Репродуктивный этап развития растений

4. Этапы онтогенеза высших растений

Онтогенезом называют индивидуальное развитие организма от зиготы или вегетативного зачатка до естественной смерти. В ходе онтогенеза реализуется наследственная информация организма – его генотип – в конкретных условиях окружающей среды, в результате чего формируется фенотип, то есть совокупность всех признаков и свойств данного индивидуального организма. Онтогенез включает в себя все жизненные процессы и продол­жается у разных растений от 10—14 дней до 3—5 тыс. лет. По про­должительности жизни растения делят на эфемеры, однолетние, двулетние и многолетние (секвойи — до 5 тыс. лет).

Независимо от продолжительности жизни все растения можно разделить на две группы: моно- и поликарпические. Монокарпическими (греч. mono — один, karpos — плод) называ­ются растения, цветущие и плодоносящие один раз в своей жизни (эфемеры, однолетние растения, дву­летние растения (мокровь, свекла) и некоторые многолетние, на­пример мексиканские агавы, бамбук) Наступление плодоношения у таких организмов приводит к их быстро­му старению и отмиранию. Поликарпические расте­ния — это растения, плодоносящие много раз в жизни.

Онтогенез дискретен, т. е. его можно разделить на отдельные этапы, проходящие последователь­но один за другим. В онтогенезе цветковых растений выделяют 5 этапов: эмбриональный, ювенильный (молодости), зрелости, раз­множения (генеративный) и старости (сенильный).

1.Эмбриональный этап — это период образования зародыша и семени, который начинается со слияния яйцеклетки и спермия и образования зиготы на материнском растении. Зародыш состоит из меристематических тканей и питается гетеротрофно, т. е. за счет питательных веществ, поступающих из материнского растения. У цветковых растений зигота делится поперек, образуя материнскую клетку суспензора (нижняя клетка) и будущий проэмбрио (верхняя клетка). В суспензорной части образуется подвесок, продвигающий зародыш вглубь эндосперма. На стадии глобулы зародыш имеет шаровидную форму. Далее у двудольных синхронно растут две семядоли, что приводит к стадии сердечка, а затем торпедо. У некоторых растений на эмбриональной стадии формируются уникальные органы (например, щиток, колеоптиль или гаустория). Эмбриональный этап заканчивается полным формированием семян и переходом их в состояние покоя.

2. Ювенильный этап (или молодость) — это период от прорастания семени до начала заложения первых цветков. Прорастание семени происходит при наступлении благоприятных условий после перио­да покоя. Оно является возобновлением роста в результате поступ­ления в семя воды и его набухания. Содержащиеся в семени фер­менты активизируются, а также синтезируются новые ферменты. В процессе своего формирования проросток постепенно пе­реходит с гетеротрофного на автотрофное питание.

Для ювенильных растений характерна максимальная актив­ность всех физиологических функций, поэтому растения в это вре­мя обладают минимальной устойчивостью. У молодых растений большая способность к корнеобразованию: черенки, срезанные в этот период онтогенеза, легко укореняются, что с давних пор ис­пользуется в садоводстве и лесоводстве. На этом этапе у растения образуются только вегетативные органы: листья, стебли, корни.

3. Зрелость — период формирования репродуктивных органов расте­ния от заложения первого цветка до первого оплодотворения. Зало­жение цветков тормозит рост вегетативных органов.

В определенный этап онтогенеза верхушечная меристема побега начинает вместо листьев, междоузлий формировать цветки или со­цветия. Однако она должна быть индуцирована для перехода к ге­неративному развитию. Внешними индукторами этого процесса являются температура, свет, продолжительность дня и ночи, вода, элементы минерального питания.

У некоторых растений способность к заложению цветков, т. е. переход к этапу зрелости, появляется лишь после действия на них пониженных температур в течение определенного времени. Уже в старину люди знали, что злаки делятся на двулетние и однолетние.

Однолетние злаки колосятся в первый год и называются яровыми, а двулетние — только после перезимовки и называются озимыми.

Свойство озимых однолетних и двулетних растений ускорять переход к заложению цветков после действия на них пониженных температур в течение определенного времени назвали яровизацией. Продолжительность периода охлаждения и эффективные тем­пературы зависят от вида и даже разновидности растений. У боль­шинства растений этот период составляет 1—3 мес, у других— от нескольких дней до двух недель. Для сельдерея, хризантемы, плеве­ла многолетнего, гравилата и левкоя достаточно 1 —2-дневного ох­лаждения.

В зависимости от реакции на длину дня, растения делятся на короткодневные, переходящие к цветению только тогда, когда день короче ночи (день составляет 8—12 ч в сут) — рис, кукуруза, просо, соя, сахарный тростник, хлопчатник, сорго; длиннодневные ( день не менее 16—18 ч/сут) — пщеница, ячмень, овес, горчица, свекла, лен, шпинат, клевер,укроп; растения, нуждающиеся в чередовании разных фотопериодов, а также нейтральные по отношению к длине дня (гречиха, горох, фасоль, томаты).

Продолжительность дня или ночи (фотопериод) воспринимает листовая пла­стинка. Основную роль в восприятии фотопериода играет фитохром, а изме­нения, в результате которых начинается заложение цветков, проис­ходят в меристеме — ближайшей к листу точке роста.

Длинно- или короткодневность растений зависит от географиче­ского происхождения вида или сорта. Длиннодневность выработалась у растений в связи с пере­зимовкой, короткодневность — в связи с периодическими засухами или тропическими ливнями. Длиннодневные растения распространены, в основном, в умеренных и приполярных широтах, короткодневные – в субтропиках.

Источник

3) Способы размножения растений.

Размножение (репродукция) — это свойство воспроизведения живыми организмами себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Растения размножаются вегетативным способом, бесполым (спорами) и половым.

Вегетативное размножение — способность растения восстанавливать весь организм из какой-либо его части (корня, стебля или листа). Высшие растения могут размножаться с помощью корневищ, усов, луковиц, клубней, черенков, а также путем прививки.

Человек широко использует вегетативное размножение для получения новых растений. При этом способе потомство лучше сохраняет признаки и свойства материнского растения, чем при половом размножении.

Бесполое размножение — новые растения вырастают из спор (мельчайшая клетка, реже группа клеток), отделяющихся во множестве от материнского растения. Этот способ размножения свойствен в основном низшим растениям (водорослям, грибам, лишайникам).

Половое размножение — в результате оплодотворения, то есть слияния и взаимоассимиляции мужской и женской половых клеток (гамет), образуется зигота, воспроизводящая новый организм. Такое размножение обогащает наследственную основу растений и увеличивает их способность к изменчивости.

Вегетативное и бесполое (спорами) размножение обеспечивает в основном количественное распространение растений и сохранение видов; половое — совершенствование растительных видов, увеличение количественного разнообразия и новообразование видов.

4) Рост и развитие растений

Жизненный цикл растений состоит из двух процессов: роста и развития.

Под ростом растения следует понимать необратимое увеличение линейных размеров, поверхности, объема, массы организма, связанное с новообразованием элементов его структуры.

Рост растения слагается из размножения клеток и увеличения их объема, роста тканей и органов. Рост любого растения вначале происходит медленно, затем ускоряется, достигает максимума, в дальнейшем он замедляется и совсем прекращается.

Многие культурные растения (просо, сорго, морковь и др.) растут в первый период очень медленно. В это время важно проводить прополку, боронование и междурядную обработку для уничтожения сорняков.

Развитие растений — это качественные физиологические, биохимические и морфологические изменения структуры и функций растительного организма и его отдельных частей (органов, тканей и клеток), происходящие в процессе онтогенеза — индивидуального развития с момента зарождения и до конца жизни.

Весь жизненный цикл растений подразделяют на вегетативный и репродуктивный периоды. В первый период растения интенсивно формируют вегетативную массу, образуются и растут корни, стебли и листья, а во второй происходит цветение и плодоношение. Однолетние яровые и озимые растения цветут и плодоносят один раз в жизни, а многолетние (поликарпические) — много раз. Однако среди многолетников встречаются, хотя и редко, монокарпические растения, зацветающие после многих лет жизни и затем отмирающие (агава, бамбук и др.).

Время от начала прорастания семян до полного созревания растений называют вегетационным периодом. В течение вегетации растения проходят определенные фазы развития, которым соответствуют специфические морфологические признаки. К общим фазам развития цветковых растений относят: прорастание семян, формирование вегетативных и генеративных органов, плодоношение. Применительно к отдельным группам или видам растений выделяют более детальные фазы развития.

Большое значение в растениеводстве имеют наблюдения за наступлением сроков и продолжительностью отдельных фаз развития — фенологических фаз — у разных культур и сорняков в конкретных условиях хозяйства. По ним определяют сроки проведения агротехнических работ (обработки почвы, внесения удобрений, посева, ухода за растениями, уборки урожая). Они позволяют учитывать изменяющиеся требования растений к факторам и условиям жизни в течение онтогенеза и с учетом этого правильно строить систему технологии выращивания и уборки урожая. В этой связи очень важно знать критические периоды, когда растения наиболее чувствительны к недостатку того или иного фактора жизни и резко снижают свою продуктивность. Они у различных культур проявляются в разное время вегетации растений. Так, критический период по отношению к влаге у озимой пшеницы наблюдается от выхода в трубку до налива зерна, у хлопчатника — во время цветения — плодообразования, у картофеля — бутонизации — клубнеобразования. Эти особенности нужно учитывать при разработке агротехнических мероприятий.

Источник