Жизнь растений. том 4. мхи. планктоны. хвощи. папоротники. голосеменные растения

§ 32. Чередование способов размножения и поколений в жизненном цикле растений

*Чередование поколений в жизненном цикле растений

Когда организмы могут размножаться как бесполым, так и половым путем, то говорят о бесполом и половом поколениях данного вида. Если они закономерно сменяют друг друга, то такое явление называется чередованием поколений. Границами, разделяющими бесполое и половое поколения в цикле развития растений, являются процесс образования спор с гаплоидным набором хромосом и оплодотворение, в результате которого восстанавливается диплоидный набор хромосом.

У растений механизм чередования поколений заключается в том, что на растениях, представляющих собой бесполое поколение, развиваются споры, которые прорастают в обоеполые либо раздельнополые (мужские и женские) особи (половое поколение). Половое поколение образует гаметы — спермии и яйцеклетки. В результате оплодотворения формируется зигота, содержащая диплоидный набор хромосом, из которой вновь развивается бесполое поколение (см. схему).

Если проследить за соотношением между бесполым и половым поколениями у растений разного уровня организации, то можно увидеть, что в ходе эволюции развитию подвергалось бесполое поколение, тогда как для полового поколения было характерно постепенное упрощение строения. Например, у мхов преобладающим является половое поколение, на котором живет бесполое поколение. А у папоротников преобладающим является бесполое поколение в виде хорошо развитого растения со стеблем, листьями и корнями, в то время как половое поколение представлено всего лишь небольшой зеленой пластинкой, прикрепляющейся к почве с помощью ризоидов. Далее, у голосеменных и покрытосеменных строение полового поколения упрощается до нескольких клеток, причем с полной редукцией органов полового размножения у покрытосеменных. У них мужское половое поколение — это пыльцевое зерно, а женское — зародышевый мешок. Тогда как бесполое поколение у голосеменных представлено деревьями и кустарниками (иногда лианами), а у покрытосеменных — деревьями, кустарниками, кустарничками и травами.

Чередование поколений — это система для увеличения численности особей и сохранения вида

Оно имеет важное биологическое значение, так как при этом сочетаются два способа размножения: бесполое, которое дает довольно большое количество особей, и половое, при котором обогащается наследственность потомства, могут возникать новые признаки или свойства

!  Это интересно

Помимо типичного полового процесса, в котором участвуют две сливающиеся гаметы, в природе у растений встречается особый тип размножения, называемый апомиксисом (аналогия партеногенеза у животных). В этом случае зародыш образуется из неоплодотворенной яйцеклетки, которая может быть гаплоидной или диплоидной из-за аномалий гаметогенеза. Апомиксис широко встречается у розоцветных, сложноцветных, в том числе у некоторых сортов свеклы, хлопчатника, льна, табака и других сельскохозяйственных культур. Такие формы имеют большое значение в селекции.

Повторим главное. Образование половых клеток у покрытосеменных растений происходит в генеративных частях цветка — тычинках и пестиках. Этому предшествует развитие полового поколения: в тычинках — пыльцевых зерен, в семязачатке — зародышевого мешка. Они образуют гаметы — спермии и яйцеклетки. После опыления происходит оплодотворение с участием двух спермиев. Из зиготы образуется зародыш, из семязачатка формируется семя, а на месте завязи развивается плод. В ходе эволюции происходило усложнение организации бесполого поколения, тогда как строение полового поколения постепенно упрощалось.

Фазы жизненных циклов организмов

В жизненных циклах организмов, размножающихся половым путём, выделяются две фазы – гаплоидная и диплоидная ( гаплоидная – гаплофаза и диплоидная – диплофаза )

Гаплоидная фаза ( гаплофаза )

Диплоидная фаза ( диплофаза )

1.Клетки имеют гаплоидный набор хромосом (n) 2. Поколение ( фаза ) размножающееся половым путём 3. Имеются органы гаметогенеза – гаметангии ( гонады и половые железы , антеридии и архегонии у растений ) 4. В результате мейоза образуют гаплоидные гаметы 5.У растений образуется в результате прорастания ( деления ) гаплоидной споры   6.Менее устойчива к неблагоприятным условиям среды 7. Эволюционно менее продвинутое 8. У растений образует гаметофит , у животных – гаплофазу 9. Преобладает в жизненном цикле простейших , грибов , зелёныз водорослей и мохообразных

1. Клетки имеют диплоидный набор хромосом (2n) 2. Поколение ( фаза ) размножающееся бесполым путём 3. Имеются органы спорогенеза ( спорангии ) у растений   4. В результате мейоза у растений образуются гаплоидные споры 5. Образуется в результате деления диплоидной зиготы , образующейся при слиянии гамет ( оплодотворении ) 6. Более устойчива к действию неблагоприятных факторов 7. Эволюционно более продвинутое 8. Чередование поколений у растений: диплоидная (спорофит) и гаплоидная (гаметофит) фазы У растений образует спорофит , у животных – диплофазу 9. Преобладает в жизненном цикле животных и высших .. . .. растений

Для многих организмов , включая и млекопитающих , характерно чередование гаплоидной и диплоидной фаз и часто это чередование имеет регулярный ( циклический ) характер

q При этом ряд поколений особей с бесполым размножением сменяется поколением особей , размножающихся с помощью гамет или осуществляющих половой процесс , вслед за этим вновь наблюдается бесполое размножение

Первичная смена поколений – явление смены поколения особей , размножающихся бесполым путём , поколением особей , размножающихся половым путём с образованием гамет ( имеет регулярный характер ) ; характерно для простейших и большинства растений

Вторичная смены поколений ( гетерогония ) – чередование полового размножения с партеногенезом ( например , у трематод )

v Преобладание ( удлиннение ) диплофазы в историческом развитии ( у большинства современных организмов ) объясняется тем , что

— благодаря гетерозиготнотси и рецессивности в диплоидном состоянии укрываются от естественного отбора , сохраняются и накапливаются в генофонде популяций разнообразные наследственные изменения ( мутацим , новые аллели )

— накопление мутаций ведёт к образованию резерва наследственной изменчивости и эволюционным перспективам вида

v Гаплоидное поколение ( гаплофаза ) у позвоночных животных и у цветковых растений в процессе эволюционного развития сокращается до нескольких клеток и не существует в виде отдельных особей ( у цветковых гаплоидный гаметофит представляет собой группу клеток , дающих начало зародышевому мешку и пыльцевым зёрнам ; у позвоночных животных гаплофаза представлена гаплоидными гаметами )

v Биологический смысл чередования поколений с половым и бесполым размножением заключается в увеличении комбинативной и мутационной наследственной изменчивости , необходимой для преодоления генетического однообразия особей , размножающихся бесполым путём , расширении эволюционных и экологических перспектив группы , а также повышении адаптивных возможностей в разные сезоны ( зимовка , высокая скорость размножения и распространения в благоприятный период )

Функция гаметофитов

Растения гаметофита продуцируют половые клетки, называемые на сухих растениях «спермой» и «яйцеклеткой», для того чтобы позволить их линии пройти половое размножение.

Существует много известных преимуществ полового размножения, поскольку способность комбинировать генетические признаки двух индивидуумов приводит к различным комбинациям признаков в популяции.

Это разнообразие чрезвычайно полезно для устойчивости к болезням и способности реагировать на изменения окружающей среды.

Для практического примера преимуществ полового размножения, посмотрите не иначе, как ирландский картофельный голод.

В Ирландии во время голода урожай картофеля, который размножался бесполым путем, выращивался много лет и распространялся по островам. Это означало, что все зерновые культуры, питающие ирландцев, были генетически идентичны друг другу, поскольку были получены бесполым путем из крошечной родительской популяции.

Когда новая болезнь поразила ирландский картофель из-за отсутствия генетического обмена или разнообразия, практически весь картофель на острове погиб. Результатом стало одно из худших гуманитарных бедствий в истории, потому что все картофельные культуры, на которые люди рассчитывали в пищу, погибли.

В результате миллионы ирландцев были вынуждены покинуть Ирландию в поисках лучшей жизни, а миллионы погибли.

Отмирание папоротников не будет иметь катастрофических последствий для человеческой популяции, но это будет иметь катастрофические последствия для популяции папоротников – поэтому папоротники и другие растения, практикующие смену поколений, используют гаметофиты для полового размножения и сохранения генетически разнообразных популяций.

Интересно, что гаметофиты или спорофиты являются «доминирующими», зависит от растения. Например, среди папоротников поколение гаметофитов поглощает больше ресурсов жизненного цикла, превращаясь в большое видимое растение, которое мы узнаем.

В отличие от этого, среди хвойных деревьев «доминирует» поколение спорофитов, превращающееся в огромные долгоживущие деревья, в то время как поколение гаметофитов ограничено крошечным организмом, растущим внутри конуса.

Моховидные

Общая характеристика. Моховидные — это наиболее примитивная группа высших растений с особой линией развития. Подразделяются на два класса (печеночные и листостебельные мхи) и насчитывают около 20 тыс. видов. Широко распространены во всех широтах от тундры до тропиков. Большинство видов — тенелюбивые. Растут на почве, на стволах растений, на скалах и стенах домов. Некоторые виды живут в воде.

Главная отличительная особенность: в жизненном цикле моховидных преобладает гаметофит, а спорофит редуцирован и развивается на гаметофите.

Прогрессивный признак моховидных — наличие дифференцированных тканей: эпидермиса, основной (ассимиляционной паренхимы), проводящего пучка. Механическая ткань отсутствует.

Строение. Моховидные представляют собой небольшие (до нескольких сантиметров), многолетние (редко однолетние) растения. Тело печеночных мхов представлено слоевищем. У листостебельных мхов тело гаметофита состоит из простых или разветвленных стеблей, покрытых мелкими листьями с одной жилкой. Листостебельный побег покрыт эпидермисом, под которым располагается кора; в центре находится проводящий пучок, состоящий из удлиненных мертвых клеток (они проводят воду и минеральные вещества) и окружающих их живых клеток, проводящих органические вещества.

Корни отсутствуют, их роль выполняют вытянутые клетки в нижней части стебля (ризоиды). Настоящих сосудов нет. На гаметофите вместо устьиц имеются поры, лишенные замыкающих клеток.

У сфагновых мхов стебель гаметофита несет мутовки ветвей, густо покрытых листьями. Листья не имеют средней жилки. Клетки в листьях дифференцированы на ассимиляционные (с хлоропластами) и мертвые водосборные клетки с порами в клеточной оболочке. Ризоиды отсутствуют; воду и минеральные вещества эти мхи всасывают стеблем и листьями, являясь мощным сорбентом воды, и выделяют в почву гуминовые кислоты, обладающие бактерицидным действием. Нарастают верхушкой, нижняя часть стебля отмирает, но полностью не сгнивает, образуя торф.

Размножение. В жизненном цикле происходит правильное чередование полового и бесполого поколений. Половое поколение (гаметофит с гаплоидным набором хромосом) представлено зелеными растениями и преобладает над бесполым (спорофитом). На гаметофите образуются органы полового размножения — антеридии и архегонии. В антеридиях созревают подвижные двужгутиковые споры, а в архегониях — по одной неподвижной яйцеклетке. Оплодотворение происходит в капельножидкой среде. После слияния гамет образуется зигота, которая дает начало бесполому поколению — спорофиту. Спорофит развивается на гаметофите и представляет собой коробочку, расположенную на ножке и прикрываемую колпачком (калиптрой). Ножка спорофита в нижней части переходит в стопу, с помощью которой он прикрепляется к телу гаметофита. Бесполое размножение осуществляется спорами. Образование спор на спорофите происходит в спорангиях, расположенных внутри коробочек. Споры гаплоидны. При попадании в благоприятную среду они прорастают с образованием разветвленной нити (протонемы). На ней закладываются почки, из которых прорастают листостебельные побеги мха.

У мхов широко распространено вегетативное размножение: почками, молодыми побегами, листьями, выводковыми телами.

Значение. Мхи одними из первых заселяют бесплодные участки (камни, скалы, пески). При отмирании создают обогащенный органическими веществами субстрат, пригодный для поселения других высших растений. Формируют в лесу покров (ковер), способствующий поддержанию водного баланса почвы и обеспечивающий постепенный переход поверхностного стока воды в подземный, предотвращая эрозию почвы. Сфагновые мхи могут приводить к заболачиванию местности и принимают участие в образовании торфа (используется как удобрение, топливо, сырье).

Вегетативный способ размножения

При вегетативном варианте размножения происходит разделение на акинеты — толстостенные клетки. Он заключается в отделении от маточника какой-то его части — выводковой почки или тельца. Таким способом размножаются некоторые низшие растения, в том числе саргассовые, бурые и красные водоросли. Вегетативно размножаются даже цветковые растения, например ряска. У некоторых из них образуются выводковые почки, которые опадают на землю и там укореняются. Также почки могут ответвляться и отделяться от материнского растения. У покрытосеменной группы растений очень часто встречается развитие побегов под землёй от корневища.

Жизненный цикл

Цикл развития голосеменных состоит из чередования бесполой фазы (спорофита) и половой (гаметофита). Доминантное положение в нем занимает первый. Голосеменные являются разноспоровыми, как и другие семенные растительные организмы. Они способны создавать два типа спор:

• женские (мегаспоры);
• мужские (микроспоры).

Образование мужских спор

В конце весны в основании молодых побегов появляются мужские шишечки. Они имеют желтый оттенок и небольшие размеры. Чешуйки стробил являются микроспорофиллами — они гомологичны тычинкам и прикреплены к оси каждой шишечки спирально. В их нижней части расположены 2 пыльцевых мешочка — микроспорангии.

В микроспорангиях из материнской клеточки методом мейоза образуются 4 микроспоры, имеющих следующее элементы:

• наружную оболочку — экзину;
• внутреннюю оболочку — интину;
• 2 воздухоносных мешочка.

Воздушные мешочки появляются благодаря отслоению внешней оболочки от внутренней. В результате между ними формируется полость. Оставаясь в спорангии, микроспора делится и превращается в заросток.

Из второй клетки методом митоза создается еще 2 клеточки:

• антеридиальная — из нее затем формируются спермии (мужские половые клетки);
• вегетативная — отличается большими размерами и предназначенная для создания пыльцевой трубки.

У гаметофита мужского типа отсутствуют антеридии. Он создается внутри микроспоры. У голосеменных мужским гаметофитом является пыльцевое зерно. Совокупность этих элементов называется пыльца. После нарушения целостности микроспорангия (пыльцевого мешка), пыльца попадает во внешнюю среду и оказывается на женских шишечках. Благодаря этому происходит их опыление. Дальнейшее развитие гаметофита мужского типа протекает внутри семязачатка.

Женские гаметофиты

Гаметофиты женского типа появляются на тех же деревьях, где находятся мужские. Они располагаются на верхушках молодых побегов и имеют красноватый оттенок. Женские стробилы состоят из стержня, на котором находится 2 чешуйки:

• семенная;
• кроющая.

На верхней части семенной расположено два семязачатка. В женских гаметофитах каждая чешуйка является гомологом всей шишечки мужского типа. Семязачаток состоит из нескольких элементов:

• фуникулуса — соединяет семязачаток с семенными чешуйками;
• нуцеллуса — центральный отдел семяпочки;
• интегумента — оболочка семяпочки, формирующаяся из нуцеллуса и в созревшем семени превращающаяся в семенную кожуру.

Рядом с вершиной интегумента находится пыльцевход или микропиле. Именно через него после завершения процесса оплодотворения пыльцевая трубка проникает центральный отдел семяпочки. На микропиле образуется жидкость, имеющая густую консистенцию. После подсыхания она затягивает в семязачаток осевшую пыльцу.

Процесс развития

На первом этапе в микроспорангиях создаются микроспоры, которые затем превращаются в пыльцевые зерна. Благодаря ветру они оказываются на женских шишечках и улавливаются особой жидкостью, находящейся на микропиле. С ее помощью пыльцевые зерна проникают в нуцеллус. Как только процесс опыления завершается, микропиле зарастает, а чешуйки закрываются и запечатываются смолой.

Однако процесс оплодотворения у сосны начинается лишь через 13 месяцев после опыления. На этом временном отрезке создается эндосперм, и размеры женской шишечки увеличиваются примерно на 4 см. Кроме этого, они меняют цвет на зеленый. Описание дальнейшего процесса развития сосны имеет следующий вид:

• Попав на мегаспорангии, целостность наружной оболочки пыльцевого зерна нарушается.
• Из вегетативной клеточки начинает прорастать пыльцевая трубка.
• Одновременно с этим протекает процесс деления антеридиальной клетки на спермагенную и клетку-ножку.
• С помощью пыльцевой трубки спермагенная клеточка проникает в архегоний и делится на 2 спермия. Один из них погибает, а второй объединяется с яйцеклеткой.
• Благодаря их слиянию происходит образование зиготы, из которой затем формируется и развивается зародыш.

