Опыление цветов чаще всего происходит при цветении. Суть цветения заключается в раскрытии пыльников и в функционировании рылец пестиков, как органов, принимающих пыльцу. У большинства видов цветковых растений опылению предшествует процесс раскрытия цветов, то есть собственно процесс перехода от бутонизации до
цветения, хорошо заметный у цветов с ярким венчиком. Окончания цветения, как правило, сопровождается увяданием венчика или всей околоцветника. Сам период цветения может длиться от нескольких часов или меньше до нескольких недель (в некоторых тропических орхидей). У части видов растений опыления (самоопыление) происходит в закрытых цветах. Эти цветы называются клейстогамнимы.
Такие цветы развиваются в основном у поверхности почвы. Они встречаются в различных систематических группах покрытосеменных растений (например, у арахиса, фиалки удивительной). В большинстве случаев у растений одновременно развиваются типичные хазмогамни и закрытые клейстогамни цветы. В части видов клейстогамни цветы образуют и дают семена в течение всего лета, до глубокой осени, тогда как крупные и красивые хазмогамни цветы появляются только ранней весной. Кострица Дантона образует исключительно клейстогамни цветы.
Опыление - это процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Если опыление происходит в пределах одного цветка, то оно называется самоопылением или Автогамия. Если пыльца переносится на пестик другого цветка, то такое опыление называется перекрестным или аллогамиею. Если перекрестное опыление происходит в пределах одной особи, то оно называется гейтоногамиею. Если такое опыление происходит между различными особями вида, то оно называется ксеногамиею. Ксеногамия является биологически выгодной, поскольку при этом возрастают возможности рекомбинаций генетического материала, что способствует увеличению внутривидовой разнообразия и дальнейшей приспособительной эволюции. Одновременно замозапилення также имеет важное значение, поскольку обеспечивает стабилизацию признаков вида. Гейтоногамия встречается часто у растений с многоцветковыми соцветиями (например, у представителей сложноцветных часто происходит перекрестное опыление цветов в пределах одного корзины).
В природе у растений выработались специальные приспособления, препятствующие самоопылению. Наиболее распространенными из таких приспособлений является дихогамия и гетеростилия. Дихогамия представляет собой неодновременное созревания тычинок и пестиков в тычиночных-маточное цветке. Более раннее вскрытие пыльников, когда рыльце еще недоразвитая, называется протеандриею (она часто наблюдается у видов семей - Гвоздичные, Гераниеви, Мальвовые, Астровые, лилейные). Более раннее созревание рыльца называется протерогиниею (она часто наблюдается у видов семей - Капустные, Розовые, осоки). При гетеростилии в одних экземпляров тычиночных-пестичных цветов пестика имеют длинные столбики, а тычинки с короткими тычиночными нитками, в других - наоборот. Иногда еще имеющиеся столбцы промежуточной длины. Нормально сформировано семян бывает тогда, когда на длинную пестик попадает пыльца из длинных тычинок, а на короткое пестик - с коротких.
Одновременно следует отметить, что у значительного числа видов растений Автогамия характерна не абсолютно, а сочетается с аллогамиею. Клейстогамни цветы образуются наряду с типичными хазмогамнимы цветами. У многих растений выработались приспособления, резервирующих возможность Автогамия. Несмотря на то, что при Автогамия отсутствует возможность новых генных рекомбинаций, значение ее в природе достаточно велико. При этом срабатывает принцип "лучше самоопыления, чем никакого опыления". Автогамия распространенная во многих энтомофильных по строению цветка растениях, которые растут в неблагоприятных климатических условиях, например, в высоких горах, арктических или пустынных районах, где насекомых-опылителей немного. Дождливая погода, при которой в средней полосе цветы некоторых видов вообще не раскрываются, способствует Автогамия. Иногда самоопыление может происходить случайно.
Перекрестное опыление может осуществляться с помощью различных факторов: ветра (анемофилия), воды (гидрофилии), животных (зоофилия), в частности, птиц (орнитофилия), летучих мышей (хироптерофилия), насекомых (ентомофилия) или с помощью муравьев (мирмекофилия). Ентомофилия является одним из самых распространенных способов опыления. Можно говорить о том, что эволюция многих семей Цветочных и определенных групп насекомых происходила совместно и очень часто путем узкой специализации, тесных адаптаций цветки и насекомые друг к другу. Иногда такая связь становится настолько тесной, что растение действительно оказывается в полной зависимости от своего опылителя и она, например, не способна занимать территории, где отсутствует опылителей, или цвести в то время, когда опылители не летает. Энтомофильные растения обладают ярко окрашенным венчиком или виночкоподибною околоцветником, часто крупными цветами. Многие энтомофильных растений имеет мелкие цветки, но они в этом случае собраны в соцветия. Краевые цветки у представителей семей - Сельдерейные, Астровые и некоторых других часто бывают увеличенными. Большое значение для привлечения насекомых имеют запахи цветка, которые оказываются весьма разнообразными. Следует отметить, что окраска, форма, размеры и запах цветка служат для насекомых как бы указателем на присутствие в цветах необходимых для них субстанций, прежде всего, нектара и пыльцы, которые таким образом является для насекомых первичными аттрактантов.
В тропических районах распространенное опыления цветов различными позвоночными животными, прежде птицами и летучими мышами, которые посещают цветы ради нектара. Среди птиц опылителями цветов выступают различные виды колибри и квитниць. Вода играет роль опыляя агента не только для растений, цветы которых полностью погружены в воду (например, роголистник, наяда, морская трава), но и для тех, чьи цветы расположенные выше поверхности воды (например, элодея, Болотников, валиснерия). В пыльники таких растений редуцирован или отсутствует ендотеций, пыльцевые зерна не имеют екзины, пыльники часто имеют нитевидную или червеобразную формы, что повышает возможность парения в воде. У некоторых видов, где пестичные цветки размещены ниче тычиночных, пыльца тяжелее воду и при медленном опускании может случайно попасть на рыльце. Необходимо также отметить, что в части видов типично водных растений опыление не связано с водой. В зоне умеренного климата около 20% видов Цветочных опыляется анемофильно. Этот процент возрастает в полярных районах, а также в районах, где преобладают травянистые группировки с большим числом злаков. Ветроопыляемых есть много видов из семей - Тонконог, осока, ситник, Астровые, конопли, крапивы, а также многие виды деревьев. Цветы анемофильних растений, как правило, мелкие, невзрачные, ахламидни или простой чашечкоподибною околоцветником, без запаха. Их пыльца довольно мелкий, образуется в больших количествах. Цветы часто отдельно тычиночные и отдельно пестичные. Пыльники находятся на длинных, хорошо раскачиваются, тычиночных нитях. Рыльца пестиков длинные, волосистые или перистые. Легкий пил анемофильних растений может переноситься ветром на сотни километров.
При подаче пыльцевого зерна на рыльце пестика оно прорастает. По его вегетативной клетки формируется пыльцевая трубка, на конце которой находятся два спермии, образующиеся в результате митотического деления генеративной клетки пыльцевого зерна. Пыльцевая трубка в процессе роста продвигается столбиком пестика в направлении семенного зачатка. Между опылением и оплодотворением у разных видов растений проходит довольно разное время. Достигая интегумента, она в основном входит через микропиле в середину зародышевого мешка (это явление называется порогамия). В отдельных случаях пыльцевая трубка проходит непосредственно через интегументом. Оболочка зародышевого мешка растворяется при соприкосновении с кончиком пыльцевой трубки. Спермии, находящихся на конце пыльцевой трубки, таким образом попадают в центральную часть зародышевого мешка. В зародышевом мешке пыльцевая трубка растет по направлению к яйцеклетке. Оболочка на кончике пыльцевой трубки растворяется и оттуда выходят два спермии. При этом один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, а второй оплодотворяет диплоидное вторичное ядро (происходит тригамия). Такой процесс называется двойным оплодотворения.
Он был открыт русским ботаником С. Навашина в 1898 г. и является одной из самых характерных признаков покрытосеменных. С образованной в результате оплодотворения (т.е. в результате сингамии) диплоидной зиготы в дальнейшем формируется зародыш будущего семени. С триплоидному ядра формируется эндосперм семени с характерным для него тройным набором хромосом, который служит для питания развивающегося зародыша. Тройное слияние, скорее всего, возникло в результате крайнего упрощения женского гаметофита, который, как правило, почти полностью лишен запаса питательных веществ и представляет собой эффективное приспособление для быстрой их компенсации.