Цикл развития папоротника: схема, определение, таблица и описание

Разнообразие гаметофитов высших растений

У высших растений всегда наблюдается правильное чередование двух многоклеточных поколений — спорофита и гаметофита.
У цветковых растений мужские гаметофиты столь малы, что помещаются внутри оболочки пыльцевого зерна и состоят всего лишь из нескольких клеток. Женский гаметофит цветковых (зародышевый мешок) помещается внутри семяпочки и состоит в наиболее распространённом случае (в случае так называемого нормального моноспорического женского гаметофита) из 7 клеток (содержит 8 — либо 7 после слияния двух ядер в центральной клетке и образования вторичного ядра). У папоротников, хвощей и плаунов гаметофит представляет собой небольшое, но самостоятельное растение, иногда называемое заростком. Заростки папоротников и хвощей фотосинтезирующие, однолетние. Заростки плаунов живут под землей, развиваются в течение многих лет и питаются за счет симбиоза с грибами.

У мхов гаметофит при своих небольших размерах явно доминирует над спорофитом.

Гаметы у высших растений всегда образуются в результате митоза (что принципиально отличает их от гамет животных), поскольку тело гаметофита также построено из гаплоидных клеток. Поэтому фазу гаметофита ещё называют гаметофазой, или гаплофазой. Следует отметить, что на одном гаметофите одновременно могут развиваться как мужские половые органы, так и женские. Такой гаметофит называют однодомным (обоеполым). В других случаях гаметофиты растений, относящихся к одному и тому же виду, формируют либо только мужские органы, либо только женские. Такие гаметофиты называют двудомными (раздельнополыми — мужскими и женскими). Раздельнополые гаметофиты свойственны всем семенным растениям, у которых мужские гаметофиты развиваются из микроспор, образующихся в пыльниках, а женские — из мегаспор, образующихся в семяпочках.

Разнообразие гаметофитов высших растений

У высших растений всегда наблюдается правильное чередование двух многоклеточных поколений — спорофита и гаметофита.
У цветковых растений мужские гаметофиты столь малы, что помещаются внутри оболочки пыльцевого зерна и состоят всего лишь из нескольких клеток. Женский гаметофит цветковых (зародышевый мешок) помещается внутри семяпочки и состоит в наиболее распространённом случае (в случае так называемого нормального моноспорического женского гаметофита) из 7 клеток (содержит 8 — либо 7 после слияния двух ядер в центральной клетке и образования вторичного ядра). У папоротников, хвощей и плаунов гаметофит представляет собой небольшое, но самостоятельное растение, иногда называемое заростком. Заростки папоротников и хвощей фотосинтезирующие, однолетние. Заростки плаунов живут под землей, развиваются в течение многих лет и питаются за счет симбиоза с грибами.

У мхов гаметофит при своих небольших размерах явно доминирует над спорофитом.

Гаметы у высших растений всегда образуются в результате митоза (что принципиально отличает их от гамет животных), поскольку тело гаметофита также построено из гаплоидных клеток. Поэтому фазу гаметофита ещё называют гаметофазой, или гаплофазой. Следует отметить, что на одном гаметофите одновременно могут развиваться как мужские половые органы, так и женские. Такой гаметофит называют однодомным (обоеполым). В других случаях гаметофиты растений, относящихся к одному и тому же виду, формируют либо только мужские органы, либо только женские. Такие гаметофиты называют двудомными (раздельнополыми — мужскими и женскими). Раздельнополые гаметофиты свойственны всем семенным растениям, у которых мужские гаметофиты развиваются из микроспор, образующихся в пыльниках, а женские — из мегаспор, образующихся в семяпочках.

Гаметофитос у животных

У животных эволюционное развитие начинается с яйца или зиготы, которые проходят серию митозов, чтобы произвести диплоидный организм..

По мере своего развития и созревания он образует гаплоидные гаметы на основе определенных диплоидных клеточных линий в результате мейоза. Мейоз называется гаметогенным или гаметическим.

Этот цикл присутствует у всех животных. Хотя чередование поколений не происходит, чередование двух ядерных фаз: гаплоидной (гаметы) и диплоидной (развитие организма путем митоза, начинающегося с яйца или зиготы).

Следовательно, мейоз — это gamética, и считается, что этот цикл наиболее развит в живых организмах..

Разнообразие гаметофитов водорослей

У многих водорослей наблюдается правильное чередование поколений гаметофита и спорофита, хотя у некоторых водорослей на одно гаплоидное поколение приходится два диплоидных (например, у красной водоросли Polysiphonia раздельнополые нитчатые гаметофиты сменяются поколением карпоспорофита, который образует диплоидные карпоспоры, и затем поколением тетраспорофита, который образует гаплоидные тетраспоры). У красной водоросли Palmaria крупные пластинчатые мужские гаметофиты по морфологии сходны со спорофитами, а женские гаметофиты микроскопические (диаметром 0,1 мм). У бангиевых красных водорослей макроталломная форма — гаметофит. Спорофит представлен микроскопическими нитчатыми талломами, которые сверлят раковины моллюсков. У бурых ламинариевых водорослей огромные пластинчатые спорофиты и микроскопические нитчатые раздельнополые гаметофиты. У зелёной водоросли ульва из порядка ульвовых гаметофиты имеют крупный пластинчатый таллом, морфологически неотличимый от таллома спорофитов (за исключением репродуктивных органов); поскольку ульвовые обладают изогамией, их гаметофиты называют не мужскими и женскими, а +=гаметофит и —гаметофит.

Антеридии и архегонии

Как известно, все органы растений объединяются в две группы: вегетативные и генеративные. Первые выполняют функции почвенного питания, фотосинтеза и роста растения. Они также осуществляют процесс вегетативного размножения. Это корень, стебель, лист и почка.

Генеративный орган обеспечивает половое размножение. У покрытосеменных растений это цветок. В завязи его пестика созревает женская гамета — яйцеклетка, а в пыльниках тычинок — неподвижные спермии.

Покрытосеменные, споровые растения также формируют органы полового размножения — гаметангии. Женские называются архегониями. Их составными частями являются: брюшко, в котором созревает яйцеклетка, и шейка. Мужские гаметангии — это антеридии. В них формируются спермии.

Гаметофит растений: отдел Голосеменные

Половое поколение хвойных выглядит иначе. Так, мужской гаметофит сосны представлен пыльцевыми зернами, которые развиваются в шишках. Последние находятся у основания побегов. Мужские шишки мелкие и мягкие, собраны в пучки. На каждой их чешуйке расположены по два пыльника, в которых развиваются мужские половые клетки.

На верхушках побегов можно найти женские шишки с семязачатками. В результате мейоза здесь формируются мегаспоры. Всего их 4. Но в женский гаметофит из них развивается только одна. Остальные отмирают. Далее происходят последовательные процессы опыления, оплодотворения и формирования семян.

Итак, гаметофитом называют половое поколение растений. Это фаза жизненного цикла, которая характерна для водорослей, споровых и семенных. Все гаметофиты являются многоклеточными структурами, содержащими гаплоидный хромосомный набор.

Источник

Гаметофиты высших растений, примеры

В отличие от водорослей, у высших растений всегда правильно чередуются поколения.

• Мужской гаметофит цветковых растений состоит из нескольких клеток и находится внутри оболочки пыльцевого зерна. Женский гаметофит называется «зародышевый мешок» и содержит в себе семь клеток (или 7 ядер). Помещается он внутри семяпочки.
• Гаметофит папоротников, плаунов и хвощей — это самостоятельное растение. Он называется также заростком. У папоротников и хвощей он однолетний и фотосинтезирующий. У плаунов — многолетний, живет под землей и питается не при помощи фотосинтеза, а за счет симбиоза с грибами.
• Гаметофит мхов выглядит больше, чем спорофит.

Гаметофиты бывают однодомные, т.е. обоеполые, на которых формируются как мужские, так и женские половые органы, и двудомные, раздельнополые.

Для семенных растений характерны двудомные. У них мужские гаметофиты формируются из микроспор, которые находятся в пыльниках, а женские — из мегаспор в семяпочках.

Источник

Что такое спорофит

Спорофит — это многоклеточное диплоидное поколение, вырабатываемое при смене поколений растений и водорослей. Он начинается с диплоидной зиготы и вырабатывает гаплоидные споры при спорангии в результате мейоза. Некоторые организмы продуцируют гомоспоры, в то время как другие вырабатывают гетероспоры, называемые микроспорами и мегаспорами. Споры прорастают, чтобы произвести гаметофит. При прорастании микроспор образуется микрогаметофит, а у мегапор — мегагаметофит. В ходе эволюции спорофитная стадия становится доминирующей над гаметофитной стадией. Примитивные несосудистые растения, такие как бриофиты, состоят из спорофитов, которые полностью зависят от их гаметофитов. У птеридофитов, голосеменных и покрытосеменных спорофит является доминирующей стадией. Доминирующий спорофит также дифференцируется в корень, стебель и листья. Спорофит покрытосеменных, состоящий из дифференцированного растительного организма, показан на фигура 2.

Рисунок 2: Спорофит покрытосеменных

Гаметофитос в папоротниках

В папоротниках гаметофиты мелкие, выполняют фотосинтез и ведут свободный образ жизни, так как им не нужен спорофит для питания.

В видовом Leptosporangiate dryopteris, папоротник gametófito является autótrofo (производит свою собственную еду), осуществляет фотосинтез и владеет структурой, называемой проталлус, которая производит гаметы. Проталлус удерживает спорофит в стадии раннего многоклеточного развития..

В некоторых группах, особенно в генеалогической ветви (Psilotaceae и Ophioglossaceae) гаметофиты находятся под землей и выживают, устанавливая микотрофные отношения с грибами.

Разнообразие гаметофитов высших растений

У высших растений всегда наблюдается правильное чередование двух многоклеточных поколений — спорофита и гаметофита.
У цветковых растений мужские гаметофиты столь малы, что помещаются внутри оболочки пыльцевого зерна и состоят всего лишь из нескольких клеток. Женский гаметофит цветковых (зародышевый мешок) помещается внутри семяпочки и состоит в наиболее распространённом случае (в случае так называемого нормального моноспорического женского гаметофита) из 7 клеток (содержит 8 — либо 7 после слияния двух ядер в центральной клетке и образования вторичного ядра). У папоротников, хвощей и плаунов гаметофит представляет собой небольшое, но самостоятельное растение, иногда называемое заростком. Заростки папоротников и хвощей фотосинтезирующие, однолетние. Заростки плаунов живут под землей, развиваются в течение многих лет и питаются за счет симбиоза с грибами.

У мхов гаметофит при своих небольших размерах явно доминирует над спорофитом.

Гаметы у высших растений всегда образуются в результате митоза (что принципиально отличает их от гамет животных), поскольку тело гаметофита также построено из гаплоидных клеток. Поэтому фазу гаметофита ещё называют гаметофазой, или гаплофазой. Следует отметить, что на одном гаметофите одновременно могут развиваться как мужские половые органы, так и женские. Такой гаметофит называют однодомным (обоеполым). В других случаях гаметофиты растений, относящихся к одному и тому же виду, формируют либо только мужские органы, либо только женские. Такие гаметофиты называют двудомными (раздельнополыми — мужскими и женскими). Раздельнополые гаметофиты свойственны всем семенным растениям, у которых мужские гаметофиты развиваются из микроспор, образующихся в пыльниках, а женские — из мегаспор, образующихся в семяпочках.

Определение гаметофита

Гаметофиты являются стадией, которая производит половые клетки в растениях и водоросли что проходит смена поколений, Среди наземных растений эти половые клетки можно обозначать как «сперма» и «яйцеклетка», при этом «мужские» и «женские» половые клетки объединяются, чтобы произвести потомство.

В отличие от животных и других организмов, которые используют половое размножение гаметофиты не продуцируют свои половые клетки через мейоз.

Вместо этого все клетки в гаметофите организм находятся гаплоидный – то есть, имея только одну копию каждого хромосома – и эти гаплоидные организмы производят гаметы через митоз.

Это в отличие от животных и других организмов, которые диплоид – иметь две копии каждой хромосомы – и кто должен сократить количество своих хромосом пополам, прежде чем они смогут создать половые клетки с нужным количеством хромосом для получения здорового диплоидного потомства.

Потомки гаметофитов действительно являются диплоидными растениями, и эти диплоидные растения будут использовать мейоз для размножения. Но, как ни странно, диплоидные потомки гаметофитов называются спорофитами.

Вместо того чтобы использовать мейоз для производства половых клеток, они используют мейоз для получения спор, которые затем подвергаются митозу, чтобы вырасти в совершенно новые гаплоидные организмы, например, гаметофиты!

Это чередование поколений является стратегией выживания, в которой растение или водоросли чередуются между различными репродуктивными методами.

Гаметофит – обычно считающийся первой стадией цикла – размножается половым путем, объединяя репродуктивные клетки двух разных организмов для получения генетически разнообразного потомства.

Это позволяет растению Население смешивать и сопоставлять признаки во время размножения гаметофита, что делает население более устойчивым к болезням и более адаптируемым к изменяющимся условиям окружающей среды.

спорофит С другой стороны, потомство гаметофитов может быстро распространяться и не нуждается в партнерах для размножения.

Это позволяет одному спорофиту основать целую новую популяцию, которая затем может смешивать гены с соседними популяциями в поколении гаметофитов. Споры могут также выживать в течение многих лет в неблагоприятных условиях, в то время как сперматозоиды и яйцеклетки не могут.

Такое чередование поколений позволяет родительскому растению воспользоваться преимуществами полового размножения, такими как генетическая рекомбинация который способствует генетическому разнообразию – и преимущества бесполое размножение такие как скорость и быстрый рост.

Обычные растения, которые используют смену поколений, включают мхи, папоротники и сосны. При странном эволюционном перевороте семенные растения, использующие смену поколений, такие как хвойные и другие сосны, развивают стадию своего полного жизненного цикла гаметофита внутри замкнутого конуса.

Напротив, в некоторых других вид Чередование поколений вполне заметно. Например, среди папоротников спорофит – это знакомое крупное лиственное растение, которое часто можно увидеть на лесных полах.

Гаметофит, с другой стороны, является крошечным сердце -образное растение, которое можно легко принять за совершенно иной вид от поколения спорофитов.

Гаметофито в мохообразных

В этой группе растений (мхи, печеночники и рогатый) гаметофит является наиболее заметной стадией биологического цикла..

Этот гаметофит bryophyte имеет долгую жизнь и не зависит от питания. Спорофиты, как правило, прикрепляются к гаметофитам и нуждаются в них..

У мхов спора начинает расти по мере того, как она прорастает и производит нить из клеток, называемых протонемой..

Когда зрелый, гаметофит развивается в форме плотных зародышей, которые дают начало половым органам или gametangios, которые являются производителями гамет. Яйца производятся в архегонии и сперматозоиды в антеридии.

В таких группах, как гепатики, принадлежащие к отряду Marchantiales, гаметы происходят из специализированных органов, называемых гаметофорами или гаметангиофорами..

Агротехника выращивания садовых папоротников

Все вышеперечисленные виды с успехом могут быть использованы в оформлении садовых участков при соблюдении требований растения для успешного роста, а именно — достаточная влажность почвы, полутень, заветрие, легкие почвы.

Папоротники обладают очень нежными листочками — вайями. Очень плохо переносят ветер. Зеленые изгороди, кроны деревьев, бордюры, ослабляя ветер, создают необходимое заветрие. Вот в таких местах и стоит размещать папоротники. У себя в лесу они получают мало солнечного света, в саду прекрасно чувствуют себя под пологом плодовых, декоративных, древесных растений. Более того, папоротники предохраняют почву, стволы деревьев от перегрева и высыхания.

Кроме того растения нуждаются в постоянном увлажнении почвы, высокой влажности воздуха. Такие условия как раз и существуют в сырых лиственных лесах. Небольшие густые корни совершенно не переносят пересушивания, но не следует допускать их длительного затопления. При поливе вода не должна попадать на «листья».

Папоротники садовые следует пересаживать ранней весной или в августе-сентябре, стараясь не повредить земляной ком при выкапывании отростков. Если потребуется покрыть поверхность пруда водными папоротниками, то достаточно опустить в нее отрезанный кусочек стебля с двумя листьями. Вода в водоемах для водных папоротников должна быть стоячая или медленно текущая. В период с мая по июль могут потребоваться подкормки комплекснымы минеральными удобрениеми (содержание микро-макро элементов не менее 12-13) раз в три недели.

При соблюдении всех правил агротехники папоротники практически не поражаются болезнями и вредителями. Наибольший урон наносят слизни, да и те скорее могут только «подпортить внешность», нежели погубить растение. Борются со слизнями расстановкой ловушек, ручным сбором, раскладыванием препаратов метальдегида. Изредка на вайях могут появляться бурые пятна, которые чаще всего являются признаком грибных, бактериальных заболеваний. Пораженные вайи необходимо срезать и сжечь.

Разнообразие гаметофитов водорослей

У многих водорослей наблюдается правильное чередование поколений гаметофита и спорофита, хотя у некоторых водорослей на одно гаплоидное поколение приходится два диплоидных (например, у красной водоросли Polysiphonia раздельнополые нитчатые гаметофиты сменяются поколением карпоспорофита, который образует диплоидные карпоспоры, и затем поколением тетраспорофита, который образует гаплоидные тетраспоры). У красной водоросли Palmaria крупные пластинчатые мужские гаметофиты по морфологии сходны со спорофитами, а женские гаметофиты микроскопические (диаметром 0,1 мм). У бангиевых красных водорослей макроталломная форма — гаметофит. Спорофит представлен микроскопическими нитчатыми талломами, которые сверлят раковины моллюсков. У бурых ламинариевых водорослей огромные пластинчатые спорофиты и микроскопические нитчатые раздельнополые гаметофиты. У зелёной водоросли ульва из порядка ульвовых гаметофиты имеют крупный пластинчатый таллом, морфологически неотличимый от таллома спорофитов (за исключением репродуктивных органов); поскольку ульвовые обладают изогамией, их гаметофиты называют не мужскими и женскими, а +=гаметофит и —гаметофит.

Что такое гаметофит

Гаметофит развивается из гаплоидных спор и производит половые клетки, т.е. гаметы. Это многоклеточная гаплоидная фаза в жизненном цикле водорослей и высших растений, которая чередуется с другим многоклеточным поколением — спорофитом.

Термин «гаметофит» может относиться не только непосредственно к фазе жизненного цикла, но и к конкретному растительному организму или органу, производящему гаметы.

История открытия

Первым ученым, который сделал вывод о чередовании гаметофитной и спорофитной фазы в жизни растений, был немецкий ботаник Вильгельм Гофмейстер. Несмотря на то, что он был самоучкой в биологии и не получил классического образования, Гофмейстер, благодаря своему таланту и увлеченности наукой заслужил стоять в одном ряду с такими гигантами как Дарвин и Мендель.

Изучая строение папоротников, мхов и семенных растений, Гофмейстер первый обнаружил, что есть разные поколения, одно из которых образует споры, а другое — гаметы. На примере представителей зеленых растений ученый сделал вывод о дипло-гаплоидном жизненном цикле.

Продолжительность жизненного цикла

Ранней весной ветер разносит пыльцевые зерна открывшихся микростробил. После попадания пыльцы на семязачаток, шишка закрывается, чешуйки плотно склеиваются смолой. Оплодотворение происходит через год после образования гамет, которые созревают в шишках до того времени, когда зигота (оплодотворенная яйцеклетка) разовьется в зародыш, а семязачаток — в семя.

Яйцеклетка не покидает спорангия на протяжении обеих фаз. Гаметофит развивается внутри стробилы. Зародыш имеет зачаточные побег и корень, вокруг него накапливаются питательные вещества и оболочка.

Через три года мегастробила становится коричневой, раскрывает чешуйки и дает возможность созревшим семенам покинуть свое убежище. Попав в благоприятную почву, они дадут начало новому спорофиту.