Полное созревание семян сосны обыкновенной происходит лишь осенью на второй год с момента опыления. Женские шишечки снова увеличиваются в размерах, а их цвет меняется на серый. Когда семена полностью созрели, чешуйки шишки раскрываются. Семечки попадают в почву и прорастают во взрослое растение.

В сравнении с покрытосеменной флорой жизненный цикл голосеменных существенно увеличен. Однако он протекает быстрее хвощей и плаунов. У голосеменных заросток надежно защищен от погодных факторов. Это весьма серьезное преимущество перед споровыми растениями.

Что такое голосеменные растения

Растительное царство подразделяется на низших и высших представителей. Последние делятся на споровые и семенные

Первые можно часто встретить в лесу (папоротник), они обращают на себя внимание большой формой и не имеют ярких цветов. Вторые — являются господствующей, самой распространенной группой среди высших растений. Различаются они по способу образования органа размножения и бывают голосеменными и покрытосеменными

Различаются они по способу образования органа размножения и бывают голосеменными и покрытосеменными.

Признаки

Эти растения не образуют плодов, являются наземными. Если классифицировать их по жизненным формам, то чаще это деревья.

Самые многочисленные представители — хвойные:

• сосна,
• ель,
• можжевельник,
• пихта,
• лиственница и другие.

У большинства растений листья имеют игольчатую форму, а сверху покрыты восковой кожицей, благодаря чему получили название — хвоя. Такая форма не позволяет влаге испаряться, поэтому растения могут произрастать в неблагоприятных условиях. Хвойные образуют леса в зонах с умеренным климатом.

В качестве самостоятельного органа лист впервые появился у голосеменных. Он обладает определенными характеристиками, специфическими для этого отдела.

Виды листьев:

• чешуйки (кипарис),
• иголки (пихта),
• перистый (саговник),
• двулопастный (гинкго),
• длинный до 8 м (вельвичия).

В целях снижения объемов испаряемой жидкости устьица глубоко погружены в ткань, сами листья покрыты кутикулой. Дерево не обновляет их ежегодно. Каждая хвоинка способна прожить от трех до пяти лет, а листья вельвичии существуют, пока живет само растение, высыхая на концах и вновь отрастая у основания.

Стебель или ствол покрыт корой, имеются четкие годичные кольца. Большинство выделяют смолу — фитонциды, губительные для бактерий. Шишки являются видоизмененными побегами.

Функции

Это группа высших семенных, следующая за папоротниками и хвощами, она предшествует покрытосеменным на пути эволюционного развития растений

Способность гамет сливаться без участия воды — важное приобретение голосеменных, которое способствовало их широкому расселению и продвижению вглубь материков

Развитие семени внутри стробилы за счет запаса питательных веществ обеспечило его сохранность и жизнестойкость. Таким образом голосеменные демонстрируют новые, по сравнению со споровыми, механизмы выживания и расселения по суше.

Отличие от других видов

Основным отличием, по которому представители этого отдела растительного царства получили свое название, является отсутствие околоплодника.

Завязь семян развивается в пазухах чешуек шишек или шишкоягод (можжевельник). Опыление происходит с помощью ветра. Семена лежат открыто на чешуйках, после созревания высыпаются.

Гаметофитос у животных

У животных эволюционное развитие начинается с яйца или зиготы, которые проходят серию митозов, чтобы произвести диплоидный организм..

По мере своего развития и созревания он образует гаплоидные гаметы на основе определенных диплоидных клеточных линий в результате мейоза. Мейоз называется гаметогенным или гаметическим.

Этот цикл присутствует у всех животных. Хотя чередование поколений не происходит, чередование двух ядерных фаз: гаплоидной (гаметы) и диплоидной (развитие организма путем митоза, начинающегося с яйца или зиготы).

Следовательно, мейоз — это gamética, и считается, что этот цикл наиболее развит в живых организмах..

