Признаки гаметофита высших растений

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

Что такое гаметофит в биологии

Гаметофит развивается из гаплоидных спор и производит половые клетки, т.е. гаметы. Это многоклеточная гаплоидная фаза в жизненном цикле водорослей и высших растений, которая чередуется с другим многоклеточным поколением — спорофитом.

Термин «гаметофит» может относиться не только непосредственно к фазе жизненного цикла, но и к конкретному растительному организму или органу, производящему гаметы.

История открытия

Первым ученым, который сделал вывод о чередовании гаметофитной и спорофитной фазы в жизни растений, был немецкий ботаник Вильгельм Гофмейстер. Несмотря на то, что он был самоучкой в биологии и не получил классического образования, Гофмейстер, благодаря своему таланту и увлеченности наукой заслужил стоять в одном ряду с такими гигантами как Дарвин и Мендель.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Изучая строение папоротников, мхов и семенных растений, Гофмейстер первый обнаружил, что есть разные поколения, одно из которых образует споры, а другое — гаметы. На примере представителей зеленых растений ученый сделал вывод о дипло-гаплоидном жизненном цикле.

Отличие гаметофита и спорофита в жизни растений

Рассмотрим, какие основные особенности можно выделить у этих двух поколений, в чем заключается их жизненный цикл.

Гаметофит

• Развивается из споры.
• Гаплоид, т.е. имеет одинарный набор непарных хромосом.
• Размножение у него происходит половым способом.
• В процессе размножения на специальных органах гаметангиях образует мужские и женские половые клетки, которые называются гаметы.
• Гаметангии, где образуются мужские клетки, называются антеридии, а где женские — архегонии.
• Процесс деления гаплоидных клеток, в результате чего появляются гаметы, называется митоз.
• При оплодотворении женской гаметы мужской образуется зигота, которая впоследствии производит споры.

Спорофит

• Развивается из зиготы.
• Диплоид, т.е. с двумя наборами хромосом.
• Размножается бесполым способом.
• В процессе размножения на специальных органах спорангиях образуются споры — микроскопические зачатки растений.
• Когда в спорангии происходит деление диплоидных клеток с образованием спор, то это называется мейоз.
• Из каждой споры, которая начинает потом делиться по способу митоза, вырастает заросток — гаметофит, из которого впоследствии появляются гаметы.
• Спорангии бывают двух видов: макро- и микроспорангии. Из макроспор, которые производит макроспорангий, развивается женский гаметофит, а из микроспор — мужской.
• Если споры одинаковы по размеру и физиологическим особенностям, то такие организмы называются равноспоровыми, а гаметофиты, которые появляются из них — обоеполые.

Почему спорофиты преобладают

Как половой, так и бесполый способ размножения имеют свои преимущества. Первый позволяет получить генетическое разнообразие. Новое растение не будет тождественно родительскому. Это дает возможность естественного отбора, что важно для сохранения вида. Второй способ просто «тиражирует» особь, воспроизводит её наследственный материал без изменений, что хорошо для быстрого увеличения численности.

У всех высших растений, за исключением мохообразных, в жизненном цикле наблюдается преобладание спорофита, гаметофит при этом сравнительно менее долговечен и мало развит. В процессе эволюции мы видим его дальнейшую редукцию, гаметофит уменьшается.

Почему это происходит? Есть несколько причин, почему значение спорофита оказалось выше.

• Диплоидность спорофита обеспечивает более высокий уровень синтетических процессов. Также такой организм более стабилен с генетической точки зрения, потому что рецессивные мутации, снижающие жизнестойкость растения, не проявляются в фенотипе в диплоидном состоянии.
• Условия существования на суше могут сильно меняться, а сохранение в генофонде рецессивных мутаций, которых бы просто не осталось при естественном отборе, т.е. значительный генный полиморфизм, может сослужить важную службу растению при изменении жизненных условий и позволит ему выжить в неблагоприятной среде, где гаплоидные организмы просто вымрут.
• Чтобы гаметы смогли передвигаться, им необходима водная среда, а споры, в отличие от гамет, на суше распространяются очень легко.

Основные функции

Развитие половых клеток

Гаметофит — растение, на котором развиваются гаметы. Они нужны для дальнейшего многообразия комбинаций генов, которые обуславливают эволюцию.

Участие в размножении водорослей

Водная среда, в которой обитают водоросли, является причиной того, что гаметофит у них играет важную роль. Гаметы передвигаются по воде друг к другу и сливаются в зиготу.

Гаметофиты водорослей, разнообразие и примеры

У большинства водорослей мы можем видеть, что спорофит и гаметофит чередуются, но у некоторых, как например морская красная водоросль Полисифония, на одно гаплоидное поколение приходится сразу два диплоидных.

Гаметофиты у водорослей могут иметь разный внешний вид.

• Нитчатый раздельнополый у Polysiphonia и бурых ламинариевых водорослей.
• Крупные, пластинчатые, внешне похожие на спорофит мужские гаметофиты и микроскопические женские у красной водоросли Palmaria.
• Макроталломная форма у бангиевых красных водорослей.
• Крупный пластинчатый таллом у зеленых ульвовых водорослей морфологически почти не отличим от спорофита, потому что эти водоросли обладают изогамией, наиболее примитивным из типов полового процесса.

Несмотря на внешние различия, все гаметофиты являются диплоидными и многоклеточными.

Гаметофиты высших растений, примеры

В отличие от водорослей, у высших растений всегда правильно чередуются поколения.

• Мужской гаметофит цветковых растений состоит из нескольких клеток и находится внутри оболочки пыльцевого зерна. Женский гаметофит называется «зародышевый мешок» и содержит в себе семь клеток (или 7 ядер). Помещается он внутри семяпочки.
• Гаметофит папоротников, плаунов и хвощей — это самостоятельное растение. Он называется также заростком. У папоротников и хвощей он однолетний и фотосинтезирующий. У плаунов — многолетний, живет под землей и питается не при помощи фотосинтеза, а за счет симбиоза с грибами.
• Гаметофит мхов выглядит больше, чем спорофит.

Гаметофиты бывают однодомные, т.е. обоеполые, на которых формируются как мужские, так и женские половые органы, и двудомные, раздельнополые.

Для семенных растений характерны двудомные. У них мужские гаметофиты формируются из микроспор, которые находятся в пыльниках, а женские — из мегаспор в семяпочках.

Насколько полезной была для вас статья?

Источник