Как изменяется гаметофит от низших к высшим растениям

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 19.09.2024

Растение с двойным (диплоидным) набором хромосом (его называют спорофазой или спорофитом) сменяется растением с простым — гаплоидным — набором хромосом (это растение именуют гаметофазой или гаметофитом). А оно в свою очередь снова сменяется первым. И так далее. Первое растение (спорофит) производит органы бесполого размножения — споры; второе (гаметофит) — органы полового размножения. Их обобщенное название у растений — гаметангии. В результате оплодотворения число хромосом удваивается, и возникает диплоидный спорофит.

У очень небольшого числа водорослей спорофит и гаметофит неразличимы. Но у большинства низших растений и у всех высших (к которым принадлежат и мохообразные) гаметофит и спорофит очень мало или вовсе не похожи друг на друга. Если не знать жизненного цикла растения, то его спорофазу и гаметофазу можно легко принять за совершенно разные, не родственные виды. И это не раз случалось в истории ботаники.

Поведение гаметофита и спорофита в жизненном цикле различных групп растений различно. У некоторых обе фазы существуют отдельно одна от другой, у других — вместе, и при этом одна фаза частично или полностью живет за счет другой.

У папоротников и некоторых других высших растений гаметофит живет отдельно от спорофита, так сказать, сам по себе, а у покрытосеменных и голосеменных — на спорофите (точнее, внутри его).

Не будет преувеличением сказать, что высшие растения осуществили спорофитную, диплоидную линию эволюции. В их жизненном цикле спорофаза резко преобладает.

Но нет правил без исключений. Таким исключением и являются мохообразные. Они пошли в эволюции своей дорогой. У них все наоборот по сравнению с остальными высшими растениями. Если у всех высших само растение, как мы уже говорили, спорофит, то у мохообразных — гаметофит, гаметофаза с гаплоидным набором хромосом. Спорофит у мохообразных имеет меньшие размеры, лишен листьев и по сути дела низведен до роли спороносящего органа. Он прикреплен к гаметофиту и живет в значительной мере за его счет. Еще совсем недавно считалось, что спорофит мохообразных паразитирует на гаметофите. Проскальзывают подобные высказывания порой и в современной литературе. Это, однако, не вполне верно, так как выяснилось, что спорофит мохообразных, по крайней мере в молодом возрасте, фотосинтезирует и, следовательно, о паразитизме, во всяком случае полном паразитизме, говорить нельзя. Нередко считают, что спорофит произрастает на гаметофите мхов эпифитно , а не как паразит. Правильнее, вероятно, будет сказать, что обе фазы образуют сложный двуединый организм с главенствующей ролью гаметофазы, организм, в котором спорофаза представляет собой спороносный орган. Такие взгляды высказывал известный советский бриолог А. С. Лазаренко [1961]. Сводить сложные и не до конца выясненные взаимоотношения фаз к паразитизму или эпифитизму одной из фаз вряд ли правильно. Добавим, что у части мохообразных (правда, у очень небольшой части) спорофит способен к самостоятельному существованию без какой-либо помощи со стороны гаметофита.

И размеры, и срок жизни спорофита у мохообразных (за очень редкими исключениями) значительно уступают размерам и срокам жизни гаметофита. У очень и очень многих видов мохообразных спорофит возникает даже не каждый год и далеко не на каждом гаметофите. Более или менее регулярно (именно более или менее) спорофиты образуются максимум у 40% видов мохообразных.

Очень любопытно, что, несмотря на кардинальные различия между гаметофитом мохообразных и спорофитом остальных высших растений, между тем и другим поразительно много сходства и, с другой стороны, поразительно мало сходства между гаметофитом мохообразных и гаметофитом остальных высших растений, равным образом как и между спорофитами обеих групп растений. Самое удивительное и неожиданное, что на стебель и листья расчленены спорофиты всех высших растений (кроме мохообразных) и гаметофиты (а не спорофиты!) мохообразных.

В силу многих причин, касаться которых пока не будем, гаплоидная линия эволюции, избранная и развитая мохообразными, была невыгодной. Остались отрезанными многие возможные пути эволюционного развития. Прежде всего, мохообразные обречены оставаться мелкими растениями. Это лилипуты растительного мира. Самые крупные из них — австралийские мхи из рода Dawsonia (главным образом, Dawsonia superba) и широко распространенный водный мох Fontinalis antipyretica — не достигают одного метра в длину (или в высоту). Их максимальные размеры не более 70 сантиметров. И это — гиганты среди мохообразных.

В итоге мохообразные — единственный отдел растительного царства, в жизненном цикле представителей которого полно и безраздельно господствует гаметофаза.

Чем своеобразнее, необычнее какое-либо явление, тем легче его охарактеризовать. Мохообразные, как мы видели, побили все рекорды по степени своеобразия. И потому они могут быть охарактеризованы предельно кратко: это высшие растения, в жизненном цикле которых преобладает гаметофаза.

В большинстве современных систем растительного мира мохообразные рассматриваются как особый отдел Bryophyta в составе высших растений. Во всех системах он идет сразу после псилофитов (ныне часто называемых риниофитами), и именно с него и начинаются современные высшие растения, среди которых мохообразные наиболее примитивны.

Основное различие между гаметофитом и спорофитом состоит в том, что гаметофит — это гаплоидная фаза жизненного цикла растения, тогда как спорофит — это диплоидная фаза жизненного цикла растения.

Гаметофит v s. Спорофит

На этой земле существуют разные виды растений. У них сложный жизненный цикл, в котором все эти типы демонстрируют смену поколений. Это чередование поколений показывает чередующиеся друг с другом гаплоидные и диплоидные фазы. Эти фазы известны как гаметофит и спорофит, и обе являются многоклеточными структурами. Гаметофит — это гаплоидная фаза, в которой образуются гаплоидные мужские и женские гаметы, тогда как; спорофит — это диплоидная фаза, в которой образуются диплоидные споры. Итак, гаметофит известен как половая фаза во время спорофита как бесполая фаза жизни растения. В гаметофите гаметы продуцируются мейозом. Эти гаплоидные мужские и женские гаметы сливаются друг с другом, образуя диплоидную зиготу, которая превращается в спорофит. Затем спорофит производит споры посредством митоза, которые развиваются в гаметофиты. Таким образом, эти два поколения чередуются друг с другом. Это показывает, что растение порождает два разных типа растений с одним и тем же генетическим материалом. Водоросли и мохообразные демонстрируют доминирующую стадию гаметофита; с другой стороны, птеридофиты, голосеменные и покрытосеменные показывают доминирующее поколение спорофитов.

Сравнительная таблица

Гаметофит	Спорофит
Многоклеточное поколение в жизненном цикле растения, в котором оно образует гаметы непосредственно из своих клеток, известно как гаметофит.	Многоклеточное поколение в жизненном цикле растения, в котором оно образует споры, известно как спорофит.
Фаза
Гаметофит — это половая фаза жизненного цикла растения.	Спорофит — это бесполая фаза жизненного цикла растения.
Продукты
Гаметофит образует мужские и женские гаметы.	Спорофит образует споры, т.е. микроспоры и мегаспоры.
Производство
Вырабатывается мейозом.	Он производится митозом.
Разработка
Гаметофит развивается в результате прорастания мейоспор.	Спорофит развивается через зиготу.
Создано
Гаметофит генерируется спорофитом.	Спорофит генерируется гаметофитом.
Кол-во хромосом
Гаметофит — гаплоидное поколение, т. Е. Имеет половину числа хромосом.	Спорофит — это диплоидное поколение, т. Е. Имеет два набора хромосом.
Мохообразные
Гаметофит у мохообразных доминирует и независим.	Спорофит зависит от гаметофита.
У птеридофитов и высших растений
Гаметофит снижен у птеридофитов и высших растений.	Спорофит доминирует у птеридофитов и высших растений.

Что такое гаметофит ?

Гаметофит — это многоклеточное гаплоидное растение, которое образуется при смене поколений растений и водорослей. Он развивается в результате прорастания мейоспор. Гаметофит состоит из архегония, то есть женского полового органа, и антеридия, или мужского полового органа. Женская гамета, то есть яйцеклетка или яйцеклетка, продуцируется в антеридии, с другой стороны, мужская гамета, то есть сперма продуцируется в архегонии. Эти две гаметы, оплодотворенные в архегонии, образуют диплоидную зиготную клетку. Затем эта зигота снова превращается в поколение спорофитов. Гаметофит преобладает у мохообразных и водорослей. У некоторых мохообразных, таких как печеночники и т. Д., Женские и мужские гаметофиты развиваются отдельно за счет прорастания мегаспор и микроспор соответственно. У папоротников гаметофит не является выдающейся формой тела растения, но он также не зависит от своего спорофита. Гаметофит снижен до микроскопического уровня у птеридофитов и семенных растений.

Что такое спорофит ?

Спорофит — это многоклеточное диплоидное растение, которое образуется при смене поколений у растений и водорослей. Он развивается через зиготу. У спорофита есть спорангий, в котором происходит мейоз с образованием гаплоидных спор, то есть мегаспор и микроспор. Эти споры представляют собой гаплоидные клетки, которые развиваются в гаплоидные гаметофиты. Мегаспоры развиваются в женские гаметофиты, тогда как; микроспоры развиваются в мужские гаметофиты. Эти споры состоят из одной клетки, которая может превращаться в другое новое растение без спаривания. В ходе эволюции стадия спорофита стала доминировать над стадией гаметофита. Самые примитивные несосудистые растения, т.е. мохообразные, состоят из поколения спорофитов, которое полностью зависит от его гаметофитного поколения. Но у птеридофитов и высших растений, т. Е. Голосеменных и покрытосеменных, спорофит — доминирующая форма. Доминирующий спорофит подразделяется на стебель, корень и листья.

Ключевые отличия

Многоклеточное поколение в жизненном цикле растения, в котором оно формирует гаметы непосредственно из своих клеток, известно как гаметофит, тогда как многоклеточное поколение в жизненном цикле растения, в котором оно образует споры, известно как спорофит.
Гаметофит — это половая фаза жизненного цикла растения; с другой стороны, спорофит — это бесполая фаза жизненного цикла растения.
Гаметофит образует мужские и женские гаметы. И наоборот, спорофит образует споры, т. Е. Микроспоры и мегаспоры.
Гаметофит продуцируется мейозом, в то время как; спорофит производится митозом.
Гаметофит развивается за счет прорастания мейоспор на оборотной стороне; спорофит развивается через зиготу.
Гаметофит производится спорофитом; с другой стороны, спорофит порождается гаметофитом, т. е. они демонстрируют чередование поколений.
Гаметофит является гаплоидным поколением, то есть имеет половину числа хромосом, тогда как спорофит является диплоидным поколением, то есть имеет два набора хромосом.
Гаметофит является доминирующим у мохообразных и пока является самостоятельным; спорофит зависит от гаметофита.
С другой стороны, гаметофит снижен у птеридофитов и высших растений, спорофит преобладает у птеридофитов и высших растений.

Вышеупомянутое обсуждение суммирует, что гаметофит и спорофит — это две фазы изменения поколения, которые происходят у растений и водорослей. Гаметофит рассматривается как половая гаплоидная фаза, которая производит мужские и женские гаметы, тогда как спорофит рассматривается как бесполая диплоидная фаза, в которой образуются споры. Эти два поколения чередуются друг с другом в жизненном цикле растения.

Спорофит и гаметофит – поколения в жизненном цикле растений, которые постоянно чередуются друг с другом. Это означает, что у них происходит чередование полового с бесполым размножением.

Гаметофит отвечает за половое размножение, а спорофит – за бесполое. Тема, возможно, кажется нелегкой для школьников, однако вопросы по ней часто встречаются в заданиях в ЕГЭ и ОГЭ по биологии, потому следует разобраться.

Что такое гаметофит и спорофит в биологии

Спорофит – одно из чередующихся поколений, относится к бесполому. Многоклеточная диплоидная фаза, происходящая в период жизни водорослей и растений.

Бесполое развитие происходит из зиготы, в которой появляются споры. Образование зиготы происходит на половой гаплоидной фазе из женской яйцеклетки, оплодотворенной мужской гаметой.

Гаметофит — гаплоидная или половая фаза в жизненном цикле растений, которая, в свою очередь, развивается из спор и производит половые мужские и женские клетки, или гаметы. Когда гаметы сливаются вместе или оплодотворяются, снова наступает гаплоидное поколение.

