Гаметофит и спорофит
Спорофит – это диплоидная фаза в жизненном цикле растений и водорослей, производящая споры.
Спорофит и гаметофит последовательно чередуются в жизненном цикле растений. Гаметофит реализует половое размножение, спорофит обеспечивает бесполый тип воспроизведения организма.
Спорофит водорослей происходит из зиготы, внутри него появляются споры. Образование зиготы происходит на половой гаплоидной фазе из женской гаметы – яйцеклетки. Для этого она должна быть оплодотворена мужской половой клеткой.
Что касается гаметофита, то он представляет собой галоидную фазу в жизненном цикле растительного организма. Гаметофит развивается из спор и образует мужские и женские половые клетки. После совместного слияния гамет образуется зигота, которая снова дает гаплоидной поколение.
Мужские гаметы образуются из мужских гаметангий или антеридий. У споровых водорослей такие гаметы называются сперматозоидами, а у семенных растений — спермиями. Сперматозоиды обладают подвижностью, благодаря наличию жгутиков. Женские гаметы представляют собой неподвижную яйцеклетку. Они образуются внутри женских гаметангиев.
Архегонии – это женские гаметангии растений.
У наземной растительности оплодотворение яйцеклетки происходит внутри архегония. После этого происходит процесс спорообразования, а жизненный цикл проходит собственное чередование.
Следует отметить тот факт, что чередование поколений особенно выражено у споровых растений. Гаметофит находится раздельно от спорофита у следующих групп растительных организмов:
При этом у данных групп растительных организмов преобладает гаплоидное поколение. Чередование поколений достаточно четко выражено в жизненном цикле папоротников. У них гаметофит выражен маленьким и недолговечным ростком, на нем вырастает спорофит. Если у мхов нет разделения между фазами, то коробочка со спорами развивается на гаметофите, то для цветковых растений характерно формирование мужских гамет внутри тычинок, которые переносят на пестики мужские половые клетки.
Что касается голосеменных растений, то их семена лежат в открытом виде в шишках, но оплодотворение происходит практически также, как и у покрытосеменных. При этом семя голосеменных развивается из семязачатка, открытого на семенной чешуе, а у покрытосеменных оно находится внутри плода.
Общая схема жизненного цикла растительных организмов состоит из следующих этапов:
- образование спорофита и спор;
- их прорастание в молодой гаметофит;
- образование гамет.
Особенности гаметофита и спорофита
Следует отметить тот факт, что гаметофит и спорофит растений могут отличаться по размеру и этапам оформления. Гаметофит относится к гаплоидам и имеет одинарный набор хромосом. Спорофит относится к диплоидам и имеет двойной набор хромосом. Благодаря гаметофиту происходит половое размножение. Спорофит обеспечивает бесполое размножение. Когда в гаметофите начинается мейоз, запускается достаточно быстрый процесс образования гамет, которые обладают достаточно высокой степенью активности.
Для многих растительных организмов характерно преобладание спорофита в жизненном цикле. Это дает растениям определенные преимущества. Внутри водной среды происходит передвижение гамет, а в наземно-воздушной среде растения не способны перемещать собственные споры. Из – за противоречивых условий на поверхности земли диплоидные растения легче сохраняют рецессивные признаки, которые могут стать залогом успешного выживания.
Соотношение спорофитов и гаметофитов для разных групп растений может быть весьма разнообразным. У всех высших растений, кроме мхов преобладает гаплоидность. Это обусловлено тем, что в природе важно наличие семени для дальнейшей жизни. Гаметофит реализует непосредственное оплодотворение. Споры чаще всего необходимы для дальнейшего распространения, а также произрастания вида на земле. Именно диплоидные разновидности организма способен вынести резкую смену условий наземной жизни. В связи с этим диплоидное поколение преобладает у наземных растений, у подводных растений преобладает гаметофит или гаплоидная часть. Даже одноклеточные водоросли — хламидомонады, имеют преобладающую гаплоидность на протяжении своей жизни.
Таким образом, целесообразно отметить общие отличия гаметофита и спорофита в различных растительных группах:
- споры образуются из спорофита путем мейоза;
- спора образует гаметофит;
- в результате мейоза из гаметофита образуются половые клетки.
Зигота и спорофит обладают диплоидными свойствами, споры, гаметофит – гаплоидны. У мхов спора сначала прорастает в «зеленую нить», а уже из предростка проявляется гаметофит. У семенных растений споры прорастают прямо внутри спорофита. Макроспора прорастает в женский гаметофит, в котором образуется яйцеклетка. Мужской гаметофит прорастает в пыльцевое зерно., в котором образуются спермии.
При изучении особенностей спорофитов и гаметофитов необходимо обращать внимание на следующие факты: гаметофит является заростком только у папоротников, хвощей, плаунов, половые клетки образуются в органах гаметофита, для цветковых растений женский гаметофит называется зародышевым мешком. Он содержит 7 клеток, в них присутствует яйцеклетка и центральная клетка, обладающая диплоидным набором хромосом. Мужской гаметофит состоит из вегетативной клетки, которая превращается в пыльцевую трубку, а также генеративной, которая продуцирует образование двух спермиев. Один из них сливается с яйцеклеткой, а другой оплодотворяет центральную клетку. В результате получается диплоидная зигота и триплоидный эндосперм.
Подводя итог сказанному, можно сделать вывод о том, что разделение спорофита и гаметофита является весьма значимым этапом эволюционного процесса растений, обусловившим их высокую приспособленность к окружающей среде.
Источник
Отличительные характеристики и черты высших споровых растений
Отличительные характеристики высших споровых растений
Какие растения называют споровыми?
Споровые растения — это такие растения, размножающиеся спорами и распространенные в наземной среде.
Споровые растения представляют собой новый этап эволюционного развития растительного мира. Высшие растения — это растения, которые имеют расчленение тела на вегетативные органы: корень, стебель и листья. У низших растений такой дифференцировки нет. Признаком высших растений является еще и то, что вегетативные органы строятся из разнообразных тканей.
Высшие споровые растения обычно являются обитателями суходола. Однако встречаются и обитатели водоемов.
Все наземные листостебельные растения, размножающиеся спорами, относятся к высшим споровым растениям. Среди них представители отделов:
- Мохообразные или Мхи, представленные 25 тысячами видов;
- Плаунообразные или Плауны, которых насчитывается около 400 видов;
- Хвощеобразные или Хвощи. Это 32 вида;
- Папоротникообразные или Папоротники. Их примерно 10 тысяч видов.
Основные примеры споровых растений — различные виды папоротников, мхов, лишайников и др.
Высшие растения сформировались давно. Среди предков высших растений называют бурые или зеленые водоросли, достигшие высокого уровня дифференциации тела и органов полового размножения.
Низшие споровые растения, как правило, заселяют водную среду. На суше господствующее положение занимают высшие растения. С выходом на сушу у последних появились специальные приспособления к новым условиям существования.
Отличительные черты высших споровых растений
Каковы отличительные особенности высших растений по сравнению с низшими?
Растения, которые размножаются спорами, имеют следующие особенности:
- разные типы тканей. С внешней стороны растения имеют ткань, которая призвана защищать их от неблагоприятных условий. Процесс фотосинтеза обеспечивает отлично развитая хлорофилоносная ткань. Имеющиеся проводящие ткани обеспечивают протекание обмена веществ между подземными и надземными органами. Механические (опорные) и запасающие ткани тоже хорошо развиты;
- дифференцировка тела на органы. В первую очередь у высших растений произошло формирование специальных органов, отвечающих за поглощение минеральных веществ из субстрата. Это ризоиды и корневые волоски. Автотрофное питание — общая биологическая черта всех высших растений. По этой причине у них произошло формирование фотосинтезирующего органа — листка. Формирования стебля и корня произошло ввиду необходимости связи двух важных конечных аппаратов: корневого волоска и зеленой клетки листка. Также одна из причин — обеспечение стойкости растения в воздушной среде и почве;
- многоклеточные органы полового размножения. Они встречаются двух типов: мужские (антеридии) и женские (архегонии);
- начало онтогенеза происходит с зародыша, который развивается из зиготы. Она представляет собой клетку, образованную в результате слияния двух гамет;
- правильное чередование полового и бесполого поколений. Гаметофит — половое поколение, спорофит — бесполое;
- преобладание спорофита в цикле развития. Исключение — мохообразные (понятно, по каким признакам мхи относят к высшим растениям). Причина прогрессивного развития спорофита — высокая приспособленность к наземным условиям и большим объемом генетической информации (она свойственна диплоидному поколению).
Перечисленные особенности позволяют ответить на вопросы, почему мхи называют высшими споровыми растениями, по каким признакам мхи относятся к высшим растениям, а также почему папоротники относят к высшим растениям.
Жизненный цикл высших споровых растений и чередование поколений
Под жизненным циклом понимают последовательность фаз в развитии растения, по окончании которых растительный организм достигает зрелости и становится способным дать начало будущим поколениям: половому (гаметофиту) и бесполому (спорофиту).
У высших споровых растений жизненный цикл состоит из ритмического чередования двух поколений: бесполого и полового (спорофита и гаметофита соответственно).
На спорофите происходит образование спорангиев — органов бесполого размножения. В них происходит формирование спор. Из спор формируются гаметофиты, особи полового поколения, среди которых встречаются как одно-, так и двуполые.
На гаметофите происходит образование антеридий и архегоний — мужских и женских половых органов соответственно. В антеридиях формируются подвижные сперматозоиды, а в архегониях — неподвижные яйцеклетки.
Капельножидкая вода — ключевое условие для осуществления оплодотворения. Вода нужна для того, чтобы сперматозоид мог перемещаться к яйцеклетке. Оплодотворенная яйцеклетка дает начало зародышу, которые постепенно растет и превращается в особь бесполого поколения — спорофит.
Важно, что зигота дает начало только спорофиту, а спора — гаметофиту.
Спорофит преобладает в цикле развития большинства споровых растений, кроме мохообразных. Он имеет лучшую приспособленность к жизни в сложных условиях наземной среды. Из этого следует, что для эволюции высших споровых растений, за исключением мхов, свойственна тенденция к преобладанию и усовершенствованию спорофита (параллельно происходит редукция гаметофита).
Источник