Ключевые вопросы
Как происходят процессы митоза и мейоза при чередовании половой и бесполой фаз размножения растений?
Чем отличаются спорофитное и гаметофигное поколения водоросли Ulva (морской салат)?
К какому поколению - спорофитному или гаметофитному - относится лесной папоротник? Каким образом у него развивается следующее поколение?
Какие мужские и женские половые органы имеются в цветке?
Какие формы мужских и женских гаметофитных поколений существуют у цветковых растений?
Чем отличаются опыление и оплодотворение?
Каковы основные части зародыша цветковых растений?
Как изменяются питательные потребности у зародышей растений в процессе их развития?
Какую пользу растениям приносит способность их семян находиться в покоящемся состоянии?
Какие факторы способствуют их прорастанию?
Что такое меристемы? Где располагаются меристемные ткани у развивающихся растений?
Преимущества полового размножения так же существенны для растений, как и для животных, но, поскольку высшие растения стационарны, у них выработались иные способы объединения двух гамет для формирования нового организма.
После оплодотворения начинается развитие зародыша растения.
В течение очень короткого времени оплодотворенная яйцеклетка развива-естся в полностью сформированное растение.
3.1. У большинства растений половое и бесполое размножение попеременно сменяют друг друга
Цикл размножения почти всех видов растений включает половую и бесполую фазы. Обычно объединение двух гамет приводит к формированию диплоидной клетки - зиготы , которая развивается в диплоидное растение бесполого спорофитного поколения. Спорофитным растение называют потому, что в результате мейотического деления оно образует гаплоидные споры. В свою очередь, из каждой споры развивается гаплоидное растение полового гаметофитного поколения, которое образует гаплоидные гаметы. Цикл размножения повторяется снова после соединения двух гамет, образования зиготы и восстановления диплоидного набора хромосом. Споры никогда не объединяются друг с другом, каждая спора независимо делится митотически и развивается в целое растение.
Относительно простым примером чередования поколений является широко распространенная водоросль Ulva, или морской салат. (Водоросли включают в себя ряд простейших форм растений. Их размеры колеблются от единичных микроскопических клеток до многоклеточных образований со стеблями длиной около 75 футов, или 23 м.) Ulva растет в мелководных участках моря и имеет тонкие, почти прозрачные, зеленые листья.
Некоторые из этих растений являются диплоидными спорофитами, другие - гаплоидными гаметофитами.
В определенное время года некоторые клетки диплоидных спорофитов делятся и проходят мейоз внутри старых клеточных оболочек. Образовавшиеся гаплоидные споры разрывают окружающую их оболочку и распространяются в воде с помощью имеющихся у них четырех жгутиков (рис. 3-1). Подвижные споры выглядят одинаковыми и не проявляют тенденции к слиянию друг с другом.
Если спора, опускаясь на дно, попадает на благоприятную почву, из нее развивается водоросль гаметофитного поколения, идентичная исходному спорофиту. Однако в ядрах клеток этого нового растения содержится гаплоидный набор хромосом. Со временем гаплоидные растения образуют изогаметы, каждая из которых имеет только два жгутика.
Если изогаметы двух разных растений объединяются, формируется зигота, которая может развиться в диплоидный спорофит.
3.2. У наземных растений чередование поколений более сложное, так как перемещение спор и гамет в воздухе более затруднено, чем в воде
Нецветущие растения, например лесные папоротники, являются диплоидными спорофитами. Споры образуются в результате мейоза в коричневых спорангиях на внутренних сторонах листьев папоротника. После того как созревшие споры падают на землю, они развиваются в маленькие, плоские, серцевидные гаметофиты (рис. 3-2). Гаметы образуются в специализированных структурах на нижней поверхности этих миниатюрных растений. Один тип гамет представляет собой маленькие подвижные микрогаметы (сперматозоиды). Другой - крупные неподвижные макрогаметы (яйцеклетки). У папоротников яйцеклетки и сперматозоиды образуются в одних и тех же гаметофитах.
Когда происходит высвобождение сперматозоидов (во время дождливого периода), они передвигаются в воде, окружающей гаметофит. В свою очередь яйцеклетки образуют специфическое вещество, которое способствует передвижению сперматозоида к яйцеклетке и их слиянию. Образовавшиеся зиготы растут и разрушают гаметофит. Вновь сформированное растение является спорофитом.
3.3. У высших растений органы размножения находятся в цветках
Наземные растения часто подвержены воздействиям жары, холода, дождей, засухи, и, хотя взросльщ растения могут адаптироваться к таким условиям, большинство зигот не способно выжить. Поэтому у многих растений зиготы содержатся в тканях взрослого растения, которое их защищает. В этих условиях образуется меньшее количество гамет и зигот, однако каждая из них имеет больше шансов выжить.
Такими специализированными структурами, которые обеспечивают сохранность зародышей, являются цветки. Типичный цветок содержит все необходимые компоненты для полового размножения (рис. 3-3).
Дополнительными частями цветка являются чашелистики , защищающие бутон во время его формирования, и лепестки , которые придают цветку особую привлекательность. Основными структурами размножения в цветке являются мужские тычинки , состоящие из тычиночных нитей, на концах которых расположены пыльники, и женский пестик, имеющий рыльце, столбики завязь.
Развитие микрогамет происходит в пыльниках. Макрогаметы формируются в завязи, где происходит оплодотворение и развитие зиготы.
У одних растений происходит самоопыление, т. е. микрогаметы из пыльника могут оплодотворять макрогаметы в завязи того же цветка. У других самоопылению препятствуют определенные физиологические барьеры. Властности, формирование микро- и макрогамет в период цветения происходит в различное время. У большой группы растений самоопыление невозможно, поскольку мужские b женские цветки образуются на разных растениях. У некоторых растений, размножающихся только вегетативно, развиваются стерильные цветы.
Независимо от того, происходит самоопыление или нет, гаметофитное поколение у цветущих растений представляет собой не отдельное растение, а часть цветка. Действительно, мужской гаметофит является пыльцевым зерном , а женский гаметофит - зародышевым мешком . Внутри пыльника каждая диплоидная пыльцевая материнская клетка, делясь мейотически, образует четыре гаплоидные пыльцевые клетки, или микроспоры . Таким образом формируется мужское гаметофитное поколение. Стенки пыльцевых клеток становятся тоньше, а митотически делящееся ядро образует зрелое пыльцевое семя с двумя ядрами. Когда пыльник созревает и открывается, происходит высвобождение семян, которые переносятся на другие цветки ветром, насекомыми или другим способом.
Женский гаметофит развивается в завязи растения и полностью обособлен от окружающей среды. В завязи обычно имеется несколько центров роста, где развиваются семяпочки . В дальнейшем в этих структурах произойдет образование ткани женского гаметофита. В центре семяпочки материнская клетка - макроспора - делится мейотически и образует четыре гаплоидных макроспоры. Выживает только одна из четырех макроспор, которая делится митозом и образует зародышевый мешок с восемью ядрами (рис. 3-4, Б). Цитоплазма зародышевого мешка распределяется между шестью ядрами, образуя структуры, подобные клеткам. Одна из этих новых клеток становится яйцеклеткой, которая располагается у одного из полюсов зародышевого мешка, вблизи отверстия в семяпочке, называемого микропиле . Клетки семяпочки, окружающие зародышевый мешок, формируют защитные оболочки, или интегументы . В отличие от мужских пыльцевых зерен зародышевый мешок неподвижен.
3.4. Опыление, перенос пыльцевых зерен от пыльника на рыльце пестика предшествует оплодотворению, в результате которого происходит объединение ядер яйцеклетки и сперматозоида
Вскоре после того, как пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, одно из двух ядер в пыльце делится и образует два ядра мужской половой клетки .
У пыльцевого зерна формируется труйса, которая растет внутрь пестика по направлению к семяпочке. Два ядра мужской половой клетки продвигаются по мере роста трубки. Этот процесс занимает от нескольких часов до нескольких дней, хотя у некоторых растений длится несколько месяцев (рис. 3-4, А).
Пыльцевая трубка входит в зародышевый мешок через микропиле семяпочки. При этом конец трубки разрывается и оба ядра мужской половой клетки попадают внутрь. Одно ядро сперматозоида сливается с поЯйрными ядрами семяпочки и формирует эндосперм, т.е. ткань, обеспечивающую питание зародыша. Эта ткань образуется в результате слияния трех ядер и поэтому содержит в три раза и более увеличенный гаплоидный набор хромосом. Другое ядро сперматозоида проникает в яйцеклетку и, объединяясь с ее ядром, образует диплоидную зиготу.
3.5. После оплодотворения начинается рост зародыша растения
Одно из отличительных свойств растений - их способность развиваться без помощи активно подвижных клеток. Увеличение массы клеток и морфогенез (становление формы растения) происходит исключительно за счет деления клеток. Становление же формы эмбрионального растения обусловлено неодинаковой скоростью деления клеток в отдельных участках зародыша и различиями в плоскости делений, которые по-разному ориентируют клетки относительно поверхности растения. (Рост зрелых растений также зависит от клеточных делений, которые в основном происходят в недифференцированных тканях, называемых меристемами . Поэтому они обычно считаются зонами, где происходит развитие эмбрионов.)
Сразу после оплодотворения ядра эндосперма начинают быстро делиться и образуют большое количество ядер внутри зародышевого мешка. Затем между ними возникают клеточные мембраны. Сформированные таким путем клетки эндосперма содержат большую часть цитоплазмы зародышевого мешка. Эндосперм является тканью, обеспечивающей питание эмбриона. Часто она представляет собой жидкость, например молоко кокосового ореха. После того как формирование эндосперма завершено, начинает делиться зигота. Образуются две структуры - собственно эмбрион (рис, 3-4, В-3) и подвесок (рис. 3-4, Д), который продвигает зародыш в эндосперм. Зародыш быстро развивается, и вскоре образуются клетки, которые в дальнейшем формируют главный стебель, или ось нового растения. На одном конце этой будущей оси находится зародышевый росток, или эпикотиль , на другом - зародышевый корень, первичный корешок . Первые эмбриональные листки, или семядоли (рис. 3-4, E), будут поглощать питательные вещества эндосперма и передавать их непосредственно в зародыш. Тем временем изменяются состав и строение наружных оболочек семяпочки. Она уплотняется и сохраняет зародыш до тех пор, пока он не прорастет и не образует молодое растение, или побег .
3.6. По мере развития эмбрионов растений их питательные потребности уменьшаются
Когда-то удавалось выращивать только относительно зрелые зародыши растений, поскольку культивирование ранних зародышей требует более сложной питательной среды. Позднее было обнаружено, что растворы, содержащие кокосовое молоко, способствуют развитию ранних зародышей, поскольку кокосовое молоко представляет собой жидкий эндосперм, в котором присутствуют растительные гормоны и органические вещества, необходимые зародышам. После того как эти гормоны были определены и очищены, появилась возможность выращивать очень ранние зародыши на полностью искусственных средах.
Эти эксперименты показывают, что способность к синтезу у ранних эмбрионов растений крайне ограничена и поэтому они зависят от наличия в окружающей среде как сложных, так и простых веществ. По мере развития зародышей увеличивается их способность синтезировать различные вещества, и в конечном счете они могут полностью удовлетворять свои потребности в сложных веществах, синтезируя их из простых.
3.7. Семена со зрелыми зародышами часто находятся в состоянии покоя
Зародыш, находящийся внутри семени, обычно способен выживать в таких условиях, в которых родительское растение погибает. Поэтому многие растения используют семена не только для размножения, но и для преодоления неблагоприятных условий окружающей среды. Некоторые семена могут находиться в состоянии покоя многие годы и сохранять способность к прорастанию. Так когда были высажены семена лотоса, имеющие возраст около 1000 лет, они проросли и развились в зрелые растения.
Состояние покоя предотвращает прорастание растений в неблагоприятное время. В зоне умеренного климата семена, созревшие в конце лета, падают на землю рядом с родительским растением и сохраняются в состоянии покоя. Они не прорастают до тех пор, пока не пройдет холодный период. Таким образом исключается прорастение семян осенью или во время короткой оттепели, которая, сменившись морозом, может погубить их.
Некоторые растения пустынь имеют очень короткий жизненный цикл и буйно растут только во время дождливого сезона. Семена этих растений не прорастают до тех пор, пока не наступит сезон дождей и не выпадет определенное количество осадков. После того как в почве накопится достаточное количество влаги, новое растение созревает и образует семена следующего поколения. Потребность семян во влаге регулируется растворимым веществом (ингибитором), от которого зависят сроки их прорастания. Только после того, как выпадет достаточное количество осадков, которые растворят и смоют этот ингибитор, может начаться прорастание.
3.8. После периода покоя семена прорастают, и у зародыша растения начинает развиваться корень
Прорастание семян включает в себя развитие корня, стебля (или ствола) и листьев. Однажды начавшись, развитие этих частей продолжается в течение всей жизни растения и может прерываться только на время сезонных периодов покоя. Каждый сезон у растения появляются новые стебли, листья и корни. У древесных пород растений увеличивается диаметр ствола. Вероятно, такой постоянный рост и развитие часто включают в себя те же процессы, которые происходят в зародыше.
Корни развиваются первыми. Для нормального развития молодого растения необходимо, чтобы корень пророс в почву, откуда он может извлекать воду и минеральные вещества. На кончике корня находятся молодые клетки, а ближе к основанию располагаются более старые (рис. 3-5). Корневой чехлик , расположенный на самом кончике корня, защищает более организованный и чувствительный участок корня от действия частиц почвы. Выше чехлика находится зона клеточного деления, корневая меристема , где формируются практически все новые клетки растущего корня. Хотя она является единственной зоной высокой митотической активности, наиболее заметный рост корня осуществляется не здесь. Сразу после деления клетки корневой меристемы приобретают кубическую форму, и, только когда последующие деления отодвинут их от кончика корня, начинается элонгация клеток, которая приводит к его удлинению. Элонгация клеток и поглощение воды обеспечивают продвижение корня в почве.
Над зоной элонгации находится зона созревания, где клетки дифференцируются (рис. 3-5). Здесь проявляется дифференциальная активность генов, т. е. в процессе дифференцировки клетки используют только часть своей генетической информации. После того как клетки дифференцируются, они сохраняют свою специфичность в нормальных условиях в течение всей жизни растения.
Хотя корень взрослого растения состоит из дифференцированных клеток, меристема на кончике корня (апикальная меристема) сохраняет такой же эмбриональный характер, как и в прорастающем семени. Некоторые кольцевые слои клеток внутри зрелого корня также сохраняют меристематическую активность. Такой кольцевой слой называют камбием . Обычно существует пробковый камбий , образующий корневую кору, и сосудистый камбий , который постоянно увеличивает количество клеток в проводящей ткани. Таким образом корень может постоянно расти в длину и утолщаться.
3.9. Развитие проростка, как и развитие корня, происходит в апикальной меристеме
По мере роста верхней части развивающегося проростка формируются ткани стебля и листьев (рис. 3-5). Эту зону принято считать организующим центром растения. Основная организующая активная зона развивающегося проростка
находится в куполообразном выступе на самой верхушке и называется промеристемой . Типы клеток, составляющие промеристему, отличаются у разных групп растений.
Так же, как и у корней, в проростке различают ряд других зон роста, называемых камбиальными (рис. 3-6). В стволе деревьев и кустарников непосредственно под корой располагается пробковый камбий, из которого образуется кора. Глубже находится второй меристематический цилиндр, или сосудистый камбий. Обычно плоскость делеййй этих камбиальных клеток параллельна наружной поверхности ствола. Дочерние клетки, лежащие внутри кольца сосудистого камбия, образуют ткани ксилемы , по которым вода от корней перемещается вверх. Ежегодные приросты тканей ксилемы имеют кольцевую форму и увеличивают толщину ствола дерева. В зонах с умеренным климатом, где температура и количество осадков подвержены сезонным изменениям, годичные периоды роста отличаются друг от друга. На поперечном срезе ствола дерева ткани ксилемы располагаются в виде годичных колец . Дочерние клетки, лежащие снаружи сосудистого камбия, формируют ткань флоэмы, по которой перемещаются жидкости, в основном сок. Скорость клеточных делений в камбии зависит от температуры и влажности.
Способы размножения растений. Способность к размножению, как вы помните, является одним из основных свойств живых организмов. Размножение обеспечивает рост численности организмов и, таким образом, поддержание жизни на Земле.
Семенные растения могут размножаться половым и вегетативным способами. Половое размножение цветковых растений связано с образованием половых клеток в тычинках и пестиках цветка. Так, в пыльниках созревают пыльцевые зерна, внутри которых формируются мужские половые клетки – спермии. Женские половые клетки – яйцеклетки – образуются в семязачатках. После опыления и оплодотворения образуется зигота, из которой развивается зародыш. Благодаря половому размножению потомки несколько отличаются от родительских особей. Возникающая таким образом при половом размножении изменчивость облегчает приспособление потомков к разнообразным изменениям окружающей среды.
Вегетативное размножение происходит в результате отделения от материнского организма многоклеточных частей, из которых впоследствии развиваются новые особи. В его основе лежит явление регенерации. Регенерация (от лат. регенерацио – возрождение, восстановление) – это способность восстанавливать целостный организм из его части за счет деления и дальнейшей специализации клеток.
Вегетативно размножаться способно большинство цветковых растений. С помощью разных вегетативных органов или их видоизменений (например, клубней, корневищ, луковиц, усов, выводковых почек).
Вегетативное размножение наблюдается в природе повсеместно – в лесах, водоемах, на лугах, его можно увидеть и на приусадебных участках. Так, корневищами размножаются многолетние травы (например, пырей, ландыш, мята, осот). Луковицами – многие дикорастущие виды: подснежники, лилии, тюльпаны, нарциссы. Некоторые виды растений размножаются стеблевыми (картофель, топинамбур) или корневыми (георгины, чистяк) клубнями. Надземными ползучими побегами – усами – размножаются лапчатка и земляника. Выводковыми почками, способными отделяться от материнского растения и давать начало новой особи, размножаются росянка, каланхоэ и другие. Многие растения размножаются стеблевыми (тополь, ольха) или корневыми (вишня, слива, малина) отпрысками, которые развиваются из дополнительных почек.
Вегетативное размножение широко используют при выращивании сельскохозяйственных культур, в садах, парках. Оно позволяет быстро увеличивать численность культурных растений. Клубнику, картофель, лук, тюльпаны и многие другие виды искусственно размножают преимущественно свойственными им видоизменениями вегетативных органов.
Часто растения размножают черенками- частями вегетативного органа (корня, побега) с несколькими почками. Стеблевые черенки – это части побега с узлами, междоузлиями и почками.
В садоводстве нередко используют и корневые черенки. Их нарезают из боковых корней длиной до 20 см, на которых образуются дополнительные почки (малина, слива). Некоторые растения (бегонию, сенполию) размножают с помощью листовых черенков. Для этого отдельные листья помещают в воду или высаживают во влажный песок. Со временем на них развиваются дополнительные почки и корни. В декоративном растениеводстве используют также прием деления кустов (например, флоксы, примулы, маргаритки): каждый куст делят на части, имеющие собственные корни и побеги, и высаживают их в новые места.
Прививка. В растениеводстве широко используют и прививку – особый способ искусственного объединения частей разных растений, то есть приживление части вегетативного органа одного растения к другому. Растение, к которому приживляют часть другого, называют подвоем, а растение, которое прививают – привоем.
Прививку часто проводят для того, чтобы усилить определенные качества растения. Например, морозоустойчивость южных сортов плодовых культур повышают, прививая к морозоустойчивой дикой форме этого растения, или дичку. Дичок – особь определенного вида деревянистого растения, произрастающего в природе или выращенного из семени. Таким образом, удается соединить высокие вкусовые качества плодов южного привоя с морозоустойчивостью подвоя. В результате прививки привой и подвой в основном сохраняют свои наследственные свойства, но они могут определенным образом изменяться под влиянием друг друга. Кроме того, в результате такого взаимодействия могут проявляться новые полезные свойства искусственно созданного организма.
Известно много различных способов прививки.
Окулировка – прививка привоя, представляющего собой почку с тонким слоем древесины (так называемый глазок). На подвое делают Т-образный надрез коры, куда и вставляют глазок. Края коры свертывают, прижимают к привою, обмазывают садовым варом и обвязывают.
Способ прививки, при котором срезанный наискось привой соединяют с таким же образом срезанным подвоем, называют копулировкой. Его используют в том случае, когда привой и подвой одинаковой толщины. Косые срезы позволяют увеличить поверхность их контакта, что ускоряет процесс срастания.
Если же подвой значительно толще привоя, применяют прививку в расщеп. При этом подвой расщепляют и в образовавшуюся щель вставляют черенок привоя, конец которого срезают в форме клина. Место прививки замазывают садовым варом и обвязывают.
Прививку под кору проводят весной, когда у растений усиливается активность камбия. Кору в это время легко отделить от древесины. На подвое делают горизонтальный срез. Затем кору надрезают в вертикальном направлении вниз от среза и осторожно отгибают ее край. В качестве привоя берут черенок с 2-4 междоузлиями. С нижнего конца делают конусовидный срез и вставляют привой под кору подвоя так, чтобы его выпуклая сторона была направлена наружу. При этом отогнутые концы коры хорошо прижимают и место прививки обвязывают.
Чем быстрее срастаются привой и подвой, тем лучше результаты прививки. Если ткани привоя и подвоя совпадают, особенно камбий проводящих пучков, срастание происходит очень быстро и прививка бывает успешной.
Биологическое значение вегетативного размножения. В результате вегетативного размножения из материнского организма образуются дочерние особи, схожие с ним по наследственным признакам. Это обеспечивает быстрый рост численности вида и его расселение, что особенно важно для видов с коротким периодом жизни и в тех случаях, когда половое размножение невозможно (например, если определенные особи произрастают отдельно от других растений своего вида).
Вегетативное размножение культурных растений имеет большое практическое значение.
Во-первых, благодаря ему человек может получать значительное количество посадочного материала (вспомните, например, сколько клубней может образоваться у одного растения картофеля).
Во-вторых, благодаря вегетативному размножению у потомков сохраняются наследственные свойства материнской особи, то есть они являются ее копией. Как вы уже знаете, в результате перекрестного опыления потомки часть наследственного материала получают от одной из родительских особей, а часть – от другой. Поэтому по своим наследственным свойствам они несколько отличаются от исходных форм.
Листаем страницы биологии:
Прорастание семянРост и развитие растений
Раздражимость и движения растений
Половое размножение растений.
Размножение покрытосеменных растений происходит через цветок.
Цветок растения – это репродуктивный орган полового размножения цветковых растений.
Главные части цветка – это пестик и тычинка.
Пестик содержит женские гаметы – яйцеклетки. Женские яйцеклетки развиваются внутри зародышевого мешка, который находится в семязачатке. Семязачаток расположен в завязи.
Тычинка - это мужская часть цветка, в которой находятся мужские половые клетки – спермии. Спермии развиваются из пыльцевых зёрен, которые состоят из двух клеток. Прорастая, одна клетка образует пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка дорастает до семязачатка и через пыльцевход проникает внутрь зародышевого мешка. Около пыльцевхода образуется яйцеклетка. На конце пыльцевой трубки один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу – будущий зародыш. Второй спермий сливается с ядром центральной клетки, образуя эндосперм. Пыльцевое зерно и зародышевый мешок образуются из спор с одинаковым набором хромосом. Ядро споры трижды делится митозом. Из восьми ядер два ядра сливаются в центре, образуя ядро с двойным набором хромосом. Этот процесс называется двойным оплодотворением, которое бывает только у цветковых растений.
Пыльцевое зерно с помощью ветра или насекомых попадает на рыльце пестика. После того,
как пыльца попала на рыльце пестика, она прорастает. Это необходимо для оплодотворения.
У цветковых растений процессу оплодотворения предшествует опыление.
Опыление – перенос пыльцы из пыльника тычинок на рыльце пестика. Попав на рыльце пестика пыльцевое зерно начинает прорастать. Из клетки развивается длинная пыльцевая трубка, которая дорастает по тканям столбика до завязи и до семязачатка. Образуется два спермия. Пыльцевая трубка входит через пыльцевход, а её ядро разрушается. Кончик трубки разрывается, и два спермия проникают в зародышевый мешок. После этого один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку. В результате образуется зигота, из которой развивается зародыш семени.
Второй спермий образует еще одну клетку, из которой развивается питательная ткань – эндосперм. Его питательные вещества необходимы для развития зародыша. Таким образом, из цветка развивается плод с семенами.
Если пыльца попадает со своей тычинки на свой же пестик, то это будет называться самоопылением, если с цветка на цветок, то это будет перекрестное опыление.
Существует следующие способы опыления: насекомыми, ветром, животным, человеком.
Способы полового размножения у водорослей очень разнообразны.
Одна из разновидностей одноклеточных зеленых водорослей – хламидомонада размножается в неблагоприятных условиях половым путем.
Хламидомонада имеет грушевидную форму тела. На переднем конце находятся два жгутика, при помощи которых водоросль может двигаться. Тело хламидомонады покрыто оболочкой, под которой находится цитоплазма с расположенным в ней ядром, и вакуоль, в которой содержится клеточный сок. Водоросль свободно двигается и выбирает, благодаря светочувствительному глазку, благоприятное для нее место. Наиболее благоприятным для нее является наличие яркого света.
При половом размножении хламидомонады под оболочкой материнской клетки развивается от 32 до 64 половых клеток мелких двужгутиковых гамет, имеющие одинарный набор хромосом.
Прорвав оболочку, гаметы хламидомонады выходят наружу, активно двигаясь в поисках других гамет. Гаметы различных клеток соединяются попарно, образуя зиготу, которая имеет двойной набор хромосом. Зигота покрывается толстой оболочкой, чтобы пережить зиму.
С наступлением тепла зигота путем мейоза делится, образуя четыре клетки, из которых образуются новые хламидомонады. Они начинают вести самостоятельный образ жизни.
Многоклеточные водоросли – спирогиры также размножаются половым путем. Спирогира – это скопления тины на пресных водоемах с медленно текущей либо стоячей водой. Спирогира ведет неприкрепленный образ жизни и передвигается за счет течений.
Тело спирогиры состоит из неветвящейся длинной нити, состоящей из одного ряда одинаковых клеток. Клетки имеют вытянутую форму. Оболочкой каждой клетки является целлюлозная клеточная стенка, покрытая снаружи слизью Большой объем клетки спирогиры занимает вакуоль с клеточным соком. В центре вакуоли находится ядро. Растет спирогира за счет деления клеток всего тела.
Во время размножения спирогиры половым способом в ходе слияния двух клеток разных нитей спирогиры образуется зигота.
Зигота образует толстую оболочку и превращается в зигоспору, которая способна пережить зимний период.
Весной после мейотического деления из зигоспоры с помощью деления образуются четыре споры, из которых одна прорастает в новую нить спирогиры, а остальные погибают.
Благодаря размножению растения способны воспроизводить себе подобных, которое обеспечивает существование вида в пространстве и времени. В случае утраты этой способности вид обречен на вымирание.
Вы уже знаете из курса естествознания, для растений характерны два способа размножения: бесполое и половое.
При бесполом размножении новый организм развивается из одной или нескольких (иногда многих) клеток материнского организма. Бесполое размножение у растений делится на вегетативное и споров.
Размножение спорами. При этом способе бесполого размножения на материнском растении образуются специальные клетки или группы клеток, покрытые защитной оболочкой - споры. Созревшие споры разносятся ветром, водой, животными. В водных растений (водорослей) споры имеют жгутики, активно двигаются. Такие споры называют зооспорами. При наличии благоприятных условий из споры развивается новое растение.
Во вегетативным размножением понимают тип бесполого размножения, при котором из вегетативных органов материнского организма (или их видоизменений) образуются новые особи.
Естественное вегетативное размножение. В природе растения вегетативно размножаются отводками, выводковыми почками, корневыми отпрысками, корневищами, клубнями, луковицами и т.д. (рис. 41). Размножение растений с помощью выводковых почек характерно для мхов, папоротников и других растений, которые растут во влажных местах. Например, у мхов-печеночников выводковые почки формируются в специальных бокаловидных образованиях-корзинах. Попав на влажную почву, выводковые почки прорастают и образуют новые растения. Своеобразное приспособление к вегетативному размножению имеет растение мятлик бульбистий. У него в основе нижних междоузлий и в соцветиях развиваются маленькие выводковые почки, с помощью которых мятлик размножается. Такие же почки, видоизмененные в луковички, образуются и в ножнах листьев лилий.
Некоторые растения размножаются корневыми отпрысками. Корневые ростки развиваются из придаточных почек, которые закладываются на корню. Таким способом размножаются шиповник, белая акация, ежевика, хрен.
Вегетативно растения размножаются также с помощью побегов. Они могут быть наземными или подземными. Усы-наземные ползучие побеги - стелясь по земле, образуют в узлах придаточные корни и вертикальные побеги, покрытые листьями (рис. 41). Такой способ размножения присущ земляники, костяники, лапчатки ползучем.
Среди подземных побегов, с помощью которых растения размножаются вегетативно, являются корневища, клубни, луковицы (рис. 41). Корневищами размножаются травянистые многолетние растения (пырей, валериана). Реже корневищами размножаются кусты (облепиха). Клубни также органами вегетативного размножения. Клубни развиваются в почве. К растениям, которые размножаются клубнями, относятся картофель, топинамбур. У лука, тюльпана, лилии, нарцисса органом вегетативного размножения является луковица.
Искусственное вегетативное размножение. В практике сельскохозяйственного производства и декоративного садоводства человек применяет различные способы вегетативного размножения. Рассмотрим некоторые из них.
Большинство растений можно размножать черенкованием, т.е. частями корня, стебля, листа.
По характеру формирования черенки бывают зимние и летние. Например, вегетативное размножение розы, бузины, винограда, смородины, крыжовника и других растений в основном проводят зимними черенками (листья) бегонии, глоксинии-летними.
Стеблевыми черенками (летний побег из листьями) размножают смородину, виноград. Для этого готовят однолетние одревесневшие черенки длиной 25-30 см и сажают в подготовленную почву. Черенки располагают наклонно к горизонту в направлении на юг.
Листовыми черенками размножают те растения, которые на листьях могут формировать и придаточные корни и побеги (бегония королевская, фиалка узамбарская, сансевьера). Для размножения листовыми черенками можно брать как целые листья, так и их части.
Корневыми черенками размножают малину, сливу, вишню, айву и другие плодовые растения. Черенки 1-3-летних растений длиной 5-15 см высаживают в грунт весной.
Нередко растения размножаются отводками. Для этого нижние ветви материнского растения пригибают и прикрывают их влажной землей. После укоренения растения ее отделяют и пересаживают на постоянное место. Отводками можно размножать виноград, крыжовник, смородину, калину и другие растения.
Прививка - один из способов вегетативного размножения растений, широко применяют в садоводстве. Это пересадки частей одного растения на другое с последующим сращиванием их между собой. Растение, из которой берут черенок, называют привоем, а растение, к которой прививают, - подвоем. Подвой имеет собственный корень, на нем и развивается привитая растение.
Существует около 100 способов прививки. Среди них различают: прививки путем сближения, прививки живьем и окулировки.
Прививки путем сближения необходимо подвой и привой росли рядом. Эту операцию проводят в период активного сокодвижения. В местах соприкосновения ветвей, отобранных для прививки, снимают участки коры с небольшим количеством древесины одинакового размера как на привое, так и на подвое. Обнаженные участки привоя и подвоя соединяют между собой и накладывают повязку. После их срастания привой отделяют от материнского растения. Почка, которая будет развиваться с привоя, полностью переходит на корневое питание подвоя.
Прививки живьем. Чтобы провести такую прививку, готовят черенки из однолетних побегов, на каждом из которых должно быть не менее 2-3 почек. Способы прививки живьем разнообразны. Если толщина привоя и подвоя одинакова, то их взращивают копулюванням. При таком способе на привое и подвое делают косые срезы острым ножом. Зону копулювання крепко обвязывают, а щели замазывают садовым варом.
Окулировка составляет 90-95% всех видов прививки (рис. 42). Оно заключается в том, что привоем при этом является не черенок, а почка части древесины. С пересаженной почки будет развиваться новый побег. Окулируют преимущественно на дичках, которые имеют хорошо развитую корневую систему, но это можно делать и на культурных подвоях.