Гаметы бывают двух видов:

Мужские гаметы. Появляются из мужских гаметангий – антеридий. У споровых и водорослей они называются сперматозоидами, у семенных – спермиями. Отличаются между собой подвижностью, сперматозоиды имеют жгутики, поэтому могут двигаться.

Женские гаметы, представляющие собой неподвижные яйцеклетки. Образуются в женских гаметангиях, которые носят название – архегонии.

У наземной растительности оплодотворение яйцеклетки происходит в архегонии, после которого появляются споры. Жизненный цикл продолжает свое чередование.

Чередование поколений особо выражено у споровых растений. У папоротников, плаунов, хвощей гаметофит находится раздельно от спорофита, но преобладает гаплоидность.

Гаметофит выражен недолговечным маленьким ростком, на котором затем вырастает спорофит. У мхов нет разделения между фазами, коробочка со спорами развивается на гаметофите.

Цветковые или покрытосеменные растения для размножения используют опыление, когда мужские гаметы в тычинках переносятся к женским в пестиках. У голосеменных растений семена находятся в открытом виде – шишках, и оплодотворение происходит, как и у покрытосеменных.

Однако семя голосеменных развивается из семязачатка, который открыт на семенной чешуе, у покрытосеменных оно находится внутри плода.

Схема жизненного цикла высших растений проста: постоянное чередование полового (гаплоидного) с бесполым (диплоидным) поколением.

Гаметофит и спорофит могут отличаться по размеру и этапам формирования.

Относятся к гаплоидам, имеют только один набор хромосом.

Относятся к диплоидам из-за наличия двух наборов хромосом.

Размножение происходит половым путем.

Размножение происходит бесполым способом.

Для процесса характерно образование гамет – мужских и женских половых клеток: спермий, яйцеклеток и сперматозоидов.

Для стадии характерно образование специальной клетки – споры, предназначенной бесполому размножению.

Образование гамет происходит, когда в гаметофите начинается деление (митоз) из гаплоидных клеток.

Образование спор происходит, когда в спорофите начинается деление (мейоз) из диплоидных клеток.

При оплодотворении женской гаметы мужскими образуется зигота. Затем из зиготы образуются споры.

Когда спора делится способом, который называется митоз, наступает диплоидная фаза жизненного цикла.

Почему в жизненном цикле растений преобладает спорофит?

в водной среде происходит передвижение гамет, а на поверхности земли растения не способны перемещать свои споры;

из-за изменчивых условий на поверхности земли диплоидным организмам легче сохранить рецессивные признаки, которые могут стать необходимыми для выживания в изменившейся среде обитания.

В жизни покрытосеменных, голосеменных, большей части споровых, кроме мхов, преобладает гаплоидность. Обусловлено это тем, что в природе важно наличие семени для дальнейшей жизни.

Гаметофит – это, непосредственно, оплодотворение, а спорофит – появление спор. Споры необходимы для дальнейшего распространения, произрастания вида растения на земле.

Именно диплоидный вид организма способен вынести меняющиеся условия наземной жизни.

Споры папоротника

Поэтому диплоидное поколение преобладает у наземных растений, у подводной растительности – водорослей преобладает гаплоидная часть. Даже одноклеточные водоросли — хламидомонады, имеют преобладающую гаплоидность на протяжении своей жизни.

Примеры решения задач

Задача 1

Какой хромосомный набор у клеток гамет и заростка папоротника? Каким способом происходит деление этих клеток?

Заросток с гаметой папоротника обладают гаплоидным набором хромосом. Гаметы папоротника образуются с помощью митоза из клеток гаметофита в архегониях.

Задача 2

У соматических кукурузных клеток 20 хромосом. Какой набор хромосом содержат клетки пыльцы?

В генеративной клетке пыльцы содержится 10 хромосом, так как она образуется в процессе митоза.

Задача 3

Каким хромосомным набором обладают листья и заросток папоротника? Каким видом деления и из чего образуются эти клетки?

Взрослые клетки листьев характеризуются диплоидном хромосомным набором, заростка – гаплоидным, так как образуется из споры.