Размножение и развитие семенных растений

У семенных растений размножение происходит семенами. Преобладающим поколением является спорофит, а гаметофит сильно редуцирован, развивается в спорофите и представлен лишь несколькими клетками.

Схема жизненного цикла голосеменных (на примере сосны)

Процесс развития семенных растений рассмотрим более подробно на примере цветковых растений. Взрослое растение имеет диплоидный набор хромосом и является спорофитом. Оно развивается из семени.

Репродуктивным органом является цветок. В цветке образуются женский орган — пестик и мужской — тычинки.

В завязи пестика в семязачатках из спорогенной ткани в результате мейоза образуются 4 споры (n), причем одна из них, крупная — мегаспора развивается в женский заросток — гаметофит; три другие, более мелкие, отмирают.

Мегаспора трижды делится митозом, и образуется восьмиядерный зародышевый мешок. Восемь ядер распределяются следующим образом. Ближнее к пыльцевходу крупное ядро — яйцеклетка, рядом два ядра помельче — две сопутствующие клетки — синергиды. На противоположном полюсе мешка располагаются три ядра — антиподы, а в центре располагаются два центральных ядра. Все ядра гаплоидные. Таким образом, женский гаметофит представлен восьмиядерным зародышевым мешком.

В тычинках, в пыльцевых мешках из ткани микроспорангия в результате мейоза образуется много мелких микроспор (n). Все споры развиваются и дают начало мужскому заростку — гаметофиту. Спора делится митозом и образует вегетативную и генеративную клетки. Ядро генеративной клетки делится еще раз, и образуется два спермия. Вегетативная и генеративная клетки покрываются оболочкой, образуется пыльцевое зерно. Таким образом, мужской гаметофит представлен двумя клетками.

При попадании пыльцы на рыльце пестика вегетативная клетка начинает прорастать, образуя пыльцевую трубку и продвигая генеративную клетку к пыльцевходу. Два спермия через пыльцевход проникают в зародышевый мешок. Один спермий сливается с яйцеклеткой, и образуется зигота (2n), из которой развивается зародыш семени. Другой спермий сливается с двумя ядрами центральной клетки, в результате чего образуется эндосперм (3n) семени, в котором запасаются питательные вещества.

Схема жизненного цикла покрытосеменных растений

Этот процесс называется двойным оплодотворением. Он был открыт русским ученым С. П. Навашиным. В результате двойного оплодотворения в семязачатке образуется семя, а из покрова семязачатка — семенная кожура. Вокруг семени из завязи и других частей цветка образуется плод (рис. 21).

Рис. 21. Схема двойного оплодотворения цветковых растений: 1 — пыльца; 2 — пыльцевая трубка вегетативной клетки; 3 — два спермия; 4 — яйцеклетка; 5 — два центральных ядра; 6 — семязачаток; 7 — эндосперм семени; 8 — зародыш; 9 — кожура семени из покрова семязачатка

У растений, при переходе от низших к высшим, наблюдается постепенное увеличение срока жизни спорофита. Начиная с папоротникообразных, у всех растений взрослый организм представлен спорофитом, а гаметофит претерпевает постепенно редукцию до одной или нескольких клеток.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем заключается особенность жизненного цикла растений по сравнению с животными?

2. Как происходит чередование поколений у растений?

3. Что такое гаметофит и спорофит? В чем их отличие?

4. Какое поколение является господствующим у водорослей и мхов, папоротникообразных и семенных растений?

5. Как изменяется гаметофит от низших растений к высшим?

6. В чем их сходство и отличие гаметофита цветковых растений и мхов?

7. Какой процесс называется двойным оплодотворением? В чем его особенность?

Резюме

• Для каждой клетки и организма в целом характерен определенный кариотип. Он может быть диплоидным и гаплоидным. В диплоидном кариотипе содержится двойной набор хромосом. Парные хромосомы называются гомологичными.

• Митоз — основной способ деления клетки, обеспечивающий непрерывность жизни. В основе митоза лежит процесс репликации ДНК, в результате которого осуществляется передача наследственной информации из поколения в поколение. Биологический смысл митоза заключается в обеспечении постоянства числа хромосом и идентичности наследственной информации вновь возникающих клеток исходной материнской клетки. Митоз обеспечивает генетическую стабильность клетки.

• Непрерывность жизни на Земле обеспечивается размножением организмов. Это один из важнейших признаков жизни. Размножение обеспечивает передачу наследственной информации, преемственность поколений, увеличение численности организмов. В основе размножения лежит деление клеток.

• Различают два типа размножения — бесполое и половое. В основе бесполого размножения лежит деление митоз, обеспечивающий полную идентичность дочерних организмов исходному материнскому. В основе полового размножения лежит мейоз — редукционное деление клетки, обеспечивающее образование гамет. Биологический смысл мейоза заключается в образовании гаплоидных клеток, которые в результате полового размножения сливаются, и вновь восстанавливается диплоидный набор. Этот процесс обеспечивает постоянный набор хромосом у вновь образующихся организмов.

• В жизненном цикле организмов, размножающихся половым путем, обязательно имеет место мейоз: у животных — перед образованием гамет, у растений — перед образованием спор.

• Новый организм развивается в результате оплодотворения — слияния мужских и женских гамет. Зигота наследует свойства и признаки обоих родителей.

• Половое размножение имеет преимущество перед бесполым, так как обеспечивает большую возможность адаптации к изменяющимся условиям среды, появление большого разнообразия организмов.

• Индивидуальное развитие организмов — онтогенез охватывает все этапы развития особи от момента образования зиготы до старения и естественной смерти. Оно состоит из последовательных стадий: эмбриональной, ювенильной (юношеской) и взрослой. Процесс индивидуального развития организма заканчивается старением и смертью.