Эволюция жизненного цикла и размножения у высших растений.
Гаплоидное, или половое, поколение называется гаметофитом, поскольку оно образует гаметы и «призвано» к половому размножению. Гаметы формируются в антеридиях (мужские) и архегониях (женские). В результате оплодотворения образуется зигота, из которой вырастает диплоидное бесполое поколение – спорофит. Он способен лишь к бесполому размножению посредством образования гаплоидных спор, которые дают начало гаметофитному поколению. Одно из этих двух поколений может преобладать над другим, и тогда на его долю приходится большая часть жизненного цикла высших растений.
Эволюция жизненного цикла высших растений шла в двух противоположных направлениях. У моховидных она была направлена в сторону возрастания самостоятельности гаметофита и его постепенного морфологического расчленения, потери самостоятельности спорофита и его морфологического упрощения. Самостоятельной, вполне автотрофной фазой жизненного цикла моховидных стал гаметофит, а спорофит низведен до степени органа гаметофита. У всех остальных высших растений самостоятельной фазой жизненного цикла стал спорофит, а гаметофит у них в течение эволюции постепенно уменьшался и упрощался. Максимальная редукция гаметофита связана с разделением полов. Миниатюризация и упрощение однополых гаметофитов происходили весьма ускоренными темпами. Гаметофиты очень быстро теряли хлорофилл, и развитие все чаще осуществлялось за счет питательных веществ, накопленных спорофитом.
Наибольшая редукция гаметофита наблюдается у семенных растений. Бросается в глаза, что как среди низших, так и среди высших растений все крупные и сложно устроенные организмы представляют собой спорофиты (ламинарии, фукусы, лепидодендроны, сигиллярии, каламиты, древовидные папоротники, голосеменные и древесные покрытосеменные).
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник
4. , Эволюция генеративных органов
Органы растений, выполняющие функцию полового размножения. У различных представителей растительного царства они сильно отличаются по уровню дифференциации и сложности строения. У некоторых водорослей и лишайников генеративные органы не дифференцированы на мужские и женские (морфологически не отличимы) и различаются только физиологически. В др. . случаях у низших растений генеративные органы (гаметангаи) подразделяются на антеридии (образующие мужские гаметы) и оогонии (образующие женские гаметы), как правило, одноклеточные. От них в процессе эволюции произошли многоклеточные генеративные органы высших растений — антеридии и архегонии. У высших споровых растений (мхов, папоротников, хвощей и плаунов) антеридии представляют собой небольшие овальные или шаровидные тельца, одетые снаружи бесплодными клетками, в. которых образуются подвижные сперматозоиды (мужские гаметы) (см. Мхи, Папоротниковидные, Плауновидные, Хвощевидные). Архегонии выглядят как небольшие бутылкообразные или колбообразные тельца, состоящие из брюшка и шейки. В брюшке помещается неподвижная яйцеклетка — женская гамета. В процессе эволюции высших растений архегонии и антеридии претерпевают упрощение (редукцию). У наиболее высокоорганизованных покрытосеменных растений, а также у некоторых голосеменных растений (Welwitscia, Gnetuni) архегонии отсутствуют. У сосновых от архегония сохраняется яйцеклетка и несколько боковых клеток, а мужской гаметофит редуцирован до трех клеток и антеридии, и как таковой не образуется. У покрытосеменных (цветковых) растений, в связи с особенностями их развития, возникают высокоспециализированные генеративные органы — мужские гаметофиты (пыльцевые зерна), состоящие из двух клеток (генеративной и вегетативной), и сильно редуцированные женские гаметофиты — зародышевые мешки. Понятие Генеративные органы, у покрытосеменных растений часто распространяют на цветки и плоды.
Генеративные органы вместе с органами бесполого и вегетативного размножения, относят к репродуктивным органам растений.
5. Эволюция гаметофита.
Место в жизненном цикле — свободноживущее самостоятельное растение; форма, в которой мохообразные встречаются в природе. Особенности структуры — слоевище с ризоидами либо побег с множеством листоподобных выростов и ризоидами. В их теле есть ассимиляционная ткань, слабо развитые проводящие элементы, слабо выраженные механическая; покровная и запасающая ткани.
Особенности гаметангиев и гамет — антеридии и архегонии на одной или разных особях. Гаметангии могут находиться на специализированных подставках или быть погруженными в ткань слоевища. Антеридии имеют вид продолговатых или округлых мешочков на ножке с однослойной оболочкой. Сперматозоиды двужгутиковые. Архегонии имеют колбообразную форму — с расширенным брюшком и удлиненной шейкой. В брюшке архегония развивается одна крупная яйцеклетка. Условия полового процесса — обязательно наличие капельножидкой влаги. Зигота образуется внутри архегония, из нее вырастает спорофит (спорогон).
Место в жизненном цикле — свободноживущий самостоятельный организм. Особенности структуры. Гаметофит может быть трех типов: мужской, женский и обоеполый. Мужской гаметофит представляет собой маленькую зеленую слоевищную пластинку от 1 до 10 мм, прикрепленную ризоидами к почве. На нем развиваются антеридии, содержащие много- жгутиковые сперматозоиды. Женский гаметофит крупнее (3-30 мм), он несет архегонии. В архегониях созревают яйцеклетки. У некоторых видов хвощей образуются обоеполые гаметофиты, причем как мужской, так и женский (чаще) гаметофит могут под воздействием внешних условий формировать и антеридии, и архегонии.
Особенности гаметангиев и гамет — антеридии и архегонии на разных или одном заростках, обычно располагаются между выростами слоевища. Сперматозоиды многожгутиковые. Условия полового процесса — обязательно наличие капельножидкой влаги.
Особенности структуры — у равноспоровых подземное или полуподземное слоевище, мясистое, длиной от 2 до 20 мм, обоеполое, на основе микотрофности ведет сапрофитный или полусапрофитный образ жизни и. созревает в течение 1-15 пет. У разноспоровых — гаметофиты однополые, без хлорофилла, микроскопические, развиваются в течение нескольких недель за счет питательных веществ споры в ее оболочке. Особенности гаметангиев и гамет -антеридии и архегонии располагаются на одной особи или на разных особях. Сперматозоиды двужryтиковые. Условия полового процесса — обязательно наличие капельножидкой влаги.
Особенности структуры — у равноспоровых папоротников гаметофиты могут быть подземными и бесхлорофилльными (ужовниковые) и наземные зеленые. Зеленые гаметофиты (заростки) дорзовентральные и развиваются на поверхности почвы, среди мха, на стволах и ветвях упавших или растущих деревьев, в трещинах скал. По форме гаметофиты могут быть продолговатыми и сердцевидными. Последние наиболее широко представлены у современных папоротников и имеют вид зеленой плоской пластинки. Зеленые заростки недолговечны. У более примитивных групп встречаются мясистые, лентовидные или нитевидные гаметофиты. На нижней стороне наземных заростков формируются архегонии и антеридии. У разноспоровых папоротников, являющихся водными или водноболотными растениями, редуцированные гаметофиты развиваются внутри микро- и мегаспор за счет их питательных веществ.
Особенности гаметангиев и гамет — антеридии и архегонии на одном гаметофите у равноспоровых (созревают не одновременно), на разных сильно редуцированных гаметофитах — у разноспоровых. Антеридии выступают над поверхностью гаметофита. Сперматозоиды многожгутиковые. Условия полового процесса — обязательно наличие капельножидкой влаги.
Особенности структуры — мужские гаметофиты 2- или 3- клеточные, женские гаметофиты — многоклеточные структуры, формирующиеся внутри нуцеллуса семязачатка (гаплоидный эндосперм).
Особенности гаметангиев и гамет — очень редуцированные мужские гаметофиты состоят максимально.из 3 клеток, одна из них — антеридиальная клетка, из которой затем образуются два спермия. Архегонии (2 или более) возникают в ткани женского гаметофита со стороны микропиле. У некоторых голосеменных архегонии редуцированы и практически состоят из крупной яйцеклетки и из остатков нескольких шейковых клеток. Условия полового процесса — мужские гаметофиты (пыльца) переносятся на семяпочки ветром или опылителями (насекомыми, животными, птицами). Зигота образуется внутри семяпочки, из нее формируется зародыш спорофита, окруженный покровами семени: семенной кожурой (видоизмененный интегумент), пленчатым остатком нуцеллуса и эндоспермом (питательной тканью, происходящей из женского гаметофита)
Особенности структуры — мужские гаметофиты 2-клеточные (клетка трубки и генеративная), женский гаметофит — 8-ядерный зародышевый мешок: в сторону микропиле семязачатка лежат 3 клетки (яйцеклетка и 2 синергиды), на противоположном конце — 3 клетки — антиподы, в центре — 2 центральных ядра. Особенности гаметангиев и гамет — антеридии и архегонии не образуются. Гаметы — 2 спермия и яйцеклетка. Условия полового процесса — мужские гаметофиты (пыльца) переносятся на рыльце пестика цветков ветром или опылителями (насекомыми, животными, птицами). 6 зародышевом мешке семяпочки происходит особый тип полового процесса, характерный только для цветковых растений — двойное оплодотворение. 2 спермия достигают зародышевого мешка по пыльцевой трубке. Один из них сливается с яйцеклеткой, второй — с диплоидным центральным ядром. В результате этого процесса образуется семя с зародышем и триплоидным эндоспермом, заключенное внутри плода.
Источник
Эволюция жизненного цикла высших растений
Свой жизненный цикл — чередование спорофита и гаметофита — высшие растения унаследовали, вероятно, от своих водорослевых предков. Как известно, у водорослей наблюдаются самые различные взаимоотношения диплоидной и гаплоидной фаз жизненного цикла. Но у водорослевого предка высших растений диплоидная фаза была, возможно, развита больше, чем гаплоидная. В этой связи представляет большой интерес тот факт, что от древнейших и наиболее примитивных высших растений вымершей группы риниофитов в ископаемом состоянии достоверно сохранились только спорофиты. Скорее всего это можно объяснить тем, что гаметофиты у них были более нежные и менее развитые. Это ха рактерно также для огромного большинства ныне живущих растений. Исключение составляют только моховидные, у которых гаметофит преобладает над спорофитом.
Эволюция жизненного цикла высших растений шла в двух противоположных направлениях. У моховидных она была направлена в сторону возрастания самостоятельности гаметофита и его постепенного морфологического расчленения, потери самостоятельности спорофита и его морфологического упрощения. Самостоятельной, вполне автотрофной фазой жизненного цикла моховидных стал гаметофит, а спорофит низведен до степени органа гаметофита. У всех остальных высших растений самостоятельной фазой жизненного цикла стал спорофит, а гаметофит у них в течение эволюции постепенно уменьшался и упрощался. Максимальная редукция гаметофита связана с разделением полов. Миниатюризация и упрощение однополых гаметофитов происходили весьма ускоренными темпами. Гаметофиты очень быстро теряли хлорофилл, и развитие все чаще осуществлялось за счет питательных веществ, накопленных спорофитом.
Наибольшая редукция гаметофита наблюдается у семенных растений. Бросается в глаза, что как среди низших, так и среди высших растений все крупные и сложно устроенные организмы представляют собой спорофиты (ламинарии, фукусы, лепидодендроны, сигиллярии, каламиты, древовидные папоротники, голосеменные и древесные покрытосеменные).
Таким образом, всюду вокруг нас, будь то на поле или в саду, в лесу, в степи или на лугу, мы видим исключительно или почти исключительно одни только снорофиты. И лишь с трудом и обычно после долгих поисков мы найдем на влажной почве крошечные гаметофиты папоротников, плаунов и хвощей. Более того, гаметофиты многих плаунов подземные, и поэтому их чрезвычайно трудно обнаружить. И только печеночники и мхи заметны своими гаметофитами, на которых развиваются гораздо более слабые, упрощенные спорофиты, заканчивающиеся обычно одним верхушечным спорангием. А рассмотреть гаметофит любого из многочисленных цветковых растений, как и гаметофиты хвойных или других голосеменных, можно только под микроскопом.
Жизнь растений: в 6-ти томах. — М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров . 1974 .
Источник