Почему высшим споровым растениям для оплодотворения необходима вода
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 19.09.2024
На каком этапе полового размножения хвощей и папоротников им нужна вода?
Вода необходима хвощам и папоротникам на этапе оплодотворения (как и у всех споровых растений), когда происходит слияние женской и мужской гамет. Процесс заканчивается образованием зиготы.
Ещё по теме
Бактерии - друзья или враги нашего организма?
Сконструируйте установку по разведению микроскопических водорослей. Как вы будете извлекать водоросли из этой установки?
Объясните, по каким признакам ученые относят организмы к одному виду?
По какому принципу животных делят на беспозвоночных и позвоночных?
Каким образом бактерии наносят вред организму?
Какие измерения проводят при изучении природы?
Что такое фотосинтез? В какой части клетки он происходит?
Назови известные тебе цветковые растения.
Нуждаются ли водоросли в переносе веществ по слоевищу?
Предложите меры предосторожности при общении с инфекционными больными.
Если материал понравился Вам и оказался для Вас полезным, поделитесь им со своими друзьями!
О сайте
На нашем сайте вы найдете множество полезных калькуляторов, конвертеров, таблиц, а также справочных материалов по основным дисциплинам.
Самый простой способ сделать расчеты в сети — это использовать подходящие онлайн инструменты. Воспользуйтесь поиском, чтобы найти подходящий инструмент на нашем сайте.
На сайте используется технология LaTeX.
Поэтому для корректного отображения формул и выражений
пожалуйста дождитесь полной загрузки страницы.
Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Тема: Размножение споровых растений
Цель урока: формирование знаний учащихся по основным отделам споровых растений, проследить усложнение их организации.
Расширить знания об особенностях размножения водорослей, мхов, папоротникообразных, как представителей споровых растений;
Развивать умения работать с понятиями, с рисунками.
Воспитывать любовь, ответственность и бережное отношение к природе.
Тип урока: Изучение нового материала.
Что такое размножение? Какой процесс называют оплодотворением?
Что называют зиготой?
Какое размножение называют бесполым ?
Какое размножение называют половым ?
Изучение нового материала
Слайд 2 Споровые растения – это растения, которые размножаются и распространяются спорами. Все споровые растения делятся на высшие и низшие .
К низшим споровым растениям относятся водоросли, а к высшим – мхи, плауны, хвощи и папоротники.
Слайд 3 Размножение водорослей
Воспроизведение себе подобных у водорослей совершается с помощью вегетативного, бесполого и полового размножений. Вегетативное размножение у многоклеточных водорослей происходит несколькими способами, в том числе при механическом разрушении слоевища на части (волнами, течением, в результате погрызов животными) или вследствие процессов, которые приводят к распаду нитей на многоклеточные или одноклеточные части.
Слайд 4 Бесполое размножение водорослей происходит с помощью спор или зооспор (спор со жгутиками). Для некоторых водорослей, например хлореллы , характерно только бесполое размножение. При этом внутри клетки образуются неподвижные споры, по строению очень похожие на материнскую клетку. После разрыва оболочки споры выходят во внешнюю среду и растут. Обычно же водоросли размножаются как бесполым, так и половым путём.
Слайд 5 Способы полового размножения у водорослей очень разнообразны. Рассмотрим размножение одноклеточных водорослей на примере известной вам хламидомонады . При благоприятных условиях хламидомонада размножается бесполым способом. Перед делением она перестаёт двигаться и теряет жгутики. В материнской клетке в результате деления образуются 2, 4 или 8 зооспор. Они выходят из материнской клетки и вырастают до размеров взрослой хламидомонады.
Слайд 6 При наступлении неблагоприятных условий (похолодание, пересыхание водоёма) хламидомонада начинает размножаться половым путём. В этом случае внутри хламидомонады возникают половые клетки — гаметы , каждая с двумя жгутиками . Гаметы разных хламидомонад выходят в воду, сближаются и соединяются попарно, образуя зиготу, которая покрывается толстой оболочкой. После периода покоя на дне водоёма зигота делится и даёт 4 новые особи.
Слайд 7 Размножение многоклеточных водорослей рассмотрим на примере улотрикса . Как и другие водоросли, улотрикс размножается бесполым и половым путями . В благоприятных условиях в тёплое время года улотрикс размножается бесполым путём. Каждая клетка, кроме той, с помощью которой нить прикрепляется, может разделиться на 2 или 4 зооспоры. Они выходят в воду, плавают, прикрепляются к какому-либо подводному предмету и делятся. Так образуются новые талломы водоросли.
Когда наступает неблагоприятный период , улотрикс переходит к половому размножению. При этом в клетках многоклеточного слоевища возникают гаметы . Поэтому многоклеточный таллом является гаметофитом (половым поколением) — водорослью, производящей гаметы. В воде гаметы сближаются и сливаются, образуя зиготу . Обычно сливаются гаметы, возникшие в клетках нитей разных водорослей. Зигота покрывается толстой оболочкой, формирует ножку и превращается в одноклеточный таллом — спорофит (бесполое поколение) . Спорофитом эта водоросль называется потому, что образует подвижные или неподвижные споры . Эти споры развиваются в новые многоклеточные талломы улотрикса.
Таким образом, для пресноводного улотрикса характерно чередование поколений — многоклеточного гаметофита и одноклеточного спорофита. При смене условий окружающей среды способы размножения улотрикса сменяют друг друга.
Чередование поколений описывает жизненный цикл растения, как оно изменяется между половой и бесполой фазами (поколениями). Половая фаза растений, производящая гаметы, или половые клетки называется поколение гаметофит. Бесполая фаза образует споры и называется поколение спорофит. Каждое поколение развивается от другого, продолжая циклический процесс.
Слайд 8 Размножение мхов
У мхов чётко выражено чередование бесполого и полового поколений. Характерной особенностью всех мхов является преобладание в жизненном цикле полового поколения над бесполым . Размножение мхов рассмотрим на примере кукушкина льна . Само растение мха, которое мы видим — это гаметофит (половое поколение) .
Слайд 9 Кукушкин лён — двудомное растение . Органы полового размножения у него развиваются на верхушках мужских и женских растений. На верхушке мужского растения образуются органы полового размножения, в которых развивается большое количество сперматозоидов , которые имеют по два жгутика. На верхушке женского растения закладываются женские половые органы, в которых располагается неподвижная яйцеклетка .
Во время дождя или при обильной росе сперматозоиды передвигаются в воде, которая покрывает мхи, и попадают к яйцеклетке. В результате слияния сперматозоида с яйцеклеткой образуется зигота . Из зиготы, благодаря её делению, через некоторое время на гаметофите начинает развиваться коробочка на ножке . Это спорофит — бесполое поколение мха. Он развивается за счёт гаметофита — материнского растения, от которого получает воду и питательные вещества. В коробочке созревают споры . При созревании спор коробочка вскрывается и споры рассеиваются. Они разносятся ветром, попадают на влажную почву и прорастают. При прорастании спор вначале образуются тонкие ветвящиеся нити зелёного цвета — предростки . На них через некоторое время возникают почки . Из почек вырастают новые растения гаметофита кукушкина льна. Так завершается жизненный цикл этого растения.
Слайд 10 Размножение плаунов
Особенности размножения плаунов рассмотрим на примере плауна булавовидного . В жизненном цикле плаунов, в отличие от мхов, спорофит (бесполое поколение) преобладает над гаметофитом . Спорофит — это зелёное растение плауна, которое мы можем увидеть в лесу.
Слайд 11 На нём образуются спороносные колоски . Они состоят из вытянутой оси, на которой расположены особые спороносные листочки. На их верхней стороне развиваются спорангии . Внутри спорангиев образуется большое количество одинаковых спор . При созревании споры высыпаются из спорангия и попадают в почву. В почве споры прорастают. Из них формируются гаметофиты — половое поколение плаунов. Гаметофит у плаунов называется заростком . Он бесцветный, лишён хлорофилла. Для нормального развития заростка необходимо, чтобы в него проникли гифы гриба и сформировался симбиоз . Только после этого гаметофит будет нормально развиваться дальше.
Заростки существуют независимо от спорофита. Развиваются они медленно. Через 6—15 лет после прорастания споры на заростке формируются мужские и женские органы полового размножения, в которых образуется большое количество сперматозоидов и яйцеклетка . Для того чтобы сперматозоиды смогли доплыть до яйцеклетки и оплодотворить её, необходимо наличие воды . После оплодотворения развивается зигота . Из зиготы образуется новое растение спорофита . Вначале оно использует те питательные вещества, которые были накоплены в заростке. Но после того как у молодого растения сформируются зелёные листья и корни, оно переходит к самостоятельному существованию. Так завершается жизненный цикл плауна булавовидного.
Слайд 12 Размножение хвощей
Размножение хвощей сходно с размножением плаунов. Растения хвоща, которые мы можем видеть в поле, в лесу или у водоёма, — это с порофиты . Они образуют в спороносных колосках большое количество спор , из которых вырастают зелёные надземные заростки гаметофитов . На заростках формируются такие же, как у плаунов, органы полового размножения . Оплодотворение, как и у всех споровых растений, происходит т олько при наличии воды и заканчивается образованием зиготы . Из образовавшейся зиготы сразу же начинает формироваться молодое растение бесполого поколения — спорофит . Так завершается жизненный цикл хвощей.
Слайд 13 Размножение папоротников
Размножение папоротников рассмотрим на примере щитовника мужского . У папоротников, так же как и у плаунов и хвощей, в жизненном цикле преобладает спорофит — листостебельное растение . На нижней стороне листьев папоротника образуются маленькие бурые бугорки . В бугорках находятся пучки мелких мешочков — спорангиев , в которых созревают споры . Споры в сухую погоду высыпаются и разносятся ветром. Попав на влажную почву, спора прорастает и образует гаметофит — половое поколение щитовника . Гаметофит у папоротников, также как у плаунов и хвощей, называется заросток . Заросток щитовника существует независимо от спорофита . Он представляет собой небольшую зелёную пластинку сердцевидной формы. Заросток прикрепляется к почве с помощью ризоидов. На нижней стороне заростка развиваются мужские и женские гаметы ( сперматозоиды и яйцеклетки ). Под заростком задерживаются капельки росы или дождевой воды, в которых сперматозоиды могут подплыть к яйцеклеткам. Происходит оплодотворение. Из зиготы развивается зародыш — молодое растение спорофита. Так завершается жизненный цикл щитовника мужского.
1. Какое из этих растений не размножается спорами?
2. Как называются особые клетки у многих водорослей и некоторых низших грибов, способные двигаться в воде при помощи жгутиков, служащие для бесполого размножения?
3. Как называется орган, производящий споры у водорослей, растений, грибов?
4. Как называется половое поколение (гаметофит) у высших споровых растений?
Слайд 15 5. Как называется нитчатое или пластинчатое образование у мхов, на котором возникают побеги гаметофоры, несущие половые органы?
6. Какое из этих растений может размножаться половым путем?
7. Как предросток закрепляется в земле?
8. Как называется особое образование, посредством которого совершается бесполое размножение бесцветковых растений?
Слайд 16 9. У какого из растений четко выражено чередование полового и бесполого размножения?
47.387. Царство Растения (мхи, папоротники, голосеменные)
Общая схема жизненного цикла высших растений
Отдел Моховидные
Как мы уже сказали, мхи – тупиковая ветвь в развитии растений на Земле. Они являются одними из самых примитивных растений, однако распространены достаточно широко в регионах с влажными почвами. Зачем им нужна влага? Сейчас мы ответим на этот вопрос.
У этих растений отсутствуют корни. Функцию прикрепления к субстрату и всасывания необходимых веществ выполняют ризоиды (выросты эпидермиса). Тело мхов часто (однако не всегда) разделено на стебель и листья. Ткани у мхов развиты гораздо меньше, чем у других высших растений, а ксилема и флоэма (компоненты проводящей ткани) в принципе отсутствуют.
Ниже представлено изображение одного из самых знаменитых представителей моховидных – кукушкиного льна. Цифрой 1 обозначено мужское растение, 2 – женское, под цифрой 3 скрыта коробочка, которая несет в себе споры.
Спорофит мхов представлен коробочкой на ножке, которая внедряется в ткань гаметофита (взрослого мха) и доставляет спорофиту воду и питательные вещества. Таким образом, спорофит мха полностью зависим от гаметофита и не способен к самостоятельному существованию. На спорофите образуются споры, которые способны прорастать лишь в благоприятных условиях. Из них развивается протонема (зеленая нить), которая дает начало гаметофиту.
Важно отметить, что для размножения мхам необходима вода. Их сперматозоиды переносятся к яйцеклеткам только в капельно-жидкой среде. Именно этот факт ограничивает распространение мхов (и других споровых растений) по Земле.
Экология моховидных
Моховидные - одни из первых наземных растений, мало изменившиеся за время своего существования. Они обитают во влажных местах, часто под пологом леса, а также на болотах и на полях с кислыми почвами. В настоящее время в этом отделе выделяют около 15 тысяч видов.
Они способны впитывать и удерживать большое количество влаги, и поэтому способствуют поддержанию водного режима местности. Также они часто обеспечивают условия для сохранения и прорастания спор голо- и покрытосеменных растений.
Способность мхов всасывать и удерживать в себе жидкость ранее использовалась при наложении гемостатических повязок в случае отсутствия более надежных средств.
Сфагнум – один из самых известных представителей отдела – не гниет в толще отложений, поэтому в течение многих лет участвует в формировании торфа, который широко используется в качестве топлива и источника органических удобрений.
Также из мхов выделяют некоторые химические вещества, используемые как в домашнем хозяйстве, так и в промышленности.
Папоротниковидные
Папоротниковидные – более развитые споровые растения по сравнению со мхами. Этот отдел растений возник очень давно, еще в период Девона. К настоящему виду отдел насчитывает около 12 тысяч видов. Папоротники широко распространены во влажных тропических лесах, где до сих пор встречаются их древовидные формы.
Как и мхи, папоротники чувствительны к наличию влаги в окружающей среде, так как от нее зависит их размножение и распространение.
На обратной стороне листа расположены сорусы – скопления спорангиев.
В жизненном цикле папоротников преобладает спорофит. Он представлен взрослым растением, которое мы можем видеть в лесах. Гаплоидные споры у папоротников формируются на обратной стороне листа и распространяются на большие территории при помощи ветра, из них в благоприятных условиях вырастает гаметофит – заросток. Это небольшое (обычно около полусантиметра) зеленое растение, живущее недолго и формирующее гаметы. Заросток часто имеет сердцевидную форму. Гаметофиты обычно двуполые. При слиянии гамет (в водной среде!) формируется новое растение – диплоидный спорофит, развивающийся из зиготы.
Экология папоротниковидных
Папоротники, как и мхи, способны существовать в основном только во влажной среде обитания, это ограничивает их распространение по земному шару. Однако число видов этих растений достаточно велико.
Папоротники являются важными компонентами многих растительных сообществ, особенно в тропических и субтропических лесах.
Человек использует папоротники в различных сферах: некоторые папоротники выращиваются в декоративных целях, некоторые употребляются в пищу, из отдельных видов получают экстракты лекарственных веществ.
Голосеменные
Голосеменные – потомки древних папоротниковидных, впервые возникшие около 350 млн лет назад (в конце девонского периода). Своего расцвета эта группа растений достигла в мезозойскую эру. Этот период был связан с образованием гор, поднятием материков над уровнем мирового океана и, следовательно, иссушением климата. Позже, с приходом покрытосеменных, голосеменные утратили свое господство.
Ранее в отделе выделяли 6 классов, однако 2 из них (семенные папоротники и бенннетиговые) полностью вымерли. В настоящее время класс включает в себя всего 900 видов, но, несмотря на малое разнообразие, эти виды очень широко распространены по Земле. В частности, в умеренных широтах Северного полушария они формируют огромные хвойные леса – тайгу.
Внешний вид голосеменных достаточно характерен: в основном это деревья, реже – кустарники. Листья у них имеют специфическую форму – в основном они представлены иглами, расположенными попарно и поодиночке, эти листья называются хвоей. Однако иногда встречаются и чешуевидные листья, значительно различающиеся по форме и размерам.
Важным шагом в эволюции семенных растений стало появление возможности размножаться при помощи семян, которые развиваются из семязачатков. У голосеменных семязачатки расположены открыто (голо) на семенных чешуях. Семенные чешуи обычно собраны в шишки, которые бывают мужскими и женскими. Хотим обратить ваше внимание, что хоть в шишках и происходит оплодотворение, они являются частью спорофита. Гаметофит, образующийся на семенных чешуях (из споры), настолько редуцирован, что не различим глазом. Редукция гаметофита также привела к тому, что для развития мужских гамет не нужны половые органы, поэтому антеридий (мужской половой орган) у голосеменных также редуцирован.
Перед вами строение молодой и зрелой женской шишки, а также внешний вид зрелого семени, расположенного на поверхности семенной чешуи.
На курсе нам предстоит изучить особенности цикла развития голосеменных, более сложного, чем циклы споровых растений.
Экология голосеменных
Голосеменным для размножения не нужна вода, поэтому их среда обитания более разнообразна по сравнению со споровыми растениями. Некоторые виды встречаются даже в пустынях, существуют тропические виды, но наибольшего распространения получила группа растений из класса Хвойные.
По своему значению в биосфере и в хозяйственной деятельности человека Хвойные уступают только Покрытосеменным. В настоящее время насчитывается более 500 видов хвойных растений, которые образуют леса на обширных территориях Северной Евразии и Северной Америки, также они распространены вдоль побережья Тихого океана.
Хвойные леса – среда обитания для многих животных из самых разных систематических групп. Деревья дают им пищу, защиту, являются местом для выведения и выращивания потомства. Залежи каменного угля, занимающие обширные территории Сибири, образовались в результате жизнедеятельности древних голосеменных.
