Двойное оплодотворение характерно для мхов папоротников

Обновлено: 02.07.2024

У покрытосеменных, цветковых растений уникальный процесс оплодотворения. Именно уникальный. Ни один другой живой организм не проходит через процесс, который биологи называют «Двойное Оплодотворение«.

На женском гаметофите в семязачатке развивается мегаспора — женская половая клетка, которая формируется в завязи пестика.

Спорогенная клетка (2n) сначала делится митозом. Образуются мегаспороциты (2n). Затем они делятся мейозом, образуются гаплоидные (1n) клетки — мегаспоры. У большинства видов 3 из этих клеток редуцируются и остается одна мегаспора.

Она развивается и ее ядро 3 раза делится митозом. Образуются 8 гаплоидных ядра, которые находятся в цитоплазме одной клетки. 6 ядер смещаются к краям семязачатка, 2 ядра остаются в центре клетки.

Два слившихся ядра образуют центральное ядро,
остающиеся на полюсах ядра превращаются в клетки:
— антиподы (1n),
— яйцеклетку (1n),
— синергиды (1n)
формируется женский гаметофит, или зародышевый мешок

Мужские половые клетки — микроспоры.

В состав пыльцевого зерна входят 2 клетки:

вегетативная клетка, которая в будущем формирует пыльцевую трубку и
генеративная клетка, которая в будущем митозом образует 2 спермия.

Опыление — процесс переноса пыльцы с пыльников тычинок цветка на рыльце пестика

Пыльцевой зерно попадает на рыльце пестика, образующаяся пыльцевая трубка начинает прорастать внутрь столбика, стремясь к завязи. Когда пыльцевая трубка достигает зародышевого мешка, генеративная клетка образует 2 спермия. Один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, образуется зародыш. Второй спермий сливается с двумя ядрами в середине, образуя триплойдную клетку (3n) — эндосперм. Это и есть двойное оплодотворение.

Процесс двойного оплодотворения был открыт С.Г. Навашиным в 1898 г

Последовательность этапов этого процесса можно свести к схеме:

(такой вопрос часто встречается в части B ЕГЭ)

после оплодотворения семязачаток превращается в семя
завязь превращается в плод,
из зиготы — зародыш семени
из покровов семязачатка формируется семенная кожура.

Значение двойного оплодотворения

В семенах очень быстро (опережая развитие зародыша) образуются питательные ткани с запасом высокоэнергетических питательных веществ только после оплодотворения. У цветковых растений при развитии семязачатков не тратится время на создание питательных веществ, как у голосеменных растений, поэтому развиваются они гораздо быстрее. Таким образом, благодаря двойному оплодотворению ускоряется процесс формирования и семяпочки, и яйцеклетки, и семени

У голосеменных в оплодотворении участвует один спермий и эндосперм возникает до оплодотворения в результате деления мегаспоры, т.е. он гаплоидный и первичный.

Среди цветковых растений широко распространен апомиксис — образование зародыша без оплодотворения ( без участия мужской гаметы). У животных есть аналогичный процесс — партеногенез. Зародыш может развиваться из любых клеток зародышевого мешка: яйцеклетки, центрального ядра, синергид или антипод. Из остальных частей семязачатка образуются другие части семени.

Двудомные растения опыляются извне. Соответственно, это либо опыление животными (насекомыми, в основном), либо ветром.

Для привлечения насекомых растения используют яркую окраску цветка и аромат, пыльца крупная, липкая; ветроопыляемые растения обычно имеют невзрачные цветки, которые высоко поднимаются над землей и мелкую сухую пыльцу.

Правильный ответ — г. Собственно оно характерно для так называемых цветковых растений. Еще их называют покрытосеменными. Оно свойственно только таким растениям. К ним относится, например, всем известные пионы или же розы. У всех цветковых растений имеется цветок и он является органом полового размножения.

Как написать хороший ответ? Как написать хороший ответ?

Написать правильный и достоверный ответ;
Отвечать подробно и ясно, чтобы ответ принес наибольшую пользу;
Писать грамотно, поскольку ответы без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок лучше воспринимаются.

Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.

В противоположность человеку, растения могут продлевать свой род различными методами. Сведения об их размножении умело используются человечеством для выращивания других организмов. В этом уроке мы рассмотрим способы репродукции растительных организмов и непосредственное применение этих знаний на практике.

План урока:

Виды размножения

Размножение — процесс, в результате которого число определённого организма увеличивается.

У растительных организмов различают следующие способы размножения:

Половое;
Бесполое (спорами и вегетативное).

У гамет есть два вида:

Мужские: подвижные мужские клетки называют сперматозоидами, а неподвижные — спермиями. У спермиев нет жгутиков (присущи покрытосеменным и голосеменным);
Женские: женские клетки именуются яйцеклетками. Обычно яйцеклетки намного крупнее мужских гамет, так как содержат запас питательных веществ. Яйцеклетка состоит из цитоплазмы — ооплазмы — и ядра.

Половые клетки должны слиться друг с другом. Процесс, в итоге которого создаётся единый организм, называется оплодотворение. Единый организм именуется зиготой, из которого далее сформируется новое растение. Свежий растительный организм содержит набор признаков, который ему передали женские и мужские клетки.

Наследственный материал содержится в хромосомах. Гаметы гаплоидны, то есть в них находится одинарный набор хромосом. На схемах такой хромосом отмечается латинской буквой n. Одинарный набор присущ всем гаметофитам и некоторым водорослям (хлорелла) и грибам (мукор).

При слиянии гамет формируется зигота, которая имеет двойной (диплоидный) набор хромосом. При этом родительские признаки перемешиваются, и образуется уникальное растение со своим набором признаков. В этом и состоит биологический смысл: комбинации генов увеличивают генетическое разнообразие потомства, что приводит к появлению новых более приспособленных организмов.

Бесполое размножение. Бесполая репродукция бывает двух видов: вегетативная и размножение спорами.

Вегетативное размножение. В отличие от полового размножения, в вегетативном размножении не участвуют специализированные клетки. Растительный организм развивается из частей вегетативных органов: корня и побега.

Такой способ размножения характерен для всех растений. Наиболее часто вегетативно размножаются покрытосеменные растения из-за большого разнообразия видоизменённых побегов и корней.

В ходе формирования знаний о садоводстве человечество освоило способ вегетативного размножения — увеличение числа растений посредством черенков и отводков. Черенки — это такие части растений, которые способны закрепиться в почве и дать новые корни. Для этого черенок отделяют от материнского растительного организма и сажают в почву. Таким образом можно размножить огромное множество растений, например, жимолость или бузину.

Растительные организмы, которые не способны хорошо укорениться в почве, размножают отводками (крыжовник). При этом способе дочернее растение не отделяют от материнского, а лишь загибают часть побега и присыпают сверху почвой.

Некоторые растения сами выработали органы для вегетативного размножения. Например, землянику легко клонировать самим, благодаря наличию видоизменённого побега — усов.

Размножение усами земляники

Размножение спорами. Не стоит путать споры бактерий и споры растений. Споры бактерий — стадия жизни микроорганизмов, в которой максимально замедлены обменные процессы. Споры нужны бактериям в неблагоприятных условиях для выживания. Бактерии покрываются толстой оболочкой, которая может пережить экстремальные температуры. Споры растительных организмов предназначены для размножения. Оболочка — спородерма — состоит из двух слоёв: экзины и интины. Экзина имеет выросты, которые позволяет цепляться за гладкие части. Таким способом размножаются грибы, водоросли и высшие растения.

В отличие от размножения гаметами, в процессе размножения спорами участвует одна клетка. Споры прорастают на стадии жизненного цикла растения, которая называется спорофит. Специальные органы, которые несут споры, называются спорангии.

Споры бывают подвижные и неподвижные. Подвижные споры — зооспоры — имеют жгутики для передвижения. У неподвижных спор жгутика нет.

Спорофит диплоиден, то есть имеет двойной набор хромосом. На схемах записывают как 2n. Растение, которое сформировалось из споры, полностью повторяет материнский растительный организм, потому что не происходит перемешивания генетических материалов.

Растению удобнее размножаться спорами, нежели гаметами, так как в этом процессе участвует всего одна клетка. Споры отделяются от материнского организма и прорастают там, где образуются благоприятные для прорастания условия.

Для многих растений характерно чередование поколений, то есть какое-то время организм пребывает на стадии спорофита, а какое-то — на стадии гаметофита. Из-за этого растения одного вида могут отличаться не только способом размножения, но и внешним видом. Всё дело в преимуществах поколений.

