18.Размножение растений. Значение полового и бесполого размножения. Виды полового процесса.
Размножение растений — совокупность процессов, приводящих к увеличению числа особей некоторого вида; у растений имеет место бесполое, половое и вегетативное (бесполое и половое размножение объединяют в понятие генеративное размножение). Изучение различных аспектов размножения является предметом репродуктивной биологии.
Бесполое размножение отличается от вегетативного тем, что при вегетативном размножении дочерняя особь, идентичная генетически материнской (клон), обязательно получает фрагмент материнского организма, так как образуется из него; при бесполом размножении же этого не происходит.
В основе генеративного размножения лежит чередование двух ядерных фаз — гаплоидной и диплоидной. Это чередование обусловлено двумя альтернативными процессами — оплодотворением и редукционным делением (мейозом). У растений гаплоидная фаза, образующая гаплоидные гаметы, называется гаметофитом, а диплоидная фаза, формирующая гаплоидные споры, из которых развиваются гаметофиты, — спорофитом. Спорофит и гаметофит могут как отличаться друг от друга морфологически (гетероморфный жизненный цикл), так и быть одинакового строения (изоморфный жизненный цикл).
Отличие полового размножения от полового воспроизведения заключается в том, что в первом случае на гаметофите формируется единственный зародыш спорофита, а во втором — несколько. У большинства растений происходит половое воспроизведение
Бесполое размножение растений осуществляется гаплоидными спорами — апланомейоспорами. Они формируются в специальных органах — спорангиях. У водорослей в большинстве случаев спорангии одноклеточные (только у некоторых водорослей спорангии многоклеточные, но не дифференцированные на ткани).
У высших растений спорангии многоклеточные, их клетки дифференцированы. Фертильные клетки составляют археспорий — спорогенную ткань, наружные стерильные клетки составляют защитную стенку. Из наружных клеток археспория формируется выстилающий слой — тапетум, который, расплываясь, образует периплазмодий. Содержащиеся в нём питательные вещества расходуются для образования спор.
Клетки археспория, делясь митозом, дают начало спороцитам, которые, делясь мейозом, образуют тетрады спор.
Споры покрыты двух- или трёхслойной оболочкой — спородермой. Споры лёгкие, богаты цитоплазмой, имеют крупное ядро, пропластиды; запасные вещества нередко представлены жирами.
Из спор развиваются гаметофиты (заростки). В случае равноспоровых растений все споры имеют равные размеры. Это явление получило название изоспории. При гетероспории образуются споры разного размера. Более крупные споры (мегаспоры) дают начало женским гаметофитам, а более мелкие (микроспоры) — мужским; такие растения называются разноспоровыми.
Половой процесс в растительном мире крайне разнообразен и часто очень сложен, но по существу сводится к слиянию двух половых клеток (гамет) — мужской и женской.
Гаметы возникают в определенных клетках или органах растений. В некоторых случаях гаметы одинаковы по размерам и форме и обе обладают подвижностью благодаря наличию жгутиков (изогамия); иногда они несколько отличаются друг от друга по размерам (гетерогамия). Но чаще — при так называемой оогамии — размеры гамет резко различны: мужская гамета, называемая сперматозоидом, небольшая, подвижная, а женская — яйцеклетка — неподвижная и крупная. Процесс слияния гамет называется оплодотворением. Гаметы имеют в своем ядре по одному набору хромосом, а в образовавшейся после слияния гамет клетке, которая называется зиготой, число хромосом удваивается. Зигота прорастает и дает начало новой особи растения.
Половой процесс осуществляется у растений в определенное время и на определенном этапе его развития, на протяжении которого растение может размножаться также и бесполым путем (с образованием спор), и вегетативно .
Половое размножение возникло в растительном мире в процессе эволюции. У бактерий и сине-зеленых водорослей его еще нет. У большинства водорослей и грибов, а также у всех высших наземных растений половой процесс отчетливо выражен.
Половое размножение очень важно для организма тем, что благодаря слиянию отцовской и материнской клеток создается новый организм. Он имеет большую изменчивость, лучше приспособлен к условиям окружающей среды.
Наиболее просто процесс полового размножения можно наблюдать у одноклеточных водорослей, например у хламидомонад.
Значение бесполого: первое и главное — скорость: бесполое размножение требует существенно меньших затрат энергии, значит даёт больше возможностей, грубо говоря, на 1 Дж затраченной энергии. Следствие этого первого — больше шансов для расселения, но при условии, что генотип растения, размножающегося бесполым способом, достаточно оптимален для местных условий. В этом случае потомки растения совершают своеобразную экспансию. Наконец, сохранение генотипа: половое размножение — это стартовая площадка для возможности видообразования, а бесполое — это своеобразная консервация существующего генотипа.
Значение полового: При половом размножении по сравнению с вегетативным достигается: 1) более высокий коэффициент размножения, т. е. гораздо большее количество зачатков новых особей; 2) возможность расселения на гораздо более далекие расстояния и, следовательно, заселение большей территории; 3) перенесение семян в иные условия, что дает возможность возникновению разнообразных изменений под влиянием новых условий и, следовательно, дает новый материал для естественного отбора. Еще более важно, что при вегетативном (или бесполом) размножении новое растение наследует полностью все свойства материнского, в том числе и наступающие у большинства раньше или позже возрастные старческие изменения; кроме того, оно не получает никаких новых свойств и способно жить лишь в тех же границах внешних условий, что и материнское растение.
При половом же размножении происходит полное обновление, жизнь начинается в полном смысле сначала, и все возрастные изменения родителей потомству не передаются. Кроме того, и это очень важно, при половом размножении происходит соединение более или менее различных отцовских и материнских наследственных задатков, потомство получается более разнообразное, с новыми комбинациями отцовских и материнских свойств, а иногда и с совсем новыми признаками. Такое генетически более разнородное потомство обладает более широкой амплитудой приспособляемости к внешним условиям, отдельные представители его могут уживаться в условиях, где их родители погибли бы, а весь вид (комплекс наиболее близких друг к другу форм) будет более стойким в борьбе за существование. Такие размножающиеся половым путем виды и явились победителями в жизненной борьбе.
Источник
12. Бесполое, половое, вегетативное размножение растений.
Размножение, или способность воспроизводить себе подобных — важнейшее свойство всех живых организмов.
У растений , как и у животных, существует два способа размножения — половой и бесполый. При половом размножении потомству передается генетическая информация от двух родительских особей, поэтому оно отличается от родителей. Этот способ возник позже бесполого, и является более прогрессивным. Возникающее при нем многообразие признаков и свойств у растений создает материал для естественного отбора и в конечном итоге эволюции. При бесполом размножении потомство наследует признаки только одной родительской особи, и фактически является ее клоном. Однако бесполое размножение в условиях, когда половой путь невозможен, помогает увеличить число особей и сохранить вид.
Бесполое размножение у растений
У растений выделяют две формы бесполого размножения — вегетативное, основанное на способности растений к регенерации отдельных частей растения, и размножение с помощью специально образованных клеток — спор.
Вегетативное размножение встречается как у одноклеточных, так и у многоклеточных растений. Например, многие одноклеточные водоросли размножаются с помощью митотического деления клетки на две.
Одноклеточные водоросли с плотными оболочками, например, хламидомонада, размножаются, образуя новые особи прямо внутри клетки.
затем оболочка клетки разрушается, и новые особи выходят наружу.
Вегетативное размножение у высших растений описано в отдельной статье здесь
Размножение с помощью спор.
Споры — (от греч. spora — семя) — одноклеточные микроскопические зачатки организмов. Для их распространения и прорастания обычно требуется водная среда, поэтому они более характерны для водорослей. Споры со жгутиками называются зооспорами.
Из высших растений споры образуют моховидные и папоротники. В неблагоприятных условиях споры покрываются защитной оболочкой. При попадании же в подходящие условия, начинают прорастать.
Многоклеточные водоросли, например, улотрикс, могут размножаться как бесполым путем, образуя четырехжгутиковые зооспоры в отдельных клетках таллома, так и половым путем, с помощью слияния двух половых клеток — гамет.
При половом размножении происходит образование мужских и женских половых клеток — гамет, несущих половину наследственной информации (гаплоидный набор хромосом). Мужские гаметы называются спермиями, (имеющие жгутики — сперматозоидами), они образуются в мужских половых органах, например, тычинках цветка, а женские — яйцеклетки, они образуются в семязачатках внутри завязи — утолщенной части пестика . Спермии и яйцеклетки могут образовываться как на разных растениях ( двудомные растения) , так и на одном растении (однодомные растения). При слиянии мужской и женской половой клетки образуется зигота, клетка, несущая наследственную информацию обоих родителей. Поэтому из зиготы образуется организм с новыми признаками, отличными от родительских.
Иногда у растений, способных размножаться как половым, так и бесполым путем, происходит по очереди образование то бесполых особей — спорофитов, то половых особей — гаметофитов. Это явление называют чередованием поколений.
Чередование поколений наблюдается у некоторых водорослей, мхов, папоротников.
Иногда какая-то из фаз — спорофит или гаметофит, преобладает. Например, у мхов преобладает гаметофит, а у водорослей и папоротников — спорофит.
Для спорофитов и гаметофитов существуют особые названия, так, у мхов спорофит развивается на гаметофите, и поэтому называется спорогонием, гаметофиты у всех остальных растений называются заростками.
У папоротников заростки существуют самостоятельно, а у семенных они развиваются на спорофите, это пыльца(мужские гаметофиты, или заростки), и зародышевый мешок. (женский гаметофит). И пыльца, и зародышевый мешок развиваются из спор.
Пример чередования поколений:
Из зиготы, возникающей путем слияния двух гамет, вырастает спорофит. На спорофите развиваются спорангии со спорами, из которых вырастают гаметофиты, образующие гаметы.
Источник
1. Типы размножения
Размножение — важнейшее свойство всех живых организмов. Размножение обеспечивает воспроизведение вида и увеличение числа особей.
В процессе бесполого размножения участвует один родительский организм, который производит двух или более потомков. Потомки идентичны между собой и родительскому организму.
С помощью спор размножаются одноклеточные и многоклеточные водоросли, мхи, папоротники, хвощи и плауны.
Спора — особая клетка с плотной оболочкой, служащая для размножения и расселения. У большинства растений споры образуются в специальных органах — спорангиях. На одном растении может образоваться огромное количество спор. При попадании в благоприятные условия спора прорастает и образует новое растение.
2. Вегетативное размножение — размножение при помощи вегетативных частей растения: стеблей, корней, листьев, луковиц, клубней и т. д. Новая особь наследует все признаки и свойства материнского организма.
При половом размножении развитие нового организма начинается с оплодотворения, т. е. слияния гамет (половых клеток).
У растений половые клетки — это яйцеклетки (женские) и сперматозоиды или спермии (мужские). Сперматозоиды имеют жгутики и могут самостоятельно передвигаться, а спермии неподвижны.
Процесс слияния яйцеклетки с мужской гаметой — оплодотворение . В результате оплодотворения образуется зигота , из которой развивается зародыш . Растение, образовавшееся в результате полового размножения, имеет сходство с обоими родительскими организмами, но некоторые его признаки могут отличаться от признаков родительских особей.
Цветок — репродуктивный орган цветкового растения. В цветках формируются мужские и женские половые клетки. После опыления и оплодотворения из цветка образуются плоды с семенами.
В цикле развития высших растений и некоторых водорослей наблюдается чередование полового и бесполого способов размножения.
Источник