Человек активно использует хвойные растения в своей хозяйственной деятельности. В частности, он заготавливает древесину, получает сырье для изготовления канифоли, скипидара, различных эфирных масел для парфюмерной промышленности, использует хвою в процессе заготовки лекарственных препаратов, в пищу идут семена некоторых хвойных – кедра, сибирской, итальянской сосен, из этих семян также делают масло. Некоторые Хвойные выращиваются как декоративные.
Такое активное использование лесов ведет к стремительному уменьшению их количества. Истреблению Хвойных также способствует строительство железных и шоссейных дорог, промышленных предприятий, городов, добыча полезных ископаемых (угля, нефти). Хвойные очень плохо переносят загазованность воздуха, копоть: многолетние хвоинки накапливают в себе ядовитые вещества, из-за чего отмирают раньше положенного им срока на 1-2 года. Также эти деревья очень чувствительны к пожарам, даже низовым (когда горит только подложка – мех, кустарники, а сами деревья не затрагиваются), так как их корневая система расположена в значительной мере поверхностно. Угнетение Хвойных растений – одна из серьезных экологических проблем современности.
Хуже всего освоена тема размножения растений и чередования поколений спорофита и гаметофита, поэтому на ней мы остановимся более подробно.
Развитие растений
Самое сложное для понимания, и в тоже время ключ для решения проблемы, заключено в представленной ниже схеме:
Основные понятия по данной теме:
Гаметофит – заросток, гаплоидное половое поколение в цикле развития растения, дающее споры. У споровых растений заростки формируются из спор, выпадающих из спорангия на почву, и живут самостоятельно, на них имеются архегонии и антеридии. Обычно эти заростки обоеполые. У семенных растений споры не выпадают из спорангиев и раздельнополые заростки развиваются внутри них. У голосеменных женский заросток – первичный эндосперм с двумя архегониями, у покрытосеменных – восьмиядерный зародышевый мешок (без архегониев). Мужской заросток у семенных растений – пыльца (не имеет антеридиев).
Оплодотворение – слияние сперматозоида (спермия) с яйцеклеткой. У споровых растений для оплодотворения нужна воды, которая переносит сперматозоиды, у семенных растений спермии (обычно их два) доставляются по пыльцевой трубке. У голосеменных в оплодотворении принимает участие один из спермиев. Для покрытосеменных характерно двойное оплодотворение.
Семя – орган размножения и расселения голосеменных и покрытосеменных. Образуется из семязачатка в результате оплодотворения. Состоит из кожуры, зародыша и запасающей ткани – эндосперма.
Семязачаток – видоизмененный мегаспорангий семенных растений, в котором происходит образование мегаспор, развитие женскоро гаметофита и оплодотворение, в результате чего образуется семя. Семязачатки голосеменных открыто лежат на чешуе шишек, у покрытосеменных – внутри завязи.
Спорофит – бесполое диплоидное поколение в цикле развития растения, которое чередуется с гаплоидным поколением – гаметофитом. Спорофит развивается из зиготы, на нем образуются спорангии со спорами. У бурых водорослей, папоротников, хвощей, плаунов спорофит и гаметофит представляют собой разные особи, при этом гаметофит микроскопически мал. У мхов оба эти поколения находятся на одной особи и гаметофитявляется листостебельным растением, а спорофит – коробочка на ножке. У голо- и покрытосеменных оба поколения также находятся на одном растении, но преобладает спорофит, а гаметофиты редуцированы и микроскопически малы.
Запомните, что споры образуются путем мейоза, а гаметы – путем митоза. Это характерно не только для растений, но и для некоторых простейших, имеющих сходство с растениями (например, для хламидомонады).
Чтобы окончательно разобраться в циклах развития растений, стоит посмотреть на следующие схемы:
3) У мхов тело расчленено на стебель и листья, прикрепляются к почве с помощью ризоидов.
3) В жизненном цикле мхов доминирует гаметофит (половое поколение) .
4) Весной из корневища вырастают спороносные побеги, они лишены хлорофилла и несут спороносные колоски -- стробилы.
2) У мхов слабо развиты проводящие ткани, отсутствуют корни, что ухудшает почвенное питание.
2) Возникла покровная ткань, которая препятствует испарению воды с поверхности растения.
3) Возникла механическая ткань, которая выполняет опорную функцию (под водой опорные ткани не были нужны, т. к. растение само располагалось вертикально в толще воды).
Читайте также: