D6, либо к C6. Однако симметрия цветков редко бывает идеальной.

• Геометрические закономерности в природе
• Симметрия (биология)
• Мутовка

• Craene, Louis P. Ronse De (2010), Floral diagrams: an aid to understanding flower morphology and evolution, Cambridge: Cambridge University Press, ISBN 9780521493468, <https://books.google.com/books?id=24p-LgWPA50C>
• Darwin, Charles. The Variation of Animals and Plants Under Domestication. — London : John Murray, 1868. — Vol. II.
• Endress P. K. (February 2001). “Evolution of floral symmetry”. Curr. Opin. Plant Biol. 4 (1): 86—91. DOI:10.1016/S1369-5266(00)00140-0. PMID 11163173.
• Neal P. R.; Dafni A.; Giurfa M. (1998). “Floral symmetry and its role in plant-pollinator systems: terminology, distribution, and hypotheses”. Annu Rev Ecol Syst. 29: 345—373. DOI:10.1146/annurev.ecolsys.29.1.345. JSTOR 221712.