Как происходит оплодотворение у растений: типы полового процесса, особенности процесс оплодотворения у животных и людей
Оплодотворение — при котором происходит слияние женской и мужской половых клеток.
В результате слияния этих гамет появляется зигота, непосредственно из которой и происходит развитие нового организма. Оплодотворение всегда происходит за счет полового размножения.
Оплодотворение обеспечивает передачу наследственной информации и родительских признаков потомкам.
Как происходит оплодотворение у растений
Процесс оплодотворения происходит после опыления. В этот момент пыльца находится на рыльце. У всех растений свой период оплодотворения: у одних — через пару недель после опыления, у других — через год.
Чтобы процесс оплодотворения прошел успешно, необходимо соблюдение определенных условий: пыльца должна быть зрелой и жизнестойкой, а зародышевый мешок — сформированным.
Пыльцевая трубка растет и развивается по направлению к завязи, через рыльце и столбик. В завязи пыльцевая трубка попадает в семенной зачаток и приближается к зародышевому мешку. Когда пыльцевая трубка достигает яйцеклетки, то разрывается. В результате из нее выходят два спермия, после чего происходит разрушение вегетативной клетки, а также слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого — с диплоидным ядром.
В случае слияние спермия с яйцеклеткой получается зародыш нового организма, а во втором случае происходит образование триплоидной клетки с формирования эндосперма. Это процесс двойного оплодотворения. Зародыш и эндосперм формируют семя, которое покрыто кожурой. После того как происходит процесс оплодотворения, завязь формирует плод.
Оплодотворение и образование гаметангиев — половой процесс.
Половой процесс обуславливает в цикле развития растения мейоз. Под мейозом понимают смену ядерных фаз.
Половой процесс не происходит у бактерий, некоторых грибов и сине-зеленых водорослей.
Различные варианты полового процесса наблюдаются у растений начиная с низших. К примеру, у некоторых зеленых водорослей в ходе полового процесса половые гаметы не образуются. Чтобы появилась новая особь, в этом случае необходимо слияние двух одноклеточных водорослей.
Типы полового процесса
Классификация и характеристика типов полового процесса оплодотворения у растений выглядит так:
- изогамия. Под ней понимают процесс слияния гамет с одинаковыми по форме и размерам жгутиков. В ходе полового созревания хламидомонада (одноклеточная водоросль) превращается в гаметангий и образует гаметы. Что касается многоклеточных водорослей (ульва, улотрикс), то у них в гаметангии превращаются отдельные клетки, а не целый организм;
- гетерогамия. Это процесс слияния гамет со жгутиками, отличающимися по размерам;
- оогамия. Большая женская безжгутиковая гамета сливается с маленькой жгутиковой (в некоторых случаях — с безжгутиковой гаметой). Так происходит у многих зеленых, бурых и диатомовых водорослей, всех красных водорослей. Кроме того, оогамия характерна для отдельных низших грибов;
- зигогамия. Это вариант гаметангиогамии — в процесс сливаются многоядерные гаметангии и образуются мицеллы. Наблюдается попарное слияние ядер;
- плазмогамия. Представляет собой этап полового процесса, когда многоядерный протопласт мужской гаметы переходит в базальную клетку женской. При попарном сближении ядре происходит образование дикарионов;
- кариогамия. За ним скрывается процесс, в ходе которого происходит одновременное деление ядер дикарионов и полное слияние ядер;
- соматогамия. Под ним понимают процесс, в результате которого не происходит образования гамет и гаметангиев. Это свойственно базидиальным грибам.
Особенности процесса оплодотворения у животных и людей
У животных и людей есть свой процесс оплодотворения, который называется сингамия.
Сингамия — слияние гамет разного пола, яйцеклетки и сперматозоида.
Смысл оплодотворения — в осуществлении контакта спермия и яйца, а также последующее их развитие. Помимо этого, значение оплодотворения — в слиянии гаплоидных ядер спермия и яйца, нацеленного на образование диплоидного синкариона.
Благодаря синкариону происходит объединение отцовских и материнских наследственных факторов. Важный момент в процессе мейоза — сокращение вдове количества хромосом.
Физиологическая моноспермия — наружное осеменение, в ходе которого в яйцо проникает один спермий.
Физиологическая полиспермия — внутреннее осеменение, в ходе которого в яйцо проникает несколько спермиев.
Здесь мы коротко рассказали об оплодотворении и его видах.
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