Особенности репродукции

Описываемая группа растений относится к разноспоровым растениям. По сравнению с покрытосеменными они не имеют цветков и плодов, а также не размножаются вегетативным (бесполым) способом, что является главным отличием голосеменных. Размножение делится на несколько циклов и происходит с помощью стробил или шишек, которые представляют собой репродуктивные органы.

Чаще всего органы размножения делятся на мужские и женские. Иногда они располагаются на двух деревьях, называемых двудомными или на одном, то есть однодомном растении. Шишка мужского пола (микростробила) окрашена в желтовато-зелёный оттенок и крепится к молодым побегам. Женская шишка (макростробила) имеет красноватый цвет и располагается ближе к вершине.

Стробилы состоят из основной оси, на которой крепятся чешуйки. У макростробил в чешуйках образовывается семязачаток с яйцеклетками, а у микростробил — мешочки с пыльцой. Созревшая пыльца с помощью ветра попадает на женскую стробилу и опыляет её. После опыления она закрывается. Оплодотворение голосеменных начинается только после того, как сформируется пыльцевая трубка, в которой образуются 2 мужских клетки — спермии.

Одна из клеток оплодотворяет яйцеклетку, вторая при этом погибает. Оплодотворённая клетка превращается в зиготу, а из семязачатка образуется семя, в котором имеется запас питательных элементов. В процессе созревания шишки меняют цвет и становятся очень плотными. Созревшие семена покидают ее через раскрывшиеся чешуйки, после чего переносятся ветром.

Значение в природе

Обширное царство голосеменных представителей флоры играет важную роль в жизни планеты. В северных широтах хвойные и смешанные леса образуют тайгу, обеспечивающую Землю кислородом. С помощью хвойных деревьев удерживается снежный покров, что предохраняет почву от пересыхания. Благодаря голосеменным поддерживается жизнь многочисленных видов фауны.

Интересные факты

Среди представителей растительного мира планеты голосеменные являются самыми распространёнными, среди них встречаются долгожители и гиганты. К таким рекордсменам относится секвойя. Некоторые из них живут больше тысячи лет, а в высоту достигают 100 метров.

Хвойные деревья вырабатывают летучие эфирные вещества — фитонциды. Они имеют свойства антибиотиков и служат для поддержки иммунитета. Выраженными антибактериальными свойствами обладают сосна, можжевельник, ель, кипарис.

К исчезающим видам относится тис. Это интересное растение заслуживает краткого описания. Тис отличается медленным ростом, в некоторых странах, где поддерживается искусственное выращивание растения, используется в качестве живых изгородей. Любопытным является тот факт, что у тиса имеется 2верхушки.

Жизненные циклы растений: схемы

Мхи — представители примитивного вида высших растений. У них очень условное деление организма на стебель и листья, вместо корней — нитеобразные ризоиды. Произрастают они в болотистых, влажных местах и очень сильно испаряют влагу. Размножаются половым путём, спорофит зависит от гаметофита, споры образуются в специальной коробочке, которая находится над гаметофитом и связана с ним.

Представители папоротников обладают большими перистыми листьями (спорангии расположены на нижней стороне). У растения есть ярко выраженная корневая система, а лист на самом деле является системой ветвей, который называется вайей или предпобегом. Жизненный цикл растения группы папоротников состоит из двух фаз: половой и бесполой.

Особенности высших споровых растений

Высшие споровые растения являются первыми наземными организмами этого Царства живой природы. Первые выходцы на сушу, которые называются риниофиты, имели стелящийся, вильчато-ветвящийся стебель. Некоторые ископаемые представители данной систематической единицы имели гигантские размеры, достигая в высоту нескольких метров. Освоить наземно-воздушную среду этим растениям позволил ряд прогрессивных признаков, которые появились у них в процессе эволюции. Прежде всего это механические и проводящие ткани. Благодаря этому стали возможны новые особенности жизнедеятельности. Это вертикальное положение их тела в пространстве и проведение питательных веществ по организму. Среди современных растений представителями этой систематической единицы являются 4 отдела. Это мохо-, плауно-, хвоще- и папоротникообразные. Гаметофит и спорофит — это два поколения одного растения, которые последовательно чередуются в ходе их жизненного цикла. Этот процесс обеспечивает непрерывность существования видов.

Жизненный цикл споровых растений

Споровые растения не цветут, потому их также называют нецветковыми. Они бывают двух категорий:

• высшие (папоротники, хвощи, мхи, плауны);
• низшие (водоросли, лишайники).

Жизненные циклы споровых растений в зависимости от вида могут идти половым или бесполым вариантом. Они не способны размножаться половым способом без участия водной среды. Для полового размножения используется гаметофит, а для бесполого — спорофит. Существует две подгруппы споровых растений: гаплоидная и диплоидная. В гаплоидную подгруппу входят мхи, хвощи и папоротники, у которых более развит гаметофит, а спорофит формируется в виде заростка. Гаплоидная подгруппа отличается тем, что спорофит имеет в ней подчинённый статус.

Происхождение

Около 400 млн. лет назад появились первые формы растений, приспособленные к жизни на суше. Выход из воды привел к адаптационным изменениям в строении отдельных видов, которым для выживания были необходимы новые структурные элементы.

Так растительный мир покинул пределы водной среды и начал заселять просторы суши. Такими «землепроходцами» были ринофиты, которые росли у берегов водоёмов.

Это переходная форма жизни между низшими растениями (водорослями) и высшими. В строении ринофитов много сходного с водорослями: не прослеживались настоящие стебли, листья, корневая система. Прикреплялись к почве с помощью ризоидов, через которые получали питательные вещества и воду. Ринофиты обладали покровными тканями, которые защищали их от высыхания. Размножались при помощи спор.

Риниофитовые в дальнейшем видоизменялись и дали начало для развития плаунов, хвощей, папоротников, которые уже имели стебли, листья, корни. Это были предки современных споровых растений.

Жизненный цикл

Для споровых растений характерно повторение этапов развития. Рассмотрим этот процесс на примере мхов. В жизненном цикле развития растений этого отдела преобладает гаметофит — половое поколение. Он представлен зеленым листостебельным растением, которое прикрепляется к субстрату с помощью ризоидов. С течением времени на гаметофите формируется спорофит. Он состоит из коробочки со спорами на ножке. Такая структура недолговечна и существует только в течение вегетационного периода. Так называют время года, благоприятное для роста и развития растений.

Когда споры созревают, они высыпаются в почву. Из них вновь развивается гаметофит. На нем формируются гаметангии с половыми клетками. Далее при помощи воды происходит оплодотворение, результатом которого является спорофит. Цикл развития повторяется снова.

Итак, рост и развитие — это взаимосвязанные процессы. Они являются характерными для всех живых организмов. Ростом называют количественные изменения, которые проявляются в увеличении размеров и объема растения в целом и его отдельных частей. Развитием называют качественные изменения. Это свойство проявляется в специализации и дифференциации клеточных структур.

Чередование поколений

Жизнь растений в форме двух разных поколений может носить различные названия: смена форм развития, чередование поколений и т. д. Сменяемость большого папоротника и заростка в случае с равноспоровым папоротником — это пример чередования поколений, отмеченный фазами взрослого состояния форм особей. Эти две формы настолько отличаются внешне, что в них трудно узнать одно и то же растение. Заросток папоротника очень сложно заметить невооружённым глазом. У покрытосеменных растений аналог заростка — зародышевый мешок, который крайне мал и скрыт в глубине цветка. Среди некоторых групп водорослей эти формы особей похожи внешне, но совершенно различаются биологическими признаками. Чередование поколений встречается практически у всех высших растений и эволюционно развитых водорослей.

Чередование поколений это

Чередование поколений — закономерная смена у организмов поколений, различающихся способом размножения. Организмы многих видов могут размножаться как бесполым, так и половым путем. В связи с этим говорят о бесполом и половом поколениях данного вида.

Чередование этих поколений у растений и животных имеет много общих черт. Граница, разделяющая половое и бесполое поколения в цикле развития, — процесс оплодотворения. При этом в результате слияния гаплоидных (т. е. содержащих одинарный набор хромосом) гамет появляется диплоидная (т. е. содержащая двойной набор хромосом) зигота, и половое поколение переходит в бесполое.

И бесполое, и половое поколения могут иметь как одинарный, так и двойной набор хромосом: в зависимости от того, на какой стадии жизненного цикла происходит мейоз. При мейозе число хромосом уменьшается вдвое, и диплоидный их набор переходит в гаплоидный. Мейоз и оплодотворение — это две вехи, разделяющие гаплоидную и диплоидную фазы в цикле развития.

