Особенности спорового размножения: варианты и специфика процесса
Размножение спорами — это тип бесполого размножения, который происходит при участии специализированных клеток: спор.
Споры представляют собой репродуктивные одноклеточные образования, прорастание которых приводит к появлению новых особей.
У спор наземных растений и грибов нет специализированных приспособлений для активного движения. А вот водоросли, обитающие в воде, имеют споры со способностью к движению — оно осуществляется за счет наличия жгутиков.
Зооспоры являются таким типом спор, для которых характерна подвижность и наличие жгутиков.
Образование спор у любого организма происходит в органах бесполого размножения или спорангиях (зооспорангиях). Если говорить о водорослях, то у них почти любая клетка может выступать в качестве спорангия. Что касается высших растений, то это всегда многоклеточный орган. У спор растений есть только одинарный набор хромосом (они являются гаплоидными).
Если споры возникают на диплоидном растении, то их образование предваряется процессом мейоза. Если споры возникают на гаплоидном растении, то присутствует процесс митоза. Растение, на котором происходит образование спор, получило название спорофита. Формируемые на растениях споры делят такие растения на две категории:
- Равноспоровые, у которых споры отличаются одинаковым размером.
- Разноспоровые, у которых есть различия спор по величине и физиологическим показателям.
Более частое явление среди высших растений — разноспоровость. Ее можно встретить среди папоротников, плаунов, покрытосеменных растений.
Микроспоры — это споры, формирующиеся в микроспорангиях: они дают начало мужским заросткам или гаметофитам мужского типа. Мегаспоры — споры покрупнее, из них образуются женские гаметофиты.
Специфика процесса размножения споровых растений
Для споровых растений и размножения спорами характерен приспособительный эффект, выражаемый в определенных критериях:
- осуществляется рекомбинация генетического материала;
- образование спор в большом количестве, обеспечивающее высокую интенсивность размножения;
- небольшие размеры и легкость спор, благодаря чему они разносятся на большие расстояния и расселение и освоение ареалов обитания;
- наличие довольно плотной оболочки, за счет которой они могут переживать неблагоприятные условия среды.
Размножение растений — это физиологический процесс воспроизведения организмов: он обеспечивает непрерывность существования определенного вида растения в природе.
Размножение спорами — это бесполый тип размножения, поэтому споры образуются в большом количестве. Позже из них довольно успешно развиваются новые организмы. Количество образуемых спор таково, что даже неблагоприятные условия никак не могут повлиять на их распространение и воспроизведение.
Зеленые риниофиты — первые высшие споровые растения, которые возникли около 400 млн лет назад. Ученые полагают, что именно они дали начало всем высшим споровым растениям, а позже и семенным. Риниофиты — вымершие растения.
Для жизненного цикла высших споровых растений характерно чередование поколений: бесполого и полового размножения (спорофит и гаметофит соответственно). На спорофите происходит образование органов бесполого размножения, а на гаметофите — полового.
В ходе эволюции высшие споровые растения вышли сушу, с ними произошли некоторые систематические изменения в строении. Как результат — сформировались группы растений: гаплоидная и диплоидная. В первом случае речь идет о мхах с развитым гаметофитом. Спорофит в первой группе имеет подчиненное значение. Диплоидная ветвь объединила папоротники, хвощи и плауны, которые отличаются редуцированным гаметофитом (он имеет вид заростка).
Спора дает начало половому поколению. В спорах есть специализированные мужские и женские половые органы, которые формируют гаметы двух типов. Мужские гаметы — спермии (они подвижны), а женские — яйцеклетки (они неподвижны). Для оплодотворения яйцеклетки сперматозоиду нужно оказаться в окружающей среде и достичь яйцеклетки. Оплодотворение многих высших споровых растений невозможно без воды. Это указывает на определенные примитивные черты строения.
Как видно, размножение спорами послужило большим эволюционным толчком, позволившим сформировать тип размножения, который увеличил количество появляющихся особей и позволил им распространяться на большие расстояния для освоения новых территорий. Те, кто размножаются спорами, а точнее, само споровое размножение, нельзя считать примитивным в сравнении с половым. Оно находится на одном эволюционном уровне и успешно конкурирует с половым размножением.
Спорами размножаются также и грибы. Они тоже могут образовывать большое количество спор, прорастающих только в том случае, если они попадают в благоприятные условия. Такими условиями может быть почва с нужной степенью влажности. У грибов спорообразование чередуется с половым размножением: этот процесс имеет сходства с тем, что протекает у водорослей.
У шляпочных грибов споры находятся под шляпкой: внутри пластинок, тесно прижатых друг к другу. В некоторых случаях споры могут развиваться на особых сосочках, на верхней поверхности складчатых извилин. По форме и окраске спор можно понять систематическую принадлежность определенной формы организма грибов. Кроме того, такой способ определения также позволяет определить степень отравления тем или иным организмом. Споры, оказавшиеся в пище, подвергают микроскопическим исследованиям для установления вида гриба.
Спорам грибов, как и растений, свойственна относительная устойчивость к температурным перепадам, а также эффективное образование грибницы. Поэтому с большой уверенностью можно сказать, что спорообразование — процесс универсальный.
Какие растения размножаются спорами? Вообще, не только представители царства Растения, но и других царств. Для спорового размножения характерно большое эволюционное значение — оно выступает фактором приспособления организмов к среде обитания.
Источник
Размножение организмов
Размножение — присущее всему живому свойство воспроизведения себе подобных. Размножение обеспечивает преемственность и непрерывность жизни.
Выделяют две основные формы размножения: бесполое и половое.
Бесполое размножение
Бесполое размножение осуществляется только одной родительской особью без участия половых клеток. Появление дочернего организма происходит из соматических клеток.
Важно заметить, что обычно потомству передаются только мутации, которые происходят в половых клетках (гаплоидных — n). Однако в случае бесполого размножения потомству передаются мутации в соматических клетках (диплоидных — 2n).
Делением материнской клетки на дочерние размножаются все бактерии и простейшие (амеба, эвглена зеленая, инфузории, водоросли).
Обратите внимание, что у ядерных организмов (эукариот) деление клетки подразумевает митоз, а у доядерных (прокариот) — простое бинарное деление (такая разница связана с отсутствием у прокариот ядра).
Часто бесполое размножение помогает быстро увеличить численность вида, оно активируется при благоприятных условиях среды. Осенью, при наступлении неблагоприятных условий становится активно половое размножение.
Споруляция подразумевает размножение с помощью специализированных клеток — спор. Эта форма размножения распространена у растений (водорослей, мхов, папоротников, хвощей и плаунов), грибов и некоторых простейших (споровики — малярийный плазмодий).
У одноклеточной зеленой водоросли — хламидомонады, споры имеют жгутики, вследствие чего называются зооспорами. У растений процесс образования спор происходит в обособленных мешковидных образованиях — спорангиях. Споры покрыты защитной оболочкой, служат для размножения и расселения растений и грибов.
Помимо этого, споры грибов и простейших помогают им пережить влияние неблагоприятных факторов внешней среды, например пересыхание водоема. При наступлении благоприятных условий грибы и простейшие освобождаются от спор и продолжают рост и развитие.
Вариантов вегетативного размножения у растений — масса, им посвящена отдельная статья. Растения размножают с помощью клубнелуковиц, клубней, корнеплодов, корневищ, усов, отводок, черенков, луковиц, делением кустов. Прививка — также является вариантом вегетативного размножения.
В случае вегетативного размножения дочерний организм представляет собой генетическую копию материнского организма, а также имеет шанс унаследовать мутации в соматических клетках.
У некоторых животных дочерние организмы могут появляться из группы клеток — прямо на теле родительской особи. В этом случае небольшой участок тела отделяется от родительского организма и развивается самостоятельно.
Почкованием размножаются многие кишечнополостные, например — пресноводный полип — гидра.
Некоторые живые существа в ходе эволюции развили поразительную способность к регенерации (лат. re — вновь и genus — поколение) — замещению утраченной части организма.
У молочной планарии способность к регенерации развита настолько, что, если разделить ее на несколько частей, то из каждой части восстановится полноценный организм.
Является искусственным методом размножения, которым занимается отдельное направление биологии — биотехнология. Клоном называют дочернюю особь, идентичную в генетическом отношении родительской особи.
На настоящий момент бурно развивается направление выращивания искусственных органов, которые могут заменить «естественные» органы, утратившие вследствие болезней свои физиологические и анатомические свойства.
Половое размножение
Осуществляется с помощью особых половых клеток (гамет). Имеет огромное эволюционное значение, так как в результате него образуются особи с новыми комбинациями генов, новыми признаками. Такие особи являются материалом для естественного отбора.
В результате бесполого размножения появляются генетические копии материнских организмов, которые содержат точно такой же набор генов в ДНК. В этом случае при изменении условий среды, если погибает одна особь, рискуют погибнуть все «генетические копии», так как они не обладают разнообразием, имеют одинаковый генотип, а значит одинаково не приспособлены.
Половое размножение в схожих условиях выигрывает значительно, так как создает генетическое разнообразие.
В ходе гаметогенеза у мужских и женских особей образуются половые клетки (гаметы): сперматозоиды (n) и яйцеклетки (n). При оплодотворении происходит их слияние, образуется зигота (2n). Далее следует эмбриональный период развития, который переходит в постэмбриональный.
У ряда организмов существуют свои особые варианты полового процесса. Таким является процесс конъюгации у инфузорий. Конъюгация (лат. conjugatio — соединение) сопровождается обменом ядер между клетками партнеров при их непосредственном контакте.
Важно заметить, что это пример полового процесса без размножения, так как увеличения числа особей не происходит. Однако две разошедшиеся клетки после конъюгации содержат новые комбинации генов, что в дальнейшем приведет к развитию новых признаков и появлению новых свойств у их потомства.
Партеногенез (греч. παρθένος — дева, девица, девушка + γένεσις — возникновение) — одна из форм полового размножения, так называемое «девственное размножение».
При партеногенезе дочерний организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Несмотря на то, что в этом процессе не участвует мужская половая клетка, партеногенез относят к половому размножению, так как дочерний организм развивается из половой клетки — яйцеклетки.
Партеногенез выполняет важную функцию регуляции соотношения полов у пчел: из неоплодотворенной яйцеклетки развиваются самцы, из оплодотворенной — самки. Партеногенез встречается также у муравьев, термитов, тлей.
Говоря о половом размножении нельзя не упомянуть интересное явление в природе — гермафродитизм. Это явление заключается в наличии у особи как мужских, так и женских половых органов (назван по имени мифического обоеполого существа — Гермафродита). Аналогичное явление у растений называется однодомностью: и мужские, и женские цветки в таком случае расположены на одном растении.
Очевидно, что особи гермафродиты вырабатывают два типа половых клеток: и сперматозоиды (мужские гаметы), и яйцеклетки (женские гаметы). Гермафродитизм чаще встречается у низших, более примитивных животных. Гермафродитами являются многие черви, моллюски, кишечнополостные.
© 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