bio_repetitor
Жизненный цикл — последовательность стадий от зиготы до зиготы. С многоклеточными животными все ясно: зигота — организм — гаметы — зигота. А вот у растений все гораздо сложнее. У них в этот цикл вклинивается с разными вариациями бесполое размножение с помощью спор. Про водоросли пока говорить не будем, там у них все гораздо сложнее. А вот Высшие растения (те, которые-таки выбрались на сушу) все имеют один тип жизненного цикла: с промежуточной редукцией.
Что это такое: «промежуточная редукция»? Редукция — это мейоз, когда диплоидный (двойной) набор хромосом становится гаплоидным (одинарным). Причем этот мейоз происходит не на стадии диплоидной зиготы (как у многих зеленых водорослей, например) и не на стадии образования гаплоидных гамет (как у всех многоклеточных животных), а между ними. И теперь между мейозом и образованием зиготы есть два примерно равных (это для красного словца, естественно, превалирует какая-нибудь стадия) промежутка, во время которых представитель вида проходит две стадии жизненного цикла. Эти стадии называются гаметофитом (организм, вырабатывающий гаметы) и спорофитом (организм, вырабатывающий споры). Таким образом, у Высших растений за половое размножение отвечает гаметофит, а за бесполое — спорофит. Во время образования спор и происходит мейоз. У Высших растений спорофит диплоиден (обозначается 2n), а гаметофит — гаплоиден (1n). Но считать, что плоидность является неотъемлемым признаком спорофита или гаметофита, ни в коем случае нельзя. Для этого достаточно вспомнить, что чередование спорофита и гаметофита характерно и для водорослей, а у них могут происходить другие разные интересные преобразования жизненных циклов.
Таким образом, любой жизненный цикл Высших растений можно кратко описать как:
Спорофит (2n) — мейоз — споры (1n) — гаметофит (1n) — гаметы (1n) — зигота (2n).
Но можно и усложнить конструкцию, чтобы можно было от схемы перейти к описанию этих жизненный циклов.
Споры образуются в специальных органах бесполого размножения — спорангиях. У Высших растений это многоклеточные «мешочки», в которых образуются материнские клетки спор (они пока диплоидны). При созревании спор материнские клетки спор делятся мейозом и образуют споры. Задача спор — прорасти в последующем с образованием гаметофита.
Гаметофит должен образовывать гаметы, то есть, половые клетки. Гаметы образуются в половых органах. Женский половой орган у высших растений называется архегоний и представляет из себя кувшинчик, на дне которого прячется яйцеклетка. Мужской половой орган — антеридий. Это шарик, набитый сперматозоидами. Сразу уточню, что этот классический случай относится к споровым растениям. У семенных происходит сильная редукция гаметофита, так что для образования архегониев и антеридиев не хватает клеток.
Если гаметофиты образуют и архегонии, и антеридии, то они будут обоеполыми. Если только архегонии, то они будут называться женскими, если только антеридии — мужскими. Так как у гаметофита все клетки гаплоидны, то гаметы могут образовываться только путем митоза.
Продолжаем усложнять картинку. Раздельнополые гаметофиты выполняют разную функцию. Задача мужского — образовать сперматозоиды. А вот задача женского — не только образовать яйцеклетку, но и служить источником энергии для развивающегося проростка спорофита. Размеры гаметофита у некоторых групп косвенно связаны с размером споры, из которой они прорастают. Поэтому женский гаметофит образуется из мегаспор, а мужской из микроспор. Заметьте, что споры — это бесполое размножение, поэтому про них нельзя сказать, как про гаметофит — женская или мужская.
Это самый сложный жизненный цикл у высших растений — на примере разноспорового плауна селагинеллы. На основе этого жизненного цикла уже можно анализировать жизненные циклы семенных растений, так как в силу обстоятельств у них эти стадии называются традиционно, и поэтому нужно выучить, что у них является микроспорангием, что женским гаметофитом и т.д.
Источник
Жизненные циклы высших растений.
У всех наземных растений, как и у наиболее высокоорганизованных водорослей, наблюдается чередование поколений. В жизненном цикле (т.е. цикла от зиготы одного поколения до зиготы следующего поколения) один тип организма сменяется другим. Гаплоидное поколение называется гаметофитом, так как оно способно к половому размножению и образует гаметы путем митоза. Сливаясь, гаметы образуют диплоидную зиготу, из которой вырастает следующее поколение – диплоидные спорофиты. Спорофит способен к бесполому размножению с образованием спор. Споры образуются путем мейоза, т.е. наблюдается возврат к гаплоидному состоянию. Гаплоидные споры дают начало гаметофитному поколению. Одно из двух поколений всегда преобладает над другим, на его долю приходится большая часть жизненного цикла (доминирующее поколение).
Эволюция растений.
Водоросли – низшие растения, их тело (слоевище) не разделено на органы, ткани отсутствуют. Они бывают одноклеточными, колониальными и многоклеточными. Размеры от микроскопических до нескольких десятков метров. Клеточная стенка из целлюлозы и пектиновых веществ сочетает опорную и защитную функцию с возможностью ростовых процессов и проницаемостью. В цитоплазме особенно заметны хроматофоры, которые различны по величине, форме, числу, местоположению, строению, набору пигментов. Размножение водорослей происходит бесполым (фрагментация, споры) и половым способом. У многих наблюдается чередование поколений в жизненном цикле.
Красные водоросли обычно морские, реже пресноводные. Чаще многоклеточные. Размеры от нескольких миллиметров до метра в длину. Внешне многообразны: нитевидные, цилиндрические, пластинчатые и кораллоподобные, в разной мере рассеченные и разветвленные. Самые глубоководные – в морях живут на глубине до 270 м, куда проникает зеленый, синий и фиолетовый свет, поэтому кроме хлорофилла содержат красные и синие пигменты. Представители: филлофора, порфира и др.
Бурые водоросли почти все морские; форма нитчатая и талломовидная, обычно крупные. Живут на небольшой глубине, часто в зоне приливов. Кроме хлорофилла содержат бурый пигмент. Запасают много углеводов и жиров. Используют в пищу, в косметологии, медицине. Представители: фукус, ламинария.
Зеленые водоросли очень разнообразны – одноклеточные, нитчатые, талломовидные и др. Морские и пресноводные, некоторые приспособились к жизни на суше. Кроме хроматофоров в клетках могут содержаться хлоропласты. Среди фотосинтетических пигментов преобладает хлорофилл. Запасают углеводы в виде крахмала. Хламидомонада, хлорелла (одноклеточные); спирогира, улотрикс (нитчатые); ульва (талломовидная)
Водоросли
Выход на сушу. Псилофиты. Существует предположение, что высшие растения произошли от древних зеленых водорослей. Первые высшие растения появились на суше примерно 430 млн. лет назад в виде небольших по размеру и примитивных по строению риниофитов и псилофитов. Они еще не имели стеблей, листьев, корней, а представляли собой ветвящиеся оси, на подземных частях которых развивались ризоиды, а на концах надземных веточек развивались спорангии со спорами. От водорослей они отличались и более сложным строением: у них были развиты покровная, механическая и проводящие ткани.
У мхов нет корней (к почве крепятся ризоидами) и не развиты проводящие ткани. В жизненном цикле мхов преобладает половое поколение — гаметофит; большинство экземпляров раздельнополы; на мужских особях в антеридиях развиваются сперматозоиды; на женских особях в архегониях развиваются яйцеклетки; для оплодотворения нужна капельно-жидкая влага; после оплодотворения на женском гаметофите из зиготы развивается спорофит (коробочка), который полностью от него зависит и питается за его счет; в коробочке созревают споры (образуются путем мейоза); из споры развивается предросток – протонема (нитчатая или пластинчатая), на которой образуются почки, дающие начало новым гаметофитам.
К Моховидным относят печеночные мхи (риччия, маршанция) и листостебельные мхи (кукушкин лён, сфагнум).
Высшие споровые растения. Чередование поколений, доминирует спорофит. У спорофита развиваются настоящие корни (придаточные), стебли, мелкие листья. Спорангии собраны в спороносные колоски – стробилы. Гаметофит обычно подземный, развивается медленно – до 10-15 лет. Всего около 1000 видов. Представители – плаун булавовидный, селагинелла.
Высшие споровые растения. Чередование поколений, доминирует спорофит. Мутовчатое расположение ветвей и листьев. Листья в виде пленчатых выростов в узлах. Функцию фотосинтеза несут побеги. Стебель и боковые веточки жесткие, ребристые, содержат кремнезем. Характерно длинное ветвящееся корневище. Споры развиваются в спорангиях, собранных в стробилы обычно на верхушках побегов. Гаметофит наземный, фотосинтезирующий, слоевищного типа, прикрепляется к почве ризоидами. Представители: хвощ полевой; хвощ зимующий.
Отдел Папоротниковидные.
В жизненном цикле доминирует спорофит. Главный корень очень рано отмирает и замещается системой придаточных корней, часто развивается корневище (ползучее или укороченное). Листья – вайи, соответствующие крупным системам ветвления (плосковетка). У большинства вайи перистые. Спорангии обычно собраны в мешочки — сорусы, расположенные на нижней части листа.
Споры разносятся ветром, при попадании в благоприятные условия прорастают в гаметофит — пластинчатый заросток, прикрепляющийся к субстрату ризоидами. На нижней стороне заростка в архегониях созревают яйцеклетки, в антеридиях – сперматозоиды. Для оплодотворения необходима вода. Из зиготы развивается спорофит нового поколения, который первое время питается за счет заростка, потом переходит к самостоятельному питанию. Представители: щитовник мужской; кочедыжник женский; сальвиния; ужовник.
Семенные растения, не образующие цветков и плодов.
К Голосеменным относятся Саговниковые, Гинкговые и Хвойные. Древесные и кустарниковые формы. Листья мелкие (хвоя), часто вечнозеленые. В жизненном цикле доминирует спорофит Семязачатки располагаются на чешуях женских шишек, содержат яйцеклетку и эндосперм (запас питательных веществ – остаток тела женского гаметофита). На чешуях мужских шишек в пыльцевых мешках созревает пыльца. Пыльцевое зерно (мужской гаметофит) имеет воздушные мешки, облегчающие процесс переноса по воздуху. Мужские гаметы (спермии) неподвижны, процесс оплодотворения не зависит от воды. Семена располагаются на чешуях, дополнительных защитных образований не имеют. Произошли от семенных папоротников. Представители: Сосна обыкновенная, ель европейская, лиственница, можжевельник.
Отдел Покрытосеменные (Цветковые).
Семенные растения, имеющие цветки и плоды.
Ныне господствующая группа. Всего более 250 тысяч видов, относящихся к двум классам (Двудольные и Однодольные). Самые разнообразные жизненные формы. В жизненном цикле доминирует спорофит, гаметофит предельно редуцирован (женский представлен зародышевым мешком внутри семязачатка, мужской – пыльцевое зерно). Развивается видоизмененный побег – цветок,- служащий для полового размножения.
Образование пыльцы и зародышевого мешка у большинства растений завершается одновременно. Процессу оплодотворения предшествует процесс опыления. Опыление (перенос пыльцы на рыльце пестика) бывает перекрестное (при помощи ветра или насекомых, иногда при помощи человека) или самоопыление. Для опыления насекомыми характерны яркие крупные цветки с нектаром, крупная липкая пыльца; для опыления ветром характерны мелкие невзрачные цветки, собранные в соцветия, пыльники на длинных тычиночных нитях, перистые рыльца пестиков, огромное количество мелкой легкой пыльцы, цветение до распускания листьев. Попав на рыльце, пыльцевое зерно прорастает в пыльцевую трубку, в которой расположены два неподвижных спермия. Оплодотворение от воды не зависит. На месте цветка созревает плод.
Схема двойного оплодотворения (С.Г. Навашин, 1898 г.)
Источник