В процессе эволюции в цикле развития закономерно уменьшается роль (продолжительность существования и размеры) гаплоидной фазы и увеличивается роль диплоидной фазы.

У споровиков и жгутиковых, многих водорослей и некоторых грибов диплоидная фаза представлена только зиготой, которая сразу претерпевает мейоз, образуя гаплоидные клетки. У всех высших и некоторых низших форм (отдельные водоросли и грибы, инфузории) зигота делится путем митоза, поэтому бесполое поколение у них так же, как и зигота, диплоидное.

Мейоз происходит только в процессе образования гамет, которые являются единственной гаплоидной фазой у таких организмов. Например, гидроидные полипы представляют собой бесполое поколение. Почкуясь, они образуют колонии, на которых развиваются медузы с семенниками и с яичниками (диплоидное половое поколение). Медузы свободно плавают в воде и размножаются половым путем. В результате опять возникают полипы.

У животных различают первичное и вторичное чередование поколений. При первичном чередуется бесполое и половое размножение. Так бывает у многих простейших. К вторичному чередованию поколений относят метагенез и гетерогонию. При метагенезе, который характерен для оболочников и кишечнополостных, чередуется половое и вегетативное размножение. При гетерогонии, которая характерна для трематод, некоторых круглых червей и коловраток, ряда членистоногих, чередуются нормальное половое размножение с партеногенезом.

Чередование поколений зависит от условий среды. При благоприятных условиях размножение происходит, как правило, бесполыми способами — делением, почкованием, вегетативно или партеногенетически. При неблагоприятных условиях бесполое поколение сменяется половым.

Эволюция размножения шла от бесполого, свойственного одноклеточным, к половому. Примитивные формы размножаются только бесполым путем, у более сложных форм бесполое размножение чередуется с половым. Наиболее прогрессивные виды размножаются только половым путем.

викторина

1. Каково одно преимущество смены поколений перед бесполым видом?A. Бесполых видов очень мало генетическая рекомбинация B. Нет никаких преимуществC. Легче воспроизвести

Ответ на вопрос № 1

верно. В то время как размножение намного сложнее, чередование поколений позволяет рекомбинировать и тестировать гены так, как это позволяют немногие системы размножения.

2. В чем разница между сменой поколений у растений и половым размножением у млекопитающих?A. Млекопитающие чередуются только с каждым другим поколениемB. Млекопитающие не чередуют поколенияC. Млекопитающие производят сперму и яйца, где растения не

Ответ на вопрос № 2

В верно. Млекопитающие одинаковы для каждого поколения и не различаются между гаплоидными и диплоидными государствами. Некоторые животные, такие как пчелы, очень похожи между гаплоидом и диплоидом, но это определяет их пол в поколении и не меняется в течение нескольких поколений. У растений эта линия становится размытой по мере того, как гаметофит становится зависимым от спорофита, как это видно у многих цветковых растений.

3. Лучше ли иметь более доминирующий спорофит или более доминирующий гаметофит?A. СпорофитB. гаметофитаC. Ни!

Ответ на вопрос № 3

С верно. Доминирование определенного поколения полностью зависит от успехов и неудач прошлых поколений вида. Если спорофит имеет тенденцию быть слабее или более ранним, он станет менее заметным признаком в репродуктивном цикле. То же самое относится и к гаметофиту. Каждый вид сформировал жизненный цикл, который позволил ему дожить до настоящего времени, поэтому все по существу равны.

Понятие о фитогормонах

Рост и развитие растений определяются не только размерами организма. Эти процессы регулируются особыми химическими веществами — фитогормонами. В зависимости от состава и строения они могут оказывать на растения влияние различного характера. К примеру, абсцизины способствуют началу листопада, ауксины стимулируют рост корневой системы. Под воздействием цитокининов начинают делиться клетки, а появление цветков связано с выделением гиббереллинов.

Растения не имеют специальных органов, которые выделяют фитогормоны. Просто одни из них более насыщены веществами по сравнению с другими. Так, высокая концентрация цитокининов наблюдается в корнях и семенах, а гиббереллинов — в листьях. Но влияние гормонов одинаково для всех частей органов. Синтезируясь в одном из них, они транспортируются в другие.