Эволюция циклов воспроизведения растений

Биология

Если сравнить циклы воспроизведения растений разных отделов — от водорослей до покрытосеменных, то видна четкая закономерность: в процессе эволюции размеры и длительность жизни диплоидного спорофита увеличивались, а размеры и длительность жизни гаплоидного гаметофита уменьшались. У некоторых водорослей, например улотрикса, в каждом цикле воспроизведения есть только одна диплоидная клетка — зигота, а остальные клетки гаплоидны. У мхов гаплоидное u1087 поколение все еще крупнее и живет дольше, чем диплоидное. Но диплоидное поколение у мхов уже представляет собой сложное многоклеточное растение. У папоротникообразных соотношение гаплоидной и диплоидной фаз развития противоположно – диплоидное поколение — это крупное растение, тогда как гаплоидный гаметофит, являющийся еще самостоятельным растением, гораздо мельче и живет недолго. У голосеменных и покрытосеменных растений уменьшение гаплоидного поколения зашло так далеко, что их гаметофиты состоят только из нескольких клеток. У покрытосеменных мужской гаметофит (пыльцевое зерно) состоит всего из двух клеток, а женский гаметофит (зародышевый мешок) — из семи.

Объяснить эволюцию цикла воспроизведения растений, которая привела к уменьшению гаплоидного гаметофита до небольшой группы клеток, можно несколькими причинами. Во-первых, у диплоидного организма две копии каждого гена. Если испортился или плохо работает один из генов, его «напарник» исправит положение, и диплоидный организм не погибнет. Поэтому диплоидные организмы жизнеспособнее гаплоидных. Во-вторых, уменьшение мужского гаметофита связано с появлением опыления. У мхов и папоротников для переноса сперматозоида к яйцеклетке необходима водная пленка, по которой он мог бы плыть. Опыление устранило зависимость растений от воды, но чтобы переноситься по воздуху ветром или насекомыми-опылителями мужской гаметофит стал очень маленьким. В-третьих, для перехода к наземной жизни растениям были нужны проводящие и механические ткани. Но эти ткани имелись только у спорофитов. Поэтому на суше было больше шансов выжить у растений с продолжительной спорофитной и короткой гаметофитной стадиями цикла воспроизведения.

You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed.
You can leave a response, or trackback from your own site.

Источник

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

3. Этапы соматической эволюции у высших растений.

Уже самые примитивные растения из наземных были дифференцированы на элементарные органы: каулоид и ризомоид. Каулоид – ортотропнаяось, ризомоид – плагиотропная ось. Вместе они составляют телом. Характерная черта теломов – локализованный верхушечный рост. Происхождение теломов связано с возрастающим дихотомическим ветвлением. Ризомоид – это не корневище, а лишь его аналог. В отличие от настоящего корневища (видоизмененный побег) ризомоид представляет собой первичный элементарный орган. Появление телома повысило пластичность и открыло более широкие возможности для дальнейшего эволюционного развития. Терминальное положение спорангиев, характерное для телома, у риниофитов приводит к тому, что спорангии представляют собой видоизмененные верхушки веточек.

По своей соматической организации плауны являются синтеломными растениями. Появление синтелома обусловлено сопряженными явлениями полимеризации и эмбрионизации теломов. Качественные отличия синтелома от телома проявляются в скорости развития и степени интеграции элементов его строения. Появляется возможность специализации отдельных структур синтелома.

Спорофит современных папоротникообразных имеет очень сложное строение. Он всегда расчленен на стебель и листья. Соматический уровень организации характеризуется как сочетание синтеломного и предпобегового. Предпобег – вайя – возникает при кладификации (уплощении) ортотропных синтеломов. Это дает возможность для более эффективного фотосинтеза, ускорения индивидуального развития спорофита и представляет собой ароморфоз. Примечательно, что плагиотропные синтеломы почти не изменяются.

Возникновение побегов (то есть листостебельности) — крупнейший ароморфоз в истории растительного мира на Земле. Благодаря плоской форме листьев резко возросла фотосинтезирующая поверхность, а связанное с этим увеличение транспирации способствовало развитию у растений настоящих корней как совершенных органов поглощения воды и минеральных солей.

4. 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).

Источник

1.Происхождение высших растений,системы органов,приспособление к жизни на суше

Адаптационные задачи на суше и их решение высшими растениями:

1. защита от высыхания вегетативных органов – формирование эпидермы, проблема с газообменом – устьица;

2. проблема с всасыванием воды и минеральных веществ в наземных условиях из почвы – необходимо увеличение площади соприкосновения со средой: решение проблемы – разделение тела на подземные и надземные органы с проводящей системой. У риниофитов (первых наземных растений) разделение тела на надземные (вегетативные и спороносные) и подземные теломы (осевые структуры с эпидермой (+устьица) и протостелой); Подземные теломы: ризомоиды – прототипы корня и одноклеточные ризоиды – прототипы корневых волосков + микориза;

3. устойчивость в воздушной среде – механическая ткань, образование стелы – системы сосудисто-волокнистых пучков;

4. защита от высыхания спорангиев и гаметангиев – наличие многоклеточной стенки у спорангиев и гаметангиев (антеридии и архегонии);

5. защита от высыхания спор (пыльцы) – кутинизированые спорополленином споры (пыльца).

Эволюционные преобразования высших растений на суше:

1. постепенная редукция и потеря автономности гаметофита + редукция половых органов, при этом, усиление роли в жизненном цикле спорофита;

2. стела – возрастание площади соприкосновения проводящих элементов с остальными тканями. От протостелы к сифоностеле и плектостеле у плауновидных, артростеле у хвощевидных, диктиостеле у папоротников, эустеле двудольных и атактостеле однодольных растений;

3. проводящая ткань: от трахеид к сосудам и от ситовидных клеток к ситовидным клеткам с клетками-спутницами.

4. теломы: превращение в стебли, листья, корни, спорофиллы в результате перевершинивания, планации, срастания и редукции.

2. Направления эволюции цикла воспроизведения высших растений.

Жизненный цикл высших растений состоит из двух фаз (или поколений) — бесполой, или спорофазы (спорофита), и половой, или гаметофазы (гаметофита). У всех высших растений, кроме мохообразных, в жизненном цикле преобладает спорофит, гаметофит развит слабее и относительно недолговечен. В жизненном цикле мохообразных преобладает гаметофит.

В эволюции остальных высших растений происходит постепенная редукция (уменьшение и упрощение) гаметофита и преобладание в жизненном цикле спорофита.

Спорофиты большинства отделов высших растений (плауновидных, хвощевидных, папоротниковидных, голосеменных и покрытосеменных) представляют собой крупные многоклеточные организмы со сложным анатомическим строением и расчленением тела на органы — стебли, листья, корни (настоящие или придаточные). Гаметофит у плауновидных, хвощевидных и папоротниковидных представлен заростком — маленьким (от нескольких мм до 3 см), не расчлененным на органы растеньицем, живущим несколько недель (у плаунов — несколько лет) независимо от спорофита

У голо- и покрытосеменных растений гаметофит полностью утратил свою самостоятельность, и все его развитие протекает на спорофите внутри макроспорангия (или нуцеллуса семяпочки). Споры (n)->геметофит (n)->митоз ->мужская и женская гамета(n)->оплодотворение->зигота(2n)->спорофит (2n)->редукционное деление->споры

Чередование поколений может быть изоморфным(поколения в жизненном цикле представлены одинаково) и гетероморфным( одно из поколений доминирует).

Источник