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
Спорофит и гаметофит. Спорогенез и гаметогенез в эволюции растений.
ЧЕРЕДОВАНИЕ ПОКОЛЕНИЙ — закономерная смена в жизненном цикле организмов поколений, размножающихся половым и бесполым путем. Выражено у споровых растений. Спорофит — бесполое поколение, Редукция гаметофита в эволюции
образует споры. В результате прорастания спор образуется гаметофит.
Гаметофит — половое поколение, образует гаметы. При слиянии гамет (оплодотворении) образуется зигота, из которой вырастает спорофит. Жизненный цикл: спорофит —споры —> прорастание —> гаметофит —> гаметы (п) —> оплодотворение —> зигота (2п) —> спорофит.
Гаметы: женские — одна неподвижная яйцеклетка; мужские — много, у споровых — сперматозоиды (имеют жгутики, подвижны), у семенных — спермин (без жгутиков, неподвижны).
Споровые
Гаметофит вырастает из споры как самостоятельный организм, на нем образуются мужские и женские половые органы (мешковидные структуры), а в них — гаметы. Сперматозоиды выходят наружу и активно передвигаются в воде к женским половым органам, где происходит оплодотворение. Образуется зигота, из которой на гаметофите вырастает спорофит. Он производит споры, которые служат для расселения.
Мхи. Спорофит и гаметофит не разделены. Само растение — гаметофит (преобладает). Спорофит — коробочка со спорами (спорангий) — образуется и живет на гаметофите. Папоротники, хвощи, плауны. Спорофит и гаметофит разделены. Само растение — спорофит (преобладает). Гаметофит (заросток) — отдельно живущее маленькое недолговечное растеньице. На нем вырастает спорофит (вначале гаметофит обеспечивает его питание).
Спорофит и гаметофит не разделены. Само растение — спорофит (преобладает). В половых органах спорофита (шишки или цветки) образуются и прорастают споры, формируя очень маленькие гаметофиты (несколько клеток). Мужские гаметофиты (пыльцевые зерна) переносятся к женским (опыление) и прорастают: формируется пыльцевая трубка, доставляющая спермин к яйцеклетке. В результате оплодотворения возникает зародыш — новое поколение спорофита. Зародыши находятся внутри семян, которые служат для расселения.
Органы полового размножения семенных растений
(мужских и женских). У голосеменных — шишки: $ мужские — имеют чешуйки, на которых располагаются пыльники; $ женские — имеют семенные чешуи, на которых располагаются семязачатки. У покрытосеменных — цветки: $ тычинки — содержат пыльники; 9 пестики — содержат семязачатки.
Семя развивается из семязачатка: «Семя
— у покрытосеменных – в завязи пестика, и заключено в плод
Гаметофит и спорофит у значительного большинства растений развиты неодинаково. Такое различие возникает, по-видимому, как следствие более полного разделения функций. Вегетативные функции сохраняются только у одной особи (бесполой или половой), а другая особь выполняет только функцию размножения. Крайняя редукция спорофита или гаметофита приводит к тому, что они утрачивают свою самостоятельность и фактически становятся органом размножения на более развитой особи (например, спорогон мхов).
Сравнение развития водорослей и высших растений позволяет заключить, что наиболее прогрессивным оказывается жизненный цикл, при котором спорофит гораздо более развит, чем гаметофит, или, как часто говорят, преобладает над ним. Объяснения этого мы пока не имеем. Однако можно предположить, что спорофит, возникающий из зиготы, более жизнеспособен, пластичен и обладает большими возможностями развития, чем гаметофит, возникающий из споры.
Вполне естественно, что к интенсивному размножению более способны особи, у которых хорошо развита вегетативная сфера и ее функции. Такими особями у большинства групп растений являются спорофиты, образующие споры. Вот почему увеличение численности особей происходит бесполым путем — за счет образования огромного количества спор. Последние выполняют и функцию расселения. Споры отделяются от материнского спорофита, и заростки развиваются самостоятельно.
В силу редукции вегетативных функций заростка на нем может сформироваться только один зародыш спорофита. Это приводит к еще более глубокому разделению функций между спорофитом и гаметофитом. В жизненном цикле растения спорофит обеспечивает одну сторону размножения — увеличение численности особей, а гаметофит — другую — воспроизведение особей, подобных материнской (имеются в виду материнские особи спорофита). Так, в ходе эволюции растений бесполое и половое размножение стали только дополнять друг друга, и их закономерное чередование в едином цикле развития оказалось неизбежным.
Крайне ограниченные вегетативные функции заростка сводятся к питанию спорофита на самом раннем этапе его развития. С возникновением раздельнополых заростков эти функции сохраняются только у женского заростка. Поэтому разноспоровые растения и характеризуются резкими различиями в размерах спор и предельной редукцией мужского заростка, который фактически превратился в антеридий.
Новый, более высокий этап эволюции растительного мира — образование семян — влечет за собой существенные изменения в жизненном цикле высших растений. Макроспора утрачивает функцию расселения вида и поэтому уже не отделяется от материнского организма. Развивающийся из макроспоры женский заросток остается на материнском спорофите и крайне редуцируется. Только мужские заростки (в виде пылинок) по-прежнему покидают микроспорангии и переносятся на семяпочку (или рыльце), что и обеспечивает возможность оплодотворения яйцеклетки.
Если в цикле развития споровых растений бесполое размножение и половой процесс дополняют друг друга, то у семенных они становятся уже неотделимы, и на их основе возникает особый тип размножения — семенное.
3. Технологические и экологические формы воздействия человека на биосферу.
Источник