9. Семя как орган размножения и расселения растений. Строение семян голосеменных и покрытосеменных растений.
Для семенных растений важнейшим эволюционным приобретением является внутреннее оплодотворение. Гаметофиты этих растений резко редуцируются. Женский гаметофит и образуемые им гаметы (яйцеклетки) не покидают мегаспорангия и остаются на материнском растениии (спорофит). Крайне редуцированный мужской гаметофит помещается в пыльцевом зерне. Очень важно что процесс оплодотворения не зависит теперь от наличия капельно-жидкой водной среды.
Единицей размножения у семенных растений служат семена. Семена, в отличие от спор, имеют вполне сформированный зародыш будущего спорофита и запасные питательные вещества, необходимые на первых этапах его развития. Плотные оболочки предохраняют семя от неблагоприятных природных факторов, губительных для большинства спор.
Семя представляет собой результат развития семязачатка. Центральная часть семязачатка представляет собой видоизмененный мегаспорангий, называемый нуцеллусом, который окружен особыми покровамим — интегументами. После оплодотворения из яйцеклетки внутри нуцеллуса формируется миниатюрный спорофит — зародыш семени, а интегументы разрастаясь и отвердевая защищают зародыш и питательные вещества семени. Мужские гаметы утратили подвижность и доставляются к женским гаметам пыльцевой трубкой. Доминирует спорофит, бесполое поколение.
Рассмотрим размножение голосеменных на примере сосны.
Мегаспорогенез. Весной на верхушке молодых побегов образуются женские шишки (1), на чешуйках (мегаспорофиллах) по два семязачатка (2). В нуцеллусе мегаспороцит (2n) претерпевает мейоз, образуется мегаспора (n), три клетки отмирают.
Мегагаметогенез. Ядро мегаспоры многократно делится, образуется до 2000 ядер, около них формируются клеточные оболочки. Зрелый женский гаметофит представлен гаплоидным эндоспермом (3) и двумя архегониями (4) с яйцеклетками внутри.
Микроспорогенез. У основания молодых побегов весной образуются желтые мужские шишки (5), на микроспорофиллах которых (6) из микроспороцитов в результате мейоза образуются микроспоры (n).
Микрогаметогенез. Каждая из них в результате двух митотических делений превращается в мужской гаметофит (7), состоящий из оболочек (экзины и интины), между которыми воздушные камеры), генеративной клетки (10) и вегетативной (9). Две проталлиальные клетки отмирают.
Опыление происходит весной, оплодотворение — через год, причем из генеративной клетки образуется два спермия, из которых один погибает, погибает и второй архегоний. Из диплоидной клетки образуется зародыш семени, из интегументов — кожура семени. Эндосперм гаплоидный.
Эволюционные преимущества семенных растений перед споровыми состоят в следующем: 1. половой процесс у них не зависит от капельножидкой среды; 2. семена — многоклеточные образования, а споры — одноклеточны; 3. в семени уже находится зародыш нового спорофита; 4. семя содержит запас питательных веществ, в отличие от споры; 5. число образующихся семян гораздо меньше, чем число образующихся спор; 6. внутреннее оплодотворение; развитие зародыша внутри семязачатка; Это позволяет признать, что семя более надёжная единица расселения, чем спора.
Семенные растения представлены двумя отделами: сосновые (или голосеменные) и цветковые (или покрытосеменные). Они являются разноспоровыми.
Семязачаток состоит из мегаспорангия — нуцеллуса и интегумента (покрова). Интегумент не полностью обрастает нуцеллус, остается узкий вход (канал) — микропиле, или пыльцевход. Внутри семязачатка образуются и развиваются мегаспора и женский гаметофит, а затем происходит оплодотворение и развитие зародыша. Мегаспорангий + интегумент = семязачаток. Семязачатки (семяпочки) Ц. р. заключены (в отличие от семязачатков голосеменных) в более или менее замкнутую полость завязи, образованной одним или несколькими сросшимися плодолистиками. Семязачатки голосеменных располагаются открыто на поверхности мегаспорофиллов, не образующих плодов. У покрытосеменных мегаспорофиллы, срастаясь краями, образуют полость, к внутренней поверхности которой и прикрепляются семязачатки. При созревании семян мегаспорофиллы образуют их вместилище, называемое плодом.
Характернейшая особенность Ц. р. и главное отличие цветка от стробилов голосеменных — наличие рыльца (которое у примитивных форм тянется вдоль шва плодолистика).
Строение семени: семя цветкового растения состоит из зародыша, эндосперма и семенной кожуры. Семенная кожура обычно многослойна. Её функция — защита зародыша от повреждений, проникновения микроорганизмов, от чрезмерного высыхания и преждевременного прорастания. Эндосперм — состоит обычно из крупных клеток запасающей ткани. Зародыш в основном состоит из меристематических тканей, в нем можно различить зародышевый корешок и стебелёк.
Строение семян однодольных растений: семя однодольных растений имеет одну семядолю. Запасные питательные вещества могут находиться как в эндосперме, так и в семядоле. Строение семян двудольных растений: зародыши имеют две семядоли. Семядоли фасоли крупные, содержат большой запас питательных веществ, необходимых зародышу. Однако не у всех двудольных растений запасные вещества содержатся в семядолях, у некоторых зародыш окружен эндоспермом, а семядоли развиты не сильно и выполняют функцию всасывания питательных веществ из эндосперма и передачи их зародышу.
Источник
Покрытосеменные
Отдел покрытосеменные (цветковые) самый многочисленный, он включает 235-250 тысяч видов. Его представители обитают по всему миру: от холодной тундры до жарких тропиков, отдельные виды освоили пресные и морские водоемы.
Покрытосеменные составляют большую часть массы растительного сообщества, являются звеном в цепи питания (продуцентами) — важнейшими производителями органических веществ на суше, как водоросли — в морях и океанах.
Цветок — генеративный орган покрытосеменных (цветковых), высшая ступень полового размножения. Цветок характерен только для покрытосеменных растений, ни один из других отделов подобным генеративным органом не обладает. По своему строению цветок это видоизмененный обоеполый стробил, гомологичный стробилам голосеменных.
В отличие от голосеменных, у которых семязачатки лежат открыто на семенных чешуях, у цветковых семязачаток находится в замкнутом вместилище — завязи, сформированной из плодолистика (-ов).
Двойное оплодотворение, открытое Навашиным Сергеем Гавриловичем, уникальное явление, характерное только для цветковых. Оно связано с тем, что в зародышевый мешок попадают два спермия, один из которых (n) сливается с центральной клеткой (2n), с образованием запасного питательного вещества — эндосперма (3n). Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) с образованием зиготы (2n), из которой развивается зародыш.
У цветковых появляется плод — генеративный орган, служащий для защиты и распространения семян.
Ксилема — проводящая ткань, обеспечивающая восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных солей, представлена не трахеидами, а сосудами. Во флоэме ситовидные элементы окружены клетками-спутницами.
У покрытосеменных мы не найдем антеридиев и архегониев: гаметофиты максимально редуцированы.
В процессе опыления покрытосеменных участвуют насекомые, летучие мыши, птицы. Также опыление может происходить с помощью воды или ветра.
Особенностью цветковых является способность образовывать многоярусные сообщества, более устойчивые и продуктивные.
Многоярусность растительного сообщества служит приспособлением к равномерному распределению света: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые растения отлично чувствуют себя в тени светолюбивых 🙂
Классы покрытосеменных
Отдел покрытосеменные состоит из двух классов: однодольные и двудольные. К классу двудольных относятся семейства: крестоцветные, сложноцветные, розоцветные, бобовые (мотыльковые), пасленовые. Класс однодольные включает в себя семейства: злаковые, лилейные. Для каждого класса имеются характерные признаки.
- Двудольные — семейства: крестоцветные, сложноцветные, бобовые, розоцветные, пасленовые
- В составе зародыша обычно имеется две семядоли
В семядолях содержится запас питательных веществ. При надземном прорастании семядоли (зародышевые листья) могут выполнять функцию фотосинтеза.
Листья двудольных простые и сложные, для двудольных характерно перистое и пальчатое жилкование.
За счет камбия растения растут в толщину, возможен вторичный рост осевых органов (стебля и корня).
Корневая система чаще всего стержневого типа, с хорошо выраженным главным корнем, от которого отходят боковые корни. Главный корень развивается из зародышевого корешка.
Цветки пятичленные, реже встречаются четырехчленные. Хорошо обособлены чашечка и венчик.
Цветок с простым околоцветником. Цветки чаще трехчленные, редко четырехчленные. Никогда не бывают пятичленными.
Эндосперм семени
Эндосперм (от греч. endon — внутри + греч. sperma — семя) — запасное питательное вещество, у покрытосеменных триплоидный (3n).
Эндосперм в семени есть у подавляющего большинства однодольных (лука, ландыша, пшеницы) и двудольных (тмина, хурмы, фиалки). Отсутствует эндосперм в семенах тыквенных, крестоцветных (капусты), сложноцветных (подсолнечника), бобовых (гороха, фасоли), также у — березы, липы, дуба, клена, так как на ранней стадии развития растущий зародыш поглощает эндосперм.
Жизненный цикл
Из генеративных почек спорофита развиваются цветки. У взрослого растения спорофита (2n) в цветке в гнездах пыльников тычинок в ходе микроспорогенеза образуется пыльцевое зерно (n) — мужской гаметофит. В завязи пестика в семязачатке формируется женский гаметофит — зародышевый мешок, внутри которого находятся центральная клетка (2n) и яйцеклетка (n).
В результате опыления (насекомым, ветром, человеком) пыльца с тычинок переносится на рыльце пестика. Пыльцевое зерно состоит из вегетативной и генеративной клеток. Вегетативная клетка начинает растворять ткани пестика, образует пыльцевую трубку и прорастает до зародышевого мешка. Генеративная клетка делится, образуя два спермия (n), из которых один сливается с центральной клеткой (2n) с образование эндосперма (3n) — запасного питательного вещества. Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n), образуя зиготу (2n).
В дальнейшем из семязачатка формируется семя, а завязь превращается в околоплодник — образуется плод. Своим внешним видом плоды привлекают животных, и те их охотно поедают) Благодаря семенной кожуре семена не подвергаются расщеплению в желудочно-кишечном тракте человека и животных. Они выходят из ЖКТ в неизменном виде и остаются способны к прорастанию: так происходит расселение растений. Попав в благоприятные условия, они прорастают в спорофит (2n). Цикл замыкается.
Значение покрытосеменных
Покрытосеменным в жизни человека отведено важное место. Только подумайте — почти все культурные растения принадлежат к этому отделу! Цветковые имеют медицинское значение, из многих растений изготавливаются лекарства. Их древесина используется для изготовления бумаги, мебели, применяются в промышленности.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник