Размножение и распространение которых осуществляется посредством спор, причем споры образуются двумя путями – бесполым и половым. Споровыми растениями являются водоросли , грибы , лишайники и высшие споровые растения (папоротники , плауны , хвощи , мхи , некоторые ископаемые растения).
В процессе эволюции около 400 млн. лет назад от многоклеточных зеленых водорослей возникли риниофиты – первые высшие растения, размножающиеся спорами, которые дали начало всем современным высшим споровым и семенным растениям. Это вымершая группа растений.В жизненном цикле высших споровых растений, как и у некоторых водорослей, чередуются особи бесполового и полового поколений, которые размножаются, соответственно, бесполым и половым путем. В полном жизненном цикле, который обеспечивает непрерывность жизни организмов, происходит чередование гаметофита (полового) и спорофита (бесполого поколения). На спорофите образуются органы бесполого размножения, на гаметофите – полового.
Высшие споровые растения после выхода на сушу в ходе эволюции претерпевали метаморфозы в двух направлениях. Так сформировались две крупные эволюционные группы – гаплоидная и диплоидная. К первой ветви относятся мхи, у которых лучше развит гаметофит, а спорофит занимает подчиненное положение. К диплоидной ветви принадлежат папоротники, хвощи и плауны. У них гаметофит редуцирован, и выглядит как заросток.
Размножение
Из спор, которые формируют особи бесполого поколения, вырастают особи полового поколения. Они имеют специальные мужские и женские половые органы, в которых развиваются мужские и женские половые клетки (гаметы) – подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. Для оплодотворения сперматозоид должен попасть во внешнюю среду и оплодотворить яйцеклетку, которая находится внутри женского полового органа. Для перемещения сперматозоида необходима вода. Из оплодотворенной яйцеклетки образуется зародыш. Он прорастает и превращается в особь бесполого поколения, которая размножается спорами.
Грибы, лишайники и водоросли размножаются подвижными зооспорами, спорангиеспорами, неподвижными апланоспорами. Для этих растений характерно половое размножение ооспорами, зигоспорами, вегетативное размножение также посредством спор. Из спор появляется такое же растение, как материнское. Тогда как у высших споровых растений такое растение, как то, что сформировало споры, появляется после сложного процесса оплодотворения.
Спора представляет собой клетку с двойной оболочкой. Споры у определенного вида растений могут быть одинаковыми по размерам или разными. Микроспоры – мелкие, макроспоры – крупные. Микроспоры обычно дают начало мужским заросткам, а макроспоры – женским.
Высшие споровые растения распространены в разных климатических условиях, но большинство из них обитает на влажных участках суши, так как для полового размножения им нужна вода. Однако некоторые виды этих растений встречаются и в пустынях.
Размножение растений - это физиологический процесс воспроизведения себе
подобных организмов, обеспечивающий непрерывность существования вида и его
расселение в окружающей среде.
Благодаря размножению на Земле миллионы лет существует жизнь, хотя каждый
организм живет сравнительно недолго (несколько дней, месяцев, десятки или сотни
лет). В результате размножения увеличивается численность особей вида, растения
расселяются, занимают новые территории.
У растений выделяют три типа размножения: половое, бесполое и вегетативное. При
половом размножении новый организм появляется в результате слияния двух половых
клеток - гамет. Половой процесс характерен для всех растений - низших и высших -
и играет важную роль в эволюции. При бесполом размножении новый организм
развивается из спор. Бесполое размножение характерно для споровых растений, у
которых более или менее четко выражено чередование двух поколений - бесполого
(спорофит) и полового (гаметофит). Вегетативное размножение - размножение при
помощи отдельных частей организма: кусочков таллома или отдельных клеток у
низших растений, органов или их частей - у высших.
Наиболее древний способ - бесполое размножение.
Главный признак бесполого размножения - участие в нем одного организма
(особи), в то время как в половом размножении участвуют две особи. Существенная
особенность бесполого размножения - появление потомства с таким же набором
хромосом, как и у материнского организма (дочерний организм - копия
материнского).
Бесполое размножение у ряда растений (водоросли, мхи, папоротники)
осуществляется с помощью спор. Спора - это одна клетка, защищенная толстой
оболочкой от высыхания и механического повреждения. Споры формируются в
специальных образованиях - спорангиях. Будучи очень легкими, споры далеко
разносятся ветром. В благоприятных условиях споры прорастают и из них образуются
новые организмы. Обычно растения образуют огромное количество спор, но не из
всех развиваются новые растения. Многие споры попадают в неблагоприятные условия
и погибают.
В процессе эволюции около 400 млн. лет назад от многоклеточных зеленых
водорослей возникли риниофиты – первые высшие растения, размножающиеся спорами,
которые дали начало всем современным высшим споровым и семенным растениям. Это
вымершая группа растений.
В жизненном цикле высших споровых растений, как и у некоторых водорослей,
чередуются особи бесполового и полового поколений, которые размножаются,
соответственно, бесполым и половым путем. В полном жизненном цикле, который
обеспечивает непрерывность жизни организмов, происходит чередование гаметофита
(полового) и спорофита (бесполого поколения). На спорофите образуются органы
бесполого размножения, на гаметофите – полового.
Высшие споровые растения после выхода на сушу в ходе эволюции претерпевали
метаморфозы в двух направлениях. Так сформировались две крупные эволюционные
группы – гаплоидная и диплоидная. К первой ветви относятся мхи, у которых лучше
развит гаметофит, а спорофит занимает подчиненное положение. К диплоидной ветви
принадлежат папоротники, хвощи и плауны. У них гаметофит редуцирован, и выглядит
как заросток.
Из спор, которые формируют особи бесполого поколения, вырастают особи полового
поколения. Они имеют специальные мужские и женские половые органы, в которых
развиваются мужские и женские половые клетки (гаметы) – подвижные сперматозоиды
и неподвижные яйцеклетки. Для оплодотворения сперматозоид должен попасть во
внешнюю среду и оплодотворить яйцеклетку, которая находится внутри женского
полового органа. Для перемещения сперматозоида необходима вода. Из
оплодотворенной яйцеклетки образуется зародыш. Он прорастает и превращается в
особь бесполого поколения, которая размножается спорами.
Грибы, лишайники и водоросли размножаются подвижными зооспорами,
спорангиеспорами, неподвижными апланоспорами. Для этих растений характерно
половое размножение ооспорами, зигоспорами, вегетативное размножение также
посредством спор. Из спор появляется такое же растение, как материнское. Тогда
как у высших споровых растений такое растение, как то, что сформировало споры,
появляется после сложного процесса оплодотворения.
Спора представляет собой клетку с двойной оболочкой. Споры у определенного вида
растений могут быть одинаковыми по размерам или разными. Микроспоры – мелкие,
макроспоры – крупные. Микроспоры обычно дают начало мужским заросткам, а
макроспоры – женским.
Размножение спорами имеет большое биологическое значение – в результате мейоза происходит перекомбинация генетического материала, в спорах возникают новые комбинации аллелей генов, попадающие под контроль отбора; обычно у растений споры образуются в огромных количествах, что обеспечивает высокую интенсивность размножения. Благодаря малым размерам и легкости споры разносятся на большие расстояния, обеспечивая расселение растений; плотная оболочка споры служит надежной защитой от неблагоприятных условий среды.
Высшие споровые растения распространены в разных климатических условиях, но большинство из них обитает на влажных участках суши, так как для полового размножения им нужна вода. Однако некоторые виды этих растений встречаются и в пустынях.
Споры папоротника. Фото: pfly
В современном растительном покрове хвощи представлены одним родом хвощ (Eqisetum). Стебли у них бывают зеленые или двух типов – зеленые (фотосинтезирующие) и бесхлорофильные (спороносные). У некоторых хвощевидных формируются спорангиофоры, спорофиллы особого строения, которые образуют на стебле спороносные зоны, чередующиеся с обычными вегетативными листьями, или сидят на концах осей, образуя стробилы. Спорангии у хвощей располагаются на спорангиофорах, расположенных чаще всего в верхушечных стробилах. Спорангиофоры в виде шестиугольных щитков на ножках размещены на оси стробила мутовками. На внутренней стороне щитка располагаются 4-16 вытянутых вдоль ножки спорангиев. При созревании спор щитки подсыхают и раздвигаются, наружная стенка спорангия при подсыхании легко разрушается, и споры, имеющие элатеры, рассеваются ветром.
Хвощи равноспоровые растения, споры у них мелкие и многочисленные, часто снабжены элатерами. Одно- или обоеполый гаметофит (заросток) представлен очень маленьким, величиной в несколько миллиметров, зеленым растением. У хвоща полевого (Equisetum arvense) ранней весной на корневищах вырастают бледно-розовые спороносные побеги. На узлах этих побегов сидят мутовки листьев, а заканчиваются побеги спороносными колосками. У большинства других видов хвощей спороносные колоски образуются на верхушке ассимилирующих побегов. Развивающиеся из рассеивавшихся спор гаметофиты подушковидные и зеленые. Архегонии и антеридии погружены в ткань заростка. Оплодотворение осуществляется только при наличии воды на поверхности гаметофита. После оплодотворения образуется зигота и без периода покоя из нее вырастает новое бесполое поколение – спорофит.
Большинство папоротников относятся к равноспоровым растениям. Спорангии развиваются на обыкновенных зеленых листьях, на специальных спороносных частях листа или на специализированных листьях. Располагаются они одиночно или группами – сорусами. Сорусы расположены на нижней стороне листьев (спорофиллов). У многих папортников они состоят из выпуклого ложа (рецептакула), к которому с помощью ножек прикрепляются спорангии. Защиту развивающихся спорангиев обеспечивают покрывальца, или индузии, а также завернутый край пластинки листа, в их числе щитовник мужской, орляк обыкновенный, кочедыжник женский и т.д. Споры у них образуются в середине-конце летнего периода в спорангиях, которые сидят группами по 5-8 на нижней поверхности листа в сорусах. Внутри каждого спорангия в результате мейотического деления диплоидных материнских клеток спор образуются гаплоидные споры. При созревании спорангия с помощью специального приспособления в виде кольца споры рассеиваются с помощью тока воздуха. Из споры в благоприятных условиях развивается заросток (гаметофит), который у равноспоровых папортников гаметофит обитает на поверхности почвы и прикреплен к ней многочисленными ризоидами. Он обоеполый, зеленый, маленький, часто сердцевидной формы, быстро развивается и рано созревает. На нижней стороне заростка развиваются архегонии и антеридии. Оплодотворение протекает при наличии капельно-жидкой воды в дождливую погоду или при росе. Сперматозоиды имеют большое число жгутиков или имеет штопоровидную форму, активно двигаясь мужская гамета достигает яйцеклетки и сливается с ней. Движение сперматозоидов обусловлено реакцией хемотаксиса на яблочную кислоту, выделяемую клетками шейки архегония. Оплодотворение обычно перекрестное, поскольку антеридии созревают раньше архегониев. Зигота дает начало диплоидному зародышу, первое время который поглащает питательные вещества гаметофита, пока эту функцию не начнут выполнять собственные корни и листья спорофита. Гаметофит вскоре увядает и отмирает, а зародыш развивается в диплоидный спорофит.
У разноспоровых папортников (марсилиевых и сальвиниевых), водных по своей экологии растений, гаметофит сильно редуцирован и имеет микроскопические размеры. У основания подводных листьев сальвинии плавающей (Salvinia natana), типичного водного папортника, гроздями висят шаровидные замкнутые сорусы, в которых располагаются спорангии различного размера – в одних в небольшом числе крупные мегаспорангии, в других – многочисленные мелкие по размерам микроспорангии. Полного развития в них получают лишь одна мегаспора и обычно 64 микроспоры соответственно. Мега- и микросорусы со спорангиями зимуют на дне водоема. Весной в результате разрушения индузия соруса спорангии всплывают. Многочисленные антеридии прорастают, из них выходят сперматозоиды, а из мегаспоры развивается зеленый веерообразный заросток – женский гаметофит с архегониями. Обилие питательных веществ в мегаспоре создает благоприятные условия для развивающегося половогопоколения – гаметофита. Из образовавшейся в результате оплодотворения зиготы формируется зародыш, а из него – взрослое растение. Первое время зародыш сальвинии питается за счет заростка – женского гаметофита.
; 3) Папоротники .
Розмножение водорослей.
Способы размножения у водорослей очень разнообразны. Рассмотритм размножение одноклеточных водорослей на примере хламидомонады
. Летом, при благоприятных условиях, она быстро размножается с помощью двужгутиковых зооспор – бесполым размножением
. Из одной клетки образуется 4 споры. При разрыве оболочки материнской клетки они выплывают в воду.
Бесполое размножение хламидомонады.
(Анимация)
При похолодании, при пересыхании водоёмов у хламидомонады образуются двужгутиковые половые клетки – гаметы. Они сливаются попарно, образуя зиготу. Зигота покрывается плотной оболочкой и пережидает неблагоприятные (зимние) условия. Весной зигота два раза делится, и образуются 4 клетки – молодые особи выходят из материнской оболочки и начинают самостоятельное существование – это половое размножение
.
Половое размножение хламидомонады. (Анимация)
Размножение многоклеточных водорослей удобно рассмотреть на примере улотрикса . Улотрикс – нитчатая водоросль. Все его клетки, кроме бесцветной клиновидной клетки, нить которой прикрепляется к субстрату, похожи друг на друга. Клетки делятся, и нить улотрикса растёт. Хроматофор имеет вид незамкнутого кольца. Эта водоросль размножается бесполым путём с образованием 2–4 зооспор в благоприятных условиях и половым, с образованием гамет и зиготы в неблагоприятных условиях.
Многоклеточные водоросли могут размножаться и вегетативно - кусочками слоевища. Так нитчатая зелёная водоросль
Размножение мхов. Мхи размножаются бесполым и половым путём. При бесполом размножении возникает огромное количество мельчайших спор. Из проросшей споры образуется тонкая зелёная нить, похожая на разветвлённую нитчатую водоросль. На ней появляются почки, из которых вырастают мужские или женские побеги. Среди мхов есть как двудомные, так и однодомные растения: у одних видов мужские и женские побеги появляются на одном растении, у других видов – на разных. На мужских побегах развиваются мужские подвижные гаметы – сперматозоиды, а на женских – яйцеклетки. Оплодотворение может произойти только в воде, в которой передвигаются сперматозоиды.
При слиянии мужской и женской гамет (половое размножение) образуется зигота. Находится она на верхушке женского побега. Из зиготы вырастает коробочка на длинной ножке. Коробочка закрыта крышечкой и покрыта колпачком. В коробочке развиваются споры. Они очень мелкие и лёгкие, поэтому могут далеко разноситься даже при отсутствии ветра, при простом раскачивании коробочки на ножке. В одной коробочке может образоваться до 50 млн. спор. В сухую погоду колпачок и крышечка опадают и споры рассыпаются. Попав во влажную почву, споры прорастают. Цикл завершается. Произошло чередование двух поколений: из споры развились зелёные растения, на которых образовались гаметы, – это половое поколение, или гаметофит. Из зиготы образовалась коробочка на длинной ножке, в которой сформировались споры, – это бесполое поколение, или спорофит.
Размножение мхов. (Анимация)
Размножение папоротников.
Летом на нижней стороне листьев папоротника образуются буроватые бугорки. Это группы особых мешочков со спорами. В сухую погоду, когда споры созреют, мешочки растрескиваются, а споры разносятся ветром на большие расстояния. Упав на влажную почву, споры прорастают. Сначала образуется зелёная нить, которая разрастается в зелёную сердцевидную пластинку. Это – заросток
папоротника. На его нижней стороне вырастают ризоиды и развиваются половые органы с гаметами. В мужских органах формируются сперматозоиды, а в женских – яйцеклетки.
Под заростком обычно задерживается роса или дождевая вода. По воде сперматозоиды подплывают к яйцеклетке. Происходит оплодотворение и образуется зигота. Из зиготы развивается молодой папоротник. Таким образом, у папоротника происходит чередование поколений. Папоротник, образующий споры – это бесполое поколение, спорофит . Заросток папоротника – половое поколение, гаметофит .
У всех наземных растений, некоторых наиболее высокоорганизованных водорослей и у мохообразных наблюдается чередование поколений. Бесполое поколение спорофит (размножается спорами) сменяется поколением гаметофитом (размножается половыми клетками - гаметами). Из-за чередования поколений «дети» не похожи на родительское растение, а похожи на поколение, которое предшествовало родителю. Отличие в поколениях заключается в способе их размножения.
У растения, которое размножается бесполым путем, есть очень маленькие клетки для размножения - споры (рис. 1).
Рис. 1. Споры папоротника
Споры, которые возникли у бесполого поколения растения, разносятся ветром, попадая в благоприятную среду, из них вырастает новое растение, которое размножается половым путем - гаметами, половыми клетками. Когда половые клетки, женская и мужская, объединяются, образуется зигота, а из нее вырастает снова бесполое поколение (рис. 2).
Рис. 2. Образование зиготы двумя половыми клетками
Именно так происходит чередования поколений из спорофита в гаметофит, а затем снова в спорофит (рис. 3.)
Рис. 3. Схема чередования поколений
Это чередование поколений будет встречаться при изучении размножения мха, папоротника, сосны, одуванчика. Сосна и одуванчик не относятся к споровым растениям, но у них тоже есть споры.
У бесполого и полового размножения есть свои преимущества и недостатки. Преимущества бесполого размножения
Участвует только один родитель, не требуется искать еще одно растение другого пола.
Организм начинает развитие с больших размеров, а не из одной клетки. Например, срезав веточку растения, поставив ее в воду, она пустит корни, и после пересадки в почву будет уже целый новый организм, а не одна клетка.
Преимущество полового размножения
Разнообразие потомков. В одном потомке объединены признаки от двух родителей.
Сперматозоид, мужская половая клетка несет информацию от одного родителя, а яйцеклетка, женская половая клетка, - от другого (рис. 4).
Рис. 4. Мужская и женская половые клетки
В процессе оплодотворения образуется зигота, несущая информацию двух половых клеток (рис. 5).
Рис. 5. Зигота
В результате чередования поколений у растений преимущества обоих видов размножения разделены между двумя поколениями, в процессе эволюции этот процесс оказался очень эффективным.
Что такое доминирующее поколение
Рис. 6. Гаметофит кукушкиного льна
Рис. 7. Спорофит кукушкиного льна
У папоротников доминирующий вид - спорофит (рис. 8), а гаметофит очень маленький, с малой продолжительностью жизни (рис. 9).
Рис. 8. Спорофит папоротника
Рис. 9. Гаметофит папоротника
На уроке мы разобрались, как размножаются растения, что такое чередования поколений.
Список литературы
1. Био-ло-гия. Бак-те-рии, грибы, рас-те-ния. 6 кл.: учеб. для об-ще-об-ра-зо-ват. учре-жде-ний / В.В. Па-сеч-ник. - 14-е изд., сте-рео-тип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил.
2. Ти-хо-но-ва Е.Т., Ро-ма-но-ва Н.И. Био-ло-гия 6. - М.: Рус-ское слово.
3. Ис-а-е-ва Т.А., Ро-ма-но-ва Н.И. Био-ло-гия 6. - М.: Рус-ское слово.
1. Интернет-сайт myblog-bio.blogspot.ru ()
Домашнее задание
1. Что такое спорофит?
2. Что такое гаметофит?
3. Как называется клетка, несущая информацию от двух половых клеток, полученная в процессе оплодотворения?