Преимущества полового размножения:

Смешение генетического материала гамет, что приводит к лучшему приспособлению в изменяющихся условиях среды.

Преимущества бесполого размножения:

Более высокая вероятность размножения, так как участвует всего одна клетка;
При вегетативном размножении развитие растения начинается не с одной клетки, а с нескольких, что уменьшает время появления нового растительного организма.

Чередование поколений папоротника

Поколение растения, которое существует в жизненном цикле дольше, называется доминирующим.

Изменение соотношения между гаметофитом и спорофитом в процессе эволюции

Размножение споровых растений

Споровые растения — растения, для которых характерно споровое размножение.

Споровые растительные организмы бывают:

Низшие: водоросли;
Высшие: мхи, плауны, хвощи, папоротники.

Вегетативное: водоросли размножаются таким способом, когда их части случайно отделяются от материнского организма из-за сильных течений или воздействия животных;
Споровое: споры водорослей бывают подвижные с жгутиками (зооспоры) и неподвижные; внутри материнской клетки формируется множество спор, которые далее выходят наружу в водную среду;
Половое: половая репродукция активизируется лишь при наступлении неблагоприятных условий для приспособления к изменяющимся внешним условиям; гаметы из гаметофита сближаются в водной среде и формируют зиготу, из которой формируется новое растение.

Размножение мхов. У мхов выражено чередование поколений. Доминирующим является поколение гаметофит. У кукушкина льна во влажную погоду сперматозоиды из мужского мха перемещаются к яйцеклетке на женском мхе. Бывшая зигота становится спорофитом — коробочкой на ножке. Там формируются споры, которые затем выбрасываются на землю. Из них вырастают мужские и женские мхи — гаметофиты.

Жизненный цикл мха

Размножение плаунов. В жизненном цикле плаунов уже заметно доминирование спорофита над гаметофитом. На зелёном организме — спорофите — образуются спорангии с множеством спор внутри. Споры формируют гаметофит растений, который у плаунов называется заростком. Там формируются мужские и женские половые части, которые производят гаметы. Они сливаются во влажную погоду, образуя спорофит.

Жизненный цикл плаунов

Размножение хвощей. Далее во всех растениях спорофит будет доминирующим поколением. Репродукция хвощей повторяет размножение плаунов. На спорофите образуются споры, из которых вырастает заросток — гаметофит — с женскими и мужскими гаметами.

Жизненный цикл хвощей

Размножение папоротников. Доминирующим поколением папоротников также является спорофит. Спорофит — растение с листьями, на нижней стороне которых образуются бурые бугорки — спорангии. Споры формируют гаметофит — заросток. На нём формируются мужские и женские клетки. При оплодотворении они создают зиготу, из которой развивается спорофит.

Жизненный цикл папоротников

Таким образом, репродукция низших и высших споровых растений отличается. Для низших споровых растительных организмов характерен выбор между бесполым или половым размножением. Редко встречается и тот, и другой вид репродукции. Для высших споровых растений характерна смена поколений с преобладанием гаметофита (мхи) или с преобладанием спорофита (плауны, хвощи, папоротники).

Размножение семенных растений

Семенные растения также называют голосеменными. Для этих растений характерно семенное размножение. В отличие от споровых растительных организмов, голосеменные размножаются не с помощью спор, а посредством семян. В отличие от покрытосеменных растений, голосеменные не защищают семена специальными образованиями — плодами.

Женские и мужские семена растений можно различить невооруженным глазом: женские семена намного крупнее, так как они несут в себе запас питательных веществ, который заключён в эндосперм. Женское семя состоит из зародыша, эндосперма и плотной семенной кожуры. Мужские семена больше похожи на пыльцу.

Строение семени сосны

Репродукцию голосеменных растений принято рассматривать на примере сосны обыкновенной. Сосна — однодомный растительный организм, то есть на одном растении расположены и женские шишки, и мужские.

Женские шишки: красные, сидят на вершине по одной; на чешуях женских шишек развиваются два семязачатка, в которых располагаются яйцеклетки;
Мужские шишки: жёлто-зелёные, небольшие, собраны группами; на чешуях мужских шишек развиваются два пыльцевых мешочка, в которых располагается пыльца и пузырьки, заполненные воздухом, для облегчения полёта.

Строение шишки сосны

Пыльца вылетает из мужской шишки и встречается с женской. Это стадия опыления. Чешуи женской шишки соединяются, чтобы пыльцевые зёрна не вылетели обратно. Пыльца становится пыльцевой трубкой, формируя неподвижные безжгутиковые спермии. Они соединяются с яйцеклеткой. Из сформировавшейся зиготы вырастает семя. Шишка одревесневает, открывается, освобождая семена для дальнейшего распространения.

В жизненном цикле голосеменных растений преобладает спорофит. Спорофит — взрослое растение. Оно формируется внутри семян шишек, а затем прорастает при попадании на землю. Гаметофит — шишки.

Жизненный цикл голосеменных растений

Также у семенных растительных организмов редко встречается вегетативная репродукция.

Размножение покрытосеменных растений

Покрытосеменные растения — вершина эволюции. Для размножения у них выработались специальные органы: цветок и плод. Яркий цветок привлекает насекомых-опылителей, которые облегчают перенос пыльцы между растениями. Плод с околоплодником защищает хрупкие семена от неблагоприятных воздействий.

Мужской и женский гаметофит у покрытосеменных растений сильной отличается:

Мужской . Мужской гаметофит называется пыльцой и располагается на пыльнике тычинки. Представляет собой шарики с двухслойной оболочкой: наружная — неровная и внутренняя — гладкая. Неровности нужны для лучшего закрепления пыльцы. Под оболочками находятся две клетки: вегетативная и генеративная.
Женский . Женский гаметофит именуется зародышевым мешком и располагается в семязачатке пестика. В нём есть входное отверстие для пыльцы — микропиле. Напротив микропиле находится яйцеклетка, а в центре — центральная клетка.

Процесс переноса пыльцы называется опылением. Опыление растений бывает:

Самоопыление: пыльца попадает на тычинки того же растительного организма (горох, фасоль); высока вероятность опыление, но мало разнообразие потомства;
Перекрёстное опыление: пыльца попадает на тычинки другого растения (кукуруза, арбуз); высоко разнообразие потомства, но мала вероятность опыления.

Посредством насекомых-опылителей (зоофилия) или ветра (анемофилия) пыльца отделяется от тычинки и перелетает на рыльце пестика. Вегетативная клетка удлиняется и становится пыльцевой трубкой. Она вырастает и пробирается к зародышевому мешку. Генеративная клетка делится на 2 неподвижных спермия. Один из них соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу. Второй объединяется с центральной клеткой, формируя в дальнейшем эндосперм. Этот процесс именуется двойным оплодотворением, то есть два спермия сливаются с двумя клетками.

Далее из зиготы развивается зародыш, который окружён эндоспермом с запасом питательных веществ. Постепенно формируется плод.

Вегетативное размножение

Вегетативное размножение происходит с помощью вегетативных органов: корня, побега. В отличие от полового размножения, вегетативная репродукция даёт начало идентичным особям без разнообразия. Это понижает шансы на выживаемость в изменяющихся условиях среды.

В вегетативном размножении участвуют клетки паренхимы — основной ткани. Эти клетки не являются специализированными, поэтому в процессе развития могут дать начало любому органу.

Для вегетативного размножения растительные организмы выработали разнообразные способы:

Принципиальные различия между половым и бесполым размножением заключается в том, что половое размножение:

Биологическое значение мейоза (половой процесс) заключается в образовании клеток, участвующих в половом размножении, в поддержании постоянства видового числа хромосом; создании условий для комбинативной изменчивости и произвольном расхождении родительских хромосом по гаметам. Мейотическим путём образуются споры мхов, папоротников и некоторых других групп растений. Нарушение мейоза приводит к патологическим изменениям.

Сперматогенез — процесс превращения диплоидных сперматогониев (предшественники половых клеток) в сперматозоиды. Сперматозоиды после второго деления приступают ко второму мейотическому делению, в результате которого образуются 4 гаплоидные половые клетки. После дифференцировки они становятся зрелыми сперматозоидами. Исходя из этого из двух первичных половых клеток в результате сперматогенеза образуется восемь сперматозоидов.

Особенности сперматогенеза и овогенеза заключаются в том, что при образовании сперматозоидов каждая из четырёх дочерних клеток полноценна и способна оплодотворить яйцеклетку. А вот при созревании яйцеклеток мейотическое деление происходит иначе: цитоплазма распределяется между дочерними клетками неравномерно. При этом только одна из образовавшихся четырёх клеток становится жизнеспособной яйцеклеткой.

В гаметогенезе исходная клетка делится один раз.

В жизни гидры бесполое размножение доминирует над половым. Бесполое размножение происходит почкованием. На теле гидры возникает выпячивание, которое захватывает экто- и энтодерму. Возникшая почка увеличивается в размерах, у ее основания формируется перетяжка, возникает ротовое отверстие, окруженное щупальцами. Сформировавшаяся молодая гидра отпочковывается от материнского.

Гаметофит у папоротника начинается с развития крошечной бледно-зелёной цепочки клеток, похожих на водоросль. Затем из неё образуется плоская сердцевидная плёнчатая структура — заросток с многочисленными ризоидами в центре нижней поверхности. Там же, на нижней поверхности, формируются антеридии и архегонии. Антеридии обычно появляются раньше, а архегонии позднее. В антеридиях образуются многочисленные спирально закрученные много жгутиковые сперматозоиды.

После того, как один из спермиев оплодотворит яйцеклетку, образуется диплоидная зигота (из неё развивается зародыш нового растительного организма). Второй спермий сливается с двумя полярными ядрами (или с центральным диплоидным ядром), образуя триплоидную клетку, из которой впоследствии возникает питательная ткань —эндосперм. В его клетках содержится запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша растения.

Ромашка лекарственная относится к отделу Покрытосеменные, или Цветковые растения, а сосна и мох относятся к разным группам. Цветковым растениям характерно двойное оплодотворение.

Бесполое размножение – древнейшая форма размножения на нашей планете. Оно заключается в делении одноклеточного организма и образовании дочерних особей. Чаще эта форма размножения встречается у прокариот, растений, грибов и простейших, наблюдается и у некоторых видов животных.

При половом размножении особь каждого следующего поколения возникает в результате слияния двух специализированных гаплоидных клеток — гамет. Чаще всего гаметы формируются в специальных органах мужских и женских особей. В результате оплодотворения хромосомы яйцеклетки и сперматозоида оказываются в одном ядре, образуется — зигота — первая клетка нового организма.

При кроссинговере происходит обмен идентичными участками гомологичных хромосом. Это увеличивает генетическое разнообразие половых клеток, так как в результате этого процесса образуются хромосомы, несущие гены и отца, и матери. Таким образом, мейоз лежит в основе комбинативной изменчивости.

Преимущество двойного оплодотворения у покрытосеменных, заключается в образовании питательной ткани (эндосперма), ускоряющего созревание семени.

У наземных животных наружного оплодотворения быть не может, и сперматозоиды должны попасть непосредственно в организм самки, где и происходит внутреннее оплодотворение; при этом число сперматозоидов должно быть достаточно велико, так как далеко не все они достигают яйцеклетку.

Преимущества и недостатки двух способов размножения.

Особенности	Бесполое размножение	Половое размножение
Родители	Одна особь	Пара особей, клеток или ядер
Решаемые задачи	Увеличение числа особей	Комбинирование наследственного материала родителей и увеличение числа особей
Разнообразие потомков	Похожи на материнскую особь и друг на друга как близнецы	Потомки отличаются от родителей и друг от друга
Опасность наследственных нарушений	Со временем накапливается, снижая жизнеспособность	Компенсируется здоровой наследственностью хотя бы одного из родителей
Затраты времени и энергии, связанные с размножением	Минимальные; сэкономленные траты могут использоваться для повторения размножения	Существенные затраты на поиск пары (исключая случаи самооплодотворения)
Условия среды, дающие преимущества	Постоянные и благоприятные	Переменчивые и неблагоприятные

Сравнивая два способа размножения — бесполое и половое, можно заключить, что бесполое размножение приводит к появлению особей, которые являются генетическими копиями родителя. Этот способ идеален для размножения в стабильных, не меняющихся условиях окружающей среды. Напротив, половое размножение способствует перекомбинации родительских генов и, следовательно, разнообразию потомства. Такой способ размножения очень важен для эволюционного прогресса вида (процветание вида) в постоянно меняющихся условиях существования.

Читайте также: