В ходе полового размножения папоротникам необходима
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
1. Почему на поверхности водоемов обитают растения с зеленой окраской, а на морских глубинах – красной?
Растения с зеленой окраской в процессе фотосинтеза поглощают свет красной части спектра. Вода плохо пропускает такой свет, на глубине остаются только зеленые и синие лучи, для их поглощения требуются красные пигменты.
2. По каким признакам семенные растения отличаются от мхов? Приведите не менее четырёх признаков.
1) наличие всех типов тканей;
2) наличие корней (развитие корневой системы);
3) размножение семенами, наличие органов, в которых они образуются (шишка, цветок, плод);
4) независимость оплодотворения от наличия воды;
5) преобладание спорофита (бесполое поколение) над гаметофитом (половое поколение) в цикле развития
3. По каким признакам высшие семенные растения отличаются от низших растений? Приведите не менее трех признаков.
Низшие растения – это водоросли, высшие семенные растения – это голосеменные и покрытосеменные (цветковые).
1) У низших растений нет тканей (механических, проводящих и т.п.)
2) У низших растений нет органов (листьев, корней и т.п.)
3) Низшие растения размножаются спорами, а семенные – семенами.
4) У водорослей сперматозоиды плавают в воде, а у семенных мужские половые клетки (спермии) не плавающие, достигают яйцеклетки в процессе опыления.
4. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. (1)Водоросли – это группа низших растений, обитающих в водной среде. (2) У них отсутствуют органы, но имеются ткани: покровная, фотосинтезирующая и образовательная. (3) В одноклеточных водорослях осуществляется как фотосинтез, так и хемосинтез. (4) В цикле развития водорослей происходит чередование полового и бесполого поколений. (5) При половом размножении гаметы сливаются, происходит оплодотворение, в результате которого и развивается гаметофит. (6) В водных экосистемах водоросли выполняют функцию продуцентов.
2) У водорослей нет органов и тканей.
3) Хемосинтез происходит только у бактерий.
5) При слиянии гамет у растений образуется спорофит.
5. В чем проявляется усложнение папоротников по сравнению с мхами? Приведите не менее трех признаков.
1. У папоротников имеются корни.
2. Хорошо развита проводящая и механическая ткани.
3. В жизненном цикле преобладает спорофит.
6. Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их. (1) Зелёные водоросли состоят из разнообразных тканей. (2) В их клетках наряду с фотосинтезом происходит хемосинтез. (3) Они образуют органические вещества из неорганических. (4) Как и цветковые растения, водоросли поглощают воду и минеральные соли с помощью корней. (5) Морскую водоросль - ламинарию человек употребляет в пищу.
1) 1 - зелёные водоросли состоят из одинаковых клеток и не имеют тканей;
2) 2 - в клетках водорослей хемосинтеза не происходит;
3) 4 - водоросли не имеют корней
7. Какова роль опушения листьев, стеблей, плодов и семян растений?
1) Волоски на листьях и стеблях рассеивают свет, спасают фотосинтезирующие органы от слишком яркого света.
2) Волоски на листьях и стеблях создают рядом с эпидермисом неподвижный слой воздуха, уменьшая испарение воды.
3) Жесткие и жгучие волоски могут защищать от поедания (крапива).
4) Опушенные плоды и семена легко прикрепляются к шерсти животных или уносятся ветром (одуванчик, тополь и др.)
8. Назовите особенности строения и питания лишайников и укажите их роль в природе.
1) Лишайники являются симбиотическими организмами, таллом лишайника состоит из мицелия грибов, переплетенного с одноклеточными водорослями или цианобактериями.
2) Водоросли или цианобактерии фотосинтезируют и снабжают грибы продуктами фотосинтеза, грибы поглощают из окружающей среды воду и минеральные соли и делятся с водорослями.
3) Лишайники – это самые первые живые организмы на голом камне, постепенно разрушают камень, создавая предпосылку для возникновения почвы. Некоторые организмы питаются лишайниками. Являются индикаторами экологической обстановки.
9. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их. (1) У низших растений, водорослей, тело одноклеточное или многоклеточное. (2) Таллом всех водорослей покрыт тканью, выполняющей защитную функцию. (3) У водорослей отсутствуют настоящие листья, стебли, корни. (4) Хламидомонаду, спирогиру, ламинарию относят к зеленым водорослям. (5) Хламидомонада имеет чашевидный хроматофор, способна к фотосинтезу. (6) Бурые водоросли по типу питания – хемотрофы. (7) Спирогира – многоклеточная нитчатая водоросль, имеющая спиральные хроматофоры.
2 – у водорослей отсутствуют ткани;
4 – ламинарию относят к бурым водорослям;
6 – по способу питания бурые водоросли – фототрофы.
10. Какие прогрессивные признаки сформировались в генеративных органах и половом размножении покрытосеменных растений в процессе эволюции? Приведите не менее четырех признаков, обоснуйте их значение.
1) появление цветка увеличило эффективность опыления;
2) двойное оплодотворение, в результате чего семя имеет триплоидный эндосперм, что улучшило питание зародыша;
3) развитие семязачатков в завязи пестика обеспечило их защиту (защиту семян);
4) появление плода у покрытосеменных способствовало защите семян и их распространению;
5) наличие нектарников обеспечило привлечение насекомых для опыления
11. Появление семенного размножения растений, в отличие от спорового, сыграло важную роль в эволюции растительного мира. Приведите не менее четырех доказательств значения этого ароморфоза. Ответ поясните.
1) семена были лучше защищены покровами (семенной кожурой), что обеспечило их выживание;
2) семена содержали большой запас питательных веществ, что обеспечивало развитие зародыша и его прорастание, меньшую зависимость от внешних факторов;
3) независимость оплодотворения от воды при семенном размножении (в отличие от спорового);
4) семя – многоклеточный орган, что повышает шансы на его выживание, а спора – одна клетка
12. Чем спора отличается от семени? Приведите не менее трех различий.
1) спора одноклеточное образование (специализированная клетка) осуществляет бесполое размножение растений; семя – многоклеточный орган, обеспечивающий половое размножение растений;
2) в спорах нет запаса питательных веществ, в семенах находится запас питательных веществ, который используется при прорастании;
3) спора имеет защитную оболочку, семя имеет семенную кожуру, которая в большей степени защищает зародыш и другие части семени
13. Чем отличается по строению семя сосны от споры папоротника? Укажите не менее трех отличий.
1) семя – многоклеточное образование, спора – одноклеточное;
2) семя имеет зародыш, у споры он отсутствует;
3) семя имеет запас питательных веществ, у споры их нет
14. Рассмотрите предложенную схему классификации высших растений. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме знаком вопроса.
15. В пищевом рационе человека рекомендуется использование морской капусты - ламинарии. Какое значение имеет её употребление в нормализации функций организма?
1) морская капуста обладает свойствами накапливать химический элемент йод;
2) йод необходим для нормализации функции щитовидной железы
16. Укажите не менее четырех отличий в строении и жизненном цикле покрытосеменных от голосеменных растений.
1) наличие цветков и плодов;
2) разнообразные жизненные формы – травы, кустарники, деревья;
3) опыление осуществляется не только ветром, но и животными;
4) семяпочка защищена завязью
17. Назовите основные ароморфозы растительного мира.
1) Появление процесса фотосинтеза.
2) Дифференцировка тела на ткани и органы.
3) Возникновение опыления (исчезновение необходимости воды для оплодотворения).
4) Возникновение семян с запасом питательных веществ.
18. Укажите не менее четырех отличий в строении и жизненном цикле хвойных голосеменных от папоротниковидных.
1) наличие хвои (видоизменённых листьев)
2) размножение семенами
3) оплодотворение не зависит от воды
4) в основном древесные жизненные формы
19. Определите отделы, к которым относят растения, изображенные на рисунках. Укажите признаки, по которым Вы отнесли их к этим отделам. Чем представлены спорофиты у этих растений?
1) 1 – отдел Моховидные;
2) корни отсутствуют (есть ризоиды);
3) на верхушках побегов развиваются коробочки со спорами;
4) 2 – отдел Покрытосеменные (Цветковые);
5) наличие цветков, плодов;
6) у моховидных спорофит представлен спорогоном (коробочкой на ножке) на гаметофите;
7) у покрытосеменных спорофит представлен взрослым растением (со всеми вегетативными и генеративными органами)
1) 3 – спорофит – это бесполое поколение;
2) 4 – гаметофит (заросток) развивается из споры;
3) 6 – набор хромосом гаметофита гаплоидный (диплоидный набор хромосом у спорофита)
1. Почему на поверхности водоемов обитают растения с зеленой окраской, а на морских глубинах – красной?
Растения с зеленой окраской в процессе фотосинтеза поглощают свет красной части спектра. Вода плохо пропускает такой свет, на глубине остаются только зеленые и синие лучи, для их поглощения требуются красные пигменты.
2. По каким признакам семенные растения отличаются от мхов? Приведите не менее четырёх признаков.
1) наличие всех типов тканей;
2) наличие корней (развитие корневой системы);
3) размножение семенами, наличие органов, в которых они образуются (шишка, цветок, плод);
4) независимость оплодотворения от наличия воды;
5) преобладание спорофита (бесполое поколение) над гаметофитом (половое поколение) в цикле развития
3. По каким признакам высшие семенные растения отличаются от низших растений? Приведите не менее трех признаков.
Низшие растения – это водоросли, высшие семенные растения – это голосеменные и покрытосеменные (цветковые).
1) У низших растений нет тканей (механических, проводящих и т.п.)
2) У низших растений нет органов (листьев, корней и т.п.)
3) Низшие растения размножаются спорами, а семенные – семенами.
4) У водорослей сперматозоиды плавают в воде, а у семенных мужские половые клетки (спермии) не плавающие, достигают яйцеклетки в процессе опыления.
4. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. (1)Водоросли – это группа низших растений, обитающих в водной среде. (2) У них отсутствуют органы, но имеются ткани: покровная, фотосинтезирующая и образовательная. (3) В одноклеточных водорослях осуществляется как фотосинтез, так и хемосинтез. (4) В цикле развития водорослей происходит чередование полового и бесполого поколений. (5) При половом размножении гаметы сливаются, происходит оплодотворение, в результате которого и развивается гаметофит. (6) В водных экосистемах водоросли выполняют функцию продуцентов.
2) У водорослей нет органов и тканей.
3) Хемосинтез происходит только у бактерий.
5) При слиянии гамет у растений образуется спорофит.
5. В чем проявляется усложнение папоротников по сравнению с мхами? Приведите не менее трех признаков.
1. У папоротников имеются корни.
2. Хорошо развита проводящая и механическая ткани.
3. В жизненном цикле преобладает спорофит.
6. Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их. (1) Зелёные водоросли состоят из разнообразных тканей. (2) В их клетках наряду с фотосинтезом происходит хемосинтез. (3) Они образуют органические вещества из неорганических. (4) Как и цветковые растения, водоросли поглощают воду и минеральные соли с помощью корней. (5) Морскую водоросль - ламинарию человек употребляет в пищу.
1) 1 - зелёные водоросли состоят из одинаковых клеток и не имеют тканей;
2) 2 - в клетках водорослей хемосинтеза не происходит;
3) 4 - водоросли не имеют корней
7. Какова роль опушения листьев, стеблей, плодов и семян растений?
1) Волоски на листьях и стеблях рассеивают свет, спасают фотосинтезирующие органы от слишком яркого света.
2) Волоски на листьях и стеблях создают рядом с эпидермисом неподвижный слой воздуха, уменьшая испарение воды.
3) Жесткие и жгучие волоски могут защищать от поедания (крапива).
4) Опушенные плоды и семена легко прикрепляются к шерсти животных или уносятся ветром (одуванчик, тополь и др.)
8. Назовите особенности строения и питания лишайников и укажите их роль в природе.
1) Лишайники являются симбиотическими организмами, таллом лишайника состоит из мицелия грибов, переплетенного с одноклеточными водорослями или цианобактериями.
2) Водоросли или цианобактерии фотосинтезируют и снабжают грибы продуктами фотосинтеза, грибы поглощают из окружающей среды воду и минеральные соли и делятся с водорослями.
3) Лишайники – это самые первые живые организмы на голом камне, постепенно разрушают камень, создавая предпосылку для возникновения почвы. Некоторые организмы питаются лишайниками. Являются индикаторами экологической обстановки.
9. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их. (1) У низших растений, водорослей, тело одноклеточное или многоклеточное. (2) Таллом всех водорослей покрыт тканью, выполняющей защитную функцию. (3) У водорослей отсутствуют настоящие листья, стебли, корни. (4) Хламидомонаду, спирогиру, ламинарию относят к зеленым водорослям. (5) Хламидомонада имеет чашевидный хроматофор, способна к фотосинтезу. (6) Бурые водоросли по типу питания – хемотрофы. (7) Спирогира – многоклеточная нитчатая водоросль, имеющая спиральные хроматофоры.
2 – у водорослей отсутствуют ткани;
4 – ламинарию относят к бурым водорослям;
6 – по способу питания бурые водоросли – фототрофы.
10. Какие прогрессивные признаки сформировались в генеративных органах и половом размножении покрытосеменных растений в процессе эволюции? Приведите не менее четырех признаков, обоснуйте их значение.
1) появление цветка увеличило эффективность опыления;
2) двойное оплодотворение, в результате чего семя имеет триплоидный эндосперм, что улучшило питание зародыша;
3) развитие семязачатков в завязи пестика обеспечило их защиту (защиту семян);
4) появление плода у покрытосеменных способствовало защите семян и их распространению;
5) наличие нектарников обеспечило привлечение насекомых для опыления
11. Появление семенного размножения растений, в отличие от спорового, сыграло важную роль в эволюции растительного мира. Приведите не менее четырех доказательств значения этого ароморфоза. Ответ поясните.
1) семена были лучше защищены покровами (семенной кожурой), что обеспечило их выживание;
2) семена содержали большой запас питательных веществ, что обеспечивало развитие зародыша и его прорастание, меньшую зависимость от внешних факторов;
3) независимость оплодотворения от воды при семенном размножении (в отличие от спорового);
4) семя – многоклеточный орган, что повышает шансы на его выживание, а спора – одна клетка
12. Чем спора отличается от семени? Приведите не менее трех различий.
1) спора одноклеточное образование (специализированная клетка) осуществляет бесполое размножение растений; семя – многоклеточный орган, обеспечивающий половое размножение растений;
2) в спорах нет запаса питательных веществ, в семенах находится запас питательных веществ, который используется при прорастании;
3) спора имеет защитную оболочку, семя имеет семенную кожуру, которая в большей степени защищает зародыш и другие части семени
13. Чем отличается по строению семя сосны от споры папоротника? Укажите не менее трех отличий.
1) семя – многоклеточное образование, спора – одноклеточное;
2) семя имеет зародыш, у споры он отсутствует;
3) семя имеет запас питательных веществ, у споры их нет
14. Рассмотрите предложенную схему классификации высших растений. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме знаком вопроса.
15. В пищевом рационе человека рекомендуется использование морской капусты - ламинарии. Какое значение имеет её употребление в нормализации функций организма?
1) морская капуста обладает свойствами накапливать химический элемент йод;
2) йод необходим для нормализации функции щитовидной железы
16. Укажите не менее четырех отличий в строении и жизненном цикле покрытосеменных от голосеменных растений.
1) наличие цветков и плодов;
2) разнообразные жизненные формы – травы, кустарники, деревья;
3) опыление осуществляется не только ветром, но и животными;
4) семяпочка защищена завязью
17. Назовите основные ароморфозы растительного мира.
1) Появление процесса фотосинтеза.
2) Дифференцировка тела на ткани и органы.
3) Возникновение опыления (исчезновение необходимости воды для оплодотворения).
4) Возникновение семян с запасом питательных веществ.
18. Укажите не менее четырех отличий в строении и жизненном цикле хвойных голосеменных от папоротниковидных.
1) наличие хвои (видоизменённых листьев)
2) размножение семенами
3) оплодотворение не зависит от воды
4) в основном древесные жизненные формы
19. Определите отделы, к которым относят растения, изображенные на рисунках. Укажите признаки, по которым Вы отнесли их к этим отделам. Чем представлены спорофиты у этих растений?
1) 1 – отдел Моховидные;
2) корни отсутствуют (есть ризоиды);
3) на верхушках побегов развиваются коробочки со спорами;
4) 2 – отдел Покрытосеменные (Цветковые);
5) наличие цветков, плодов;
6) у моховидных спорофит представлен спорогоном (коробочкой на ножке) на гаметофите;
7) у покрытосеменных спорофит представлен взрослым растением (со всеми вегетативными и генеративными органами)
1) 3 – спорофит – это бесполое поколение;
2) 4 – гаметофит (заросток) развивается из споры;
3) 6 – набор хромосом гаметофита гаплоидный (диплоидный набор хромосом у спорофита)
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:
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:
Читайте также: