Спермии развиваются у покрытосеменных водорослей

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 18.09.2024

Основы современной систематики были заложены шведским естествоиспытателем Карлом Линнеем.

Систематика растений- наука о классификации и определении родственных связей между растениями.

Основные систематические (таксономические) категории:

Надцарство- самая крупная систематическая категория, которая объединяет

прокариот- организмов, чьи клетки не имеют оформленного ядра, например, бактерии, сине-зеленные водоросли
эукариот- живых существ, клетки которых имеют ядро- животные, растения, грибы

Царство- крупная таксономическая категория.

Выделяют следующие царства:

бактерии
грибы
растения
животные
вирусы- неклеточная форма жизни

Далее рассмотрим деление царства растений:

Царства растений подразделяется на подцарство высшие растения и подцарство низшие растения.

К высшим еще можно отнести вымерших примитивных сосудистых растений, которые первые вышли на сушу- риниофиты (псилофиты).

Отделы растений:

покрытосеменные
голосеменные
мхи
хвощи
плауны
папоротники

У отдела покрытосеменные выделение в классы однодольных и двудольных происходит по следующим основным признакам:

жилкование листьев
тип корневой системы
строение семени

Семейство- объединяет в себе близкородственные рода, например, род клевер, род горох, род фасоль объединены одним семейством Бобовые.

У покрытосеменных растений объединение в семейства происходит на основе таких признаков, как строение цветка и плода.

Род- это объединение близких по происхождению видов, например, виды: клевер красный, клевер белый, клевер альпийский, объедены в один род- клевер.

В заданиях, где нужно определить род, род- это имя существительное от видового названия.

Вид- это совокупность особей, заселяющих определенную территорию (ареал), сходных по строению, имеющих общее происхождение, скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.

Вид реально существует в природе и является самой маленькой единицей систематики.

Примеры видового названия: одуванчик лекарственный, редька дикая, ландыш майский и другие.

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Низшие споровые растения (водоросли)

Водоросли- низшие растения, в большинстве своем обитают в воде, способны к фотосинтезу.

Насчитывается около 30 тыс. видов различных водорослей.

Выделяют основные отделы:

зелёные водоросли
красные водоросли
бурые водоросли

Водоросли могут быть одноклеточными и многоклеточными.

Примеры одноклеточных водорослей: хлорелла, хламидомонада, колониальные водоросли- вольвокс.

Тело многоклеточных водорослей представлено- таллом или слоевищем, состоит из сходных клеток и не разделено на органы и ткани.

К субстрату водоросли прикрепляются с помощью ризоидов- выросты клеток.

Хлоропласты водорослей называются хроматофорами.

У многих подвижных водорослей имеется светочувствительный глазок (стигма), который способствует световосприятию водорослей.

Размножение водорослей происходит бесполым и половым путем.

Бесполое размножение:

вегетативное размножение- деление тела на части- фрагментация; деление клеток на двое; распад колоний
шизогония- множественное деление ядра, например, хламидомонада
спорообразование
споры растений- микроскопические зачатки некоторых растений, имеющие разное происхождение, служащие для их размножения и (или) сохранения при неблагоприятных условиях

Половое размножение:

образование женских и мужских гамет и их слияние с образованием зиготы (зигота-оплодотворенная яйцеклетка)
слияние двух одноклеточных водорослей друг с другом

Строение одноклеточной водоросли хламидомонады:

Ниже ты увидишь улотрикс, строение его клеток и как протекает процесс бесполого размножения:

многоклеточные зеленые водоросли: спирогира, улотрикс, ульва, кладофора обитают на мелководье, необходимо много света для жизнедеятельности
многоклеточные бурые водоросли: ламинария (морская капуста), фукус обитают в холодных морях на глубине 20-30 метров
многоклеточные красные водоросли: порфира, филлофора - глубоководные обитатели, встречаются даже на глубине до 260 метров

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Высшие споровые растения

Наука, изучающая мхи, называется бриология.

Моховидные относятся к высшим споровым растениям, так как для них характерно разделение тела на органы и ткани.

есть стебли, листья, нет корней, вместо них ризоиды, как у водорослей
жизненные формы- однолетние и многолетние травянистые растения
обитают во влажных местах, так как развитие спор и половое размножение возможно только при наличии воды
в жизненном цикле преобладает гаметофит (само взрослое растение), что отличает мхи от остальных высших растений
бесполое поколение спорофит (коробочка со спорами на ножке) развит слабо и не способен к самостоятельному существованию, поэтому как бы паразитирует на гаметофите
представители листостебельные: кукушкин лен, сфагнум (белый мох); печеночные: маршанция, ричия

Внешнее строение мха кукушкин лен:

Сравнительная характеристика мха сфагнума и кукушкина льна:

Мох кукушкин лен

стебель ветвистый, тонкий, главный побег прямостоячий, боковые побеги расположены пучками, много мелких листьев

стебель не ветвится, узкие, спирально расположенные листья

нет ризоидов, нижний конец стебля, погруженный в воду, постепенно отмирает

вместо корней нитевидные выросты в нижней части стебля- ризоиды

наличие воздухоносных клеток

кора стебля сфагнума состоит из крупных водоносных клеток, которые являются приспособлением к существованию во влажных местах обитания

нет воздухоносных клеток

белёсый цвет, благодаря водоносным клеткам

коробочки округлой формы и без колпачка, располагаются группой на верхушке мха,

коробочка вытянутой формы, располагаются поодиночке на верхушке женского растения, есть волосистый колпачок

Гаметофит- половое поколение в жизненном цикле растений, развивающихся с чередованием поколений, имеет одинарный (гаплоидный) набор хромосом, образует гаметы.

Предросток - нитчатое разветвленное образование, похожее на водоросль, развивающееся из споры мха, из предростка развивается гаметофит.

Спорофит- диплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле растений, развивающаяся из оплодотворенной яйцеклетки или зиготы и производящая споры.

Отдел папоротниковидные, хвощи, плауны

Предками папоротников, хвощей, плаунов были риниофиты (псилофиты)- первые растения суши и первые сосудистые растения на земле.

имеют стебель, листья, корни и корневища
имеют хорошо развитые проводящую, механическую и покровную ткани
размножаются спорами, вегетативно (корневищами) и гаметами
развитие спор и оплодотворение происходит при наличии воды
споры развиваются в спороносных колосках (у плаунов и хвощей) и на нижней стороне вайи (у папоротников)
в цикле развития преобладает бесполое поколение- спорофит (само растение)
гаметофит, половое поколение- заросток, имеет сердцевидную форму
почти все травянистые многолетние растения, обитающие во влажных местах
вайя- листоподобный орган (побег) папоротников

плауны (плаун булавовидный, плаун баранец)- наиболее древняя группа сосудистых растений
хвощи (хвощ полевой, лесной, болотный)
папоротники (орляк, щитовник мужской)

Жизненный цикл папоротников, в котором преобладает стадия спорофита- взрослого растения:

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Высшие семенные растения

Выделяют следующие отделы высших семенных растений:

Отдел голосеменные растения

Свое название голосеменные получили потому, что их семена лежат открыто (голо) на поверхности чешуи шишек, а не внутри плода, как у покрытосеменных.

У голосеменных различают следующие классы:

Гинкговые (гинкго)
Гнетовые (вельвичия удивительная)
Саговниковые (Цикадовые)(саговник)
Хвойные (сосна обыкновенная, ель, лиственница)

1000 видов, 88 родов, 14 семейств.

размножение с помощью семян
отсутствие плодов и цветков
древесные растения или кустарники, иногда стелющиеся формы
листья чаще игольчатые, слегка уплощенные или чешуевидные
чаще всего вечнозеленые растения
настоящие сосуды отсутствуют
разнополые растения
в отличие от споровых растений, приспособлены к сухим местообитаниям, так как оплодотворение происходит без участия воды
мужские гаметы- неподвижные спермии
перекрёстное опыление (женские шишки выше мужских)
в жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит
гаметофит- многоклеточные женские половые органы- архегонии, расположенные внутри семязачатка; мужской гаметофит представлен пыльцевым зерном
семена располагаются на чешуйках шишек
шишка- это видоизменённый побег, развивающийся на концах веток голосеменных растений (хвойных и некоторых других) в виде маленьких образований, покрытых чешуйками

В отличие от спор, в семенах имеется запас питательных веществ, необходимых зародышу в первое время его развития, пока у молодого растения не сформируется корневая система.

Кроме того, внутри семени зародыш будущего растения надежно защищен от неблагоприятных воздействий окружающей среды.

Все это значительно увеличивает шансы молодого растения на выживание.

Преимущество семян:

в семенах имеется запас питательных веществ для зародыша
внутри семени зародыш защищен

Отдел покрытосеменные

Покрытосеменные или цветковые- самая многочисленная группа ныне существующих растений.

Известно около 350 тысяч растений.

наиболее процветающий отдел растений, биологический расцвет продолжается с конца мелового периода по настоящее время
распространены повсеместно, кроме Антарктиды
высокая специализация органов и тканей
разнообразные жизненные формы: травы, кустарники, кустарнички, деревья, водные растения и другие
основные органы цветковых растений: вегетативные органы (корень, стебель, листья, почки); генеративные органы (цветки, семена, плоды)
способны к процессу фотосинтеза- образование органических веществ из неорганических, под действие энергии света
способны к дыханию (поглощают кислород, выделяют углекислый газ) и транспирации- испарение воды
хорошо развита проводящая система: флоэма осуществляет транспорт органических веществ от листьев к корню, ксилема осуществляет транспорт минеральных веществ и воды от корня к листьям
в жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит
антеридии и архегонии отсутствуют
гаметофиты сильно редуцированы: женский гаметофит- это зародышевый мешок, мужской гаметофит- это пыльцевое зерно
имеется специализированный орган полового размножения- цветок, который участвует в привлечении насекомых при опылении
мужские гаметы (спермии) лишены жгутиков и не нуждаются в воде для опыления
женские гаметы развиваются в семязачатках в завязи пестика
оплодотворение двойное: в результате образуется диплоидный зародыш (двойной набор хромосом) и эндосперм- питательная ткань для зародыша с триплоидным набором хромосом
семена защищены плодом, который развивается из стенки завязи пестика
плод также участвует в распространении семян

В основе деления отдела покрытосеменных растений на классы лежит множество признаков, основным из которых является число семядолей.

Гаметофит — это гаплоидная фаза жизненного цикла высших растений и водорослей, которая берет свое начало из спор и производит, в результате, половые клетки или гаметы.

Что такое спорофит?

Спорофит — это диплоидная фаза жизненного цикла растений и водорослей, результатом которой является производство спор.

В жизненном цикле растений наблюдается последовательное чередование спорофита и гаметофита. Гаметофиту отводится роль реализации полового размножения, а спорофиту — обеспечение бесполого типа воспроизведения организма.

У водорослей спорофит возникает из зиготы — внутри него формируются споры. Зигота образуется на половой гаплоидной фазе из женской гаметы — яйцеклетки. Важно, чтобы яйцеклетку оплодотворила мужская половая клетка.

Гаметофит — это гаплоидная фаза в жизненном цикле растительного организма. Он получает развитие из спор и формирует женские и мужские половые клетки. В результате слияния гамет формируется зигота — она дает гаплоидное поколение.

Формирование мужских гамет осуществляется из гаметангий или антеридий. У споровых и семенных растений гаметы имеют разные названия: в первом случае — сперматозоиды, во втором — спермиями.

Сперматозоиды подвижны — эта подвижность достигается за счет жгутиков. Женские гаметы, для сравнения — это неподвижная яйцеклетка: их образование происходит внутри женских гаметангиев.

Архегонии являются женскими гаметангиями растений.

Оплодотворение яйцеклетки наземной растительности осуществляется внутри архегония. Затем происходит спорообразование, и жизненный цикл проходит собственное чередование.

Наиболее заметно чередование поколений у споровых растений. Наблюдается раздельное нахождение гаметофита и спорофита у таких групп растений как:

У этих групп растений преимущество получило гаплоидное поколение. Жизненный цикл папоротников — хороший пример чередования поколений. Гаметофит у них представлен в виде маленького и недолговечного ростка, на котором вырастает спорофит.

У мхов фазы не разделяются — в этом случае коробочка со спорами формируется на гаметофите. Что касается цветковых растений, то мужские гаметы здесь формируются внутри тычинок, которые осуществляют перенос мужских половых клеток на пестики.

Гаметофит голосеменных имеет особенность. У голосеменных растений семена находятся в открытом виде в шишках, при этом процесс оплодотворения практически не отличается от процесса, происходящего у покрытосеменных. Развитие семени голосеменных происходит из семязачатка (он открыт на семенной чешуе), а у покрытосеменных семя находится внутри плода (мужской гаметофит покрытосеменных).

Выделяют несколько этапов в жизненном цикле растительных организмов:

формирование спорофита и спор;
преобразование спорофита и спор в молодой гаметофит;
образование гамет.

Особенности гаметофита и спорофита

Остановимся подробнее на том, что такое спорофит и гаметофит.

Гаметофит и спорофит растений отличаются как минимум по двум критериям: размеру и этапу оформления.

Также, к примеру, гаметофит относится к гаплоидам и характеризуется наличием одинарного набора хромосом. Спорофит же относится к диплоидам и обладает двойным набором хромосом.

Гаметофит обеспечивает половое размножение, а спорофит — бесполое.

С началом в гаметофите мейоза происходит запуск процесса образования гамет — эти гаметы отличаются высокой активностью.

У большинства растений в жизненном цикле преобладает спорофит. Это связано с определенными преимуществами, которые он обеспечивает. Если среда водная, то у гамет есть возможность передвигаться. А вот в наземно-воздушной среде у растений нет возможностей для перемещения собственных спор. Диплоидные растения легче сохраняют рецессивные признаки в сложных условиях на поверхности земли. Эти признаки в дальнейшем могут обеспечить выживание.

У разных групп растений соотношение спорофита и гаметофита разное. К примеру, для высших растений (за исключением мхов) характерно преобладание гаплоидности. Этому есть объяснение: в природе наличие семени важно для дальнейшей жизни. Гаметофит отвечает за реализацию непосредственного оплодотворения. Споры же нужны для распространения и произрастания вида на планете.

Только диплоидные организмы способны справляться с резкой сменой условий обитания. По этой причине диплоидное поколение преобладает у наземных растений, а у подводных растений чаще встречается гаметофит или гаплоидная часть.

К примеру, для одноклеточных водорослей (хламидомонад) характерно преобладание гаплоидности на протяжении всего периода жизни.

Отличия гаметофита от спорофита заключаются в:

мейоз — способ образования спор из спорофита;
гаметофит образуется из споры;
как результат мейоза — образование половых клеток из гаметофита.

Для зиготы и спорофита характерны диплоидные свойства, а вот споры и гаметофит связаны с гаплоидностью.

В изучении особенностей спорофита и гаметофита важны следующие моменты:

гаметофит папоротников, гаметофит плаунов и хвощей — это их заросток;
образование половых клеток происходит только в органах гаметофита;
женский гаметофит цветковых растений — это зародышевый мешок. В нем находится 7 клеток, в том числе яйцеклетка и центральная клетка с диплоидным набором хромосом;
в состав мужского гаметофита входят вегетативная клетка, превращающаяся в пыльцевую трубку, и генеративная клетка, продуцирующая образование двух спермиев. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй участвует в оплодотворении центральной клетки. Как результат — появляется диплоидная зигота и триплоидный эндосперм.

Разделение спорофита и гаметофита — важный этап эволюционного процесса растений, который обусловил их высокий уровень приспособленности к окружающей среде.

Процесс формирования половых клеток у растений подразделяется на два этапа: 1-й этап — спорогенез — завершается образованием гаплоидных клеток — спор, в ходе 2-го этапа — гаметогенеза — происходит ряд делений гаплоидных клеток, прежде чем образуются зрелые гаметы.

Процесс образования микроспор, или пыльцевых зерен, у растений называют микроспорогенезом, а процесс образования мегаспор (или макроспор) — мега- или макроспорогенезом. Микроспорогенез протекает аналогично делению созревания у животных мужских половых клеток до стадии сперматиды, а мегаспорогенез — соответственно до стадии незрелой яйцеклетки — ооцита II.

Процесс гаметогенеза у растений в принципе сходен с таковым у животных, но протекает несколько отличным путем. У животных после двух мейотических делений формируются гаметы, и никаких дополнительных клеточных делений не происходит. У растений в результате двух мейотических делений возникает гаплоидная спора, из которой развивается гаметофит, представляющий собой у низших растений (грибов, печеночников, мхов, ряда водорослей) целый организм и наиболее продолжительную стадию цикла существования. У высших растений гаплоидная фаза редуцирована, однако ядра мужской и женской спор претерпевают ряд митотических делений, прежде чем образуются гаметы.

Микроспорогенез и микрогаметогенез

Мы рассмотрим микроспорогенез и микрогаметогенез на примере покрытосеменных растений как наиболее общем. В субэпидермальной ткани молодого пыльника обособляется специальная спорогенная ткань, называемая археспорием. Каждая первичная археспориальная клетка после ряда делении становится материнской клеткой пыльцы (микроспороцитом), которая проходит все фазы мейоза.

Схема микроспорогенеза (1-6) и микрогаметогенеза (5-10) у растений

В результате двух мейотических делений возникают четыре гаплоидные микроспоры. Последние лежат четвёрками и называются клеточными тетрадами.

У однодольных растений каждое деление ядра в мейозе, как правило, сопровождается цитокинезом; у двудольных оба деления клетки наступают одновременно по окончании мейоза.

При созревании клеточные тетрады распадаются на отдельные микроспоры с образованием внутренней (интина) и наружной (экзина) оболочек. Наружная оболочка, как правило, грубая, кутинизированная, поверхность ее либо гладкая, либо шероховатая; приспособленная для переноса пыльцы и прилипания ее к рыльцу пестика. Этим заканчивается микроспорогенез вслед за образованием одноядерной микроспоры начинается микрогаметогенез. Первое митотическое деление микроспоры приводит к образованию вегетативной и генеративной клеток. В дальнейшем вегетативная клетка и ее ядро не делятся. В ней накапливаются запасные питательные вещества, который в последующем обеспечивают деление генеративной клетки и рост пыльцевой трубки в столбике пестика.

Генеративная клетка, содержащая меньшее количество цитоплазмы, вновь делится. Это деление может осуществляться еще в пыльцевом зерне или в процессе его прорастания в пыльцевой трубке. В результате образуются две мужские половые клетки, которые в отличие от сперматозоидов животных называются спермиоклетками, или спермиями.

Таким образом, из одной споры с гаплоидным набором хромосом в результате двух митотических делений образуются три ядра: Два из них — спермии и одно — вегетативное. При образовании пыльцевой трубки это вегетативное ядро в полужидком диффузном состоянии переходит в пыльцевую трубку.

Процесс деления генеративной клетки и образование спермиев в пыльцевой трубке были впервые подробно изучены С. Г. Навашиным в 1910 г. на лилейных растениях.

Мегаспорогенез и мегагаметогенез

У покрытосеменных растений женский гаметофит — это зародышевый мешок, который закладывается и развивается внутри семяпочки.

Схема мегаспорогенеза (1-5) и мегагаметогенеза (6-12) у растений

Развитию женского гаметофита у высших покрытосеменных растений предшествует мегаспорогенез. В субэпидермальном слое молодой семяпочки обособляется археспориальная клетка, чаще она только одна. Клетка археспория растет, превращаясь в материнскую клетку мегаспоры. В результате двух делений мейоза материнской клетки мегаспоры образуется тетрада мегаспор. Каждая из клеток тетрады по числу хромосом является гаплоидной. Однако только одна из них продолжает развиваться, остальные три дегенерируют (моноспорический тип развития), судьба этих клеток напоминает судьбу редукционных телец при созревании яйцеклеток у животных.

На следующем этапе осуществляется мегагаметогенез. Оставшаяся функционировать мегаспора продолжает расти и затем ее ядро претерпевает ряд эквационных делений. При этом сама клетка не делится, делится только ядро.

У разных систематических групп растений число эквационных делений ядра мегаспоры может варьировать от одного до трех. У большинства растений (70% видов покрытосеменных) этих делений, как правило, в результате возникает восемь наследственно одинаковых ядер, вовремя этих делений ядра занимают полярное положение, четыре из них оказываются лежащими ближе к микропиле (место проникновения спермиев), а четыре других — в противоположном конце зародышевого мешка, называемого халазальным. Дальше эти ядра обособляются в самостоятельные клетки, имеющие значительные количества цитоплазмы.

Из четырех клеток, располагающихся у микропиле, три клетки — яйцеклетка, и две так называемые синергиды образуют яйцевой аппарат. Однако из этих трех клеток после оплодотворения развивается только одна, а две другие разрушаются. Четвертое ядро отходит к центру зародышевого мешка, где сливается с одним из ядер, отошедшим от халазального конца. Слившиеся в центральной части два гаплоидных ядра образуют одно диплоидное — вторичное или центральное, ядро зародышевого мешка. Это ядро с цитоплазмой зародышевого мешка называют обычно центральной клеткой зародышевого мешка. Однако часто полярные ядра, передвинувшиеся к центру, не сливаются до оплодотворения. Оставшиеся у халазального конца зародышевого мешка три ядра также обособляются в клетки; они называются антиподами.

Таким образом, в результате трех митотических делений в зародышевом мешке образуется 8 наследственно одинаковых гаплоидных ядер, из которых только одно дает яйцеклетку.

Рассмотренная схема образования восьмиядерного зародышевого мешка из одной мегаспоры является наиболее типичной. Однако у различных групп растений этот процесс протекает весьма разнообразно. В одних случаях, как мы только что рассмотрели, развитие зародышевого мешка начинается из одной гаплоидной споры (моноспорический тип развития), в других — из двух (биспорический тип) и четырех спор (тетраспорический тип).

Типы развития зародышевых мешков

Как мы указывали, при моноспорическом типе развивается лишь одна мегаспора из четырех, а остальные три разрушаются подобно тому, что имеет место с редукционными тельцами у животных. При других типах развития зародышевого мешка сохраняется разное количество мегаспор, возникших в результате мейоза и готовых к дальнейшим митотическим делениям.

Образование пыльцевых зерен и зародышевых мешков у цветковых растений

Изучая гаметогенез, нельзя не поражаться тому параллелизму, который наблюдается при созревании половых клеток у животных и растений, несмотря на то, что их расхождение (дивергенция) в филогенезе произошло на очень раннем этапе возникновения клеточной организации. Это указывает на однотипность принципов построения ряда приспособительных механизмов как в растительном, так и животном мире.

Итак, изучение развития половых клеток у животных и у растений показало, что формирование гамет является сложным процессом. Прежде чем яйцеклетка и спермий объединятся в процессе оплодотворения, они претерпевают ряд превращений. Однако половые клетки так же, как и клетки любой другой ткани, происходят из соматических. Поэтому их нельзя рассматривать как нечто обособленное от тела организма. Вместе с тем половые клетки имеют и свои особенности. Основными характерными моментами, отличающими их от соматических клеток, являются следующие:

1. У разных животных и растений на разных стадиях дифференциации тканей зародыша происходит обособление половых клеток. Процесс закладки и дифференциации, половых клеток у животных называется зачатковым путем.

2. В процессе развития половых клеток особое значение имеет мейоз с характерными для него стадиями деления ядра, а именно профазой I, во время которой конъюгируют гомологичные хромосомы, метафазой I и анафазой I, когда осуществляется редукция числа хромосом и расхождение гомологичных хромосом к различным полюсам.

3. Главным свойством половых клеток является способность их при оплодотворении сливаться в одну с образованием зиготы, которая претерпевает затем дробление и развитие. Соматические клетки этой способностью, как правило, не обладают.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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:

Читайте также: