Цветок как орган бесполого размножения
Обновлено: 19.09.2024
Ключевые слова: размножение растений, способы размножения, бесполое, половое размножение, вегетативное размножение
Размножение растений — это воспроизведение особями себе подобных. Оно позволяет поддерживать преемственность между поколениями и поддерживать численность популяций на определенном уровне.
Бесполое размножение осуществляется с помощью спор. Спора — это специализированная клетка, прорастающая без слияния с другой клеткой. Споры могут быть диплоидными (образуются в результате митоза) и гаплоидными (образуются в результате мейоза); они могут иметь жгутики для передвижения (у водорослей) или распространяться с помощью ветра и воды (папоротник, мхи).
Половое размножение — связано со слиянием специализированных половых клеток — гамет с образованием зиготы. Гаметы могут быть одинаковыми и разными в морфологическом отношении. Изогамия — слияние одинаковых гамет; гетерогамия — слияние разных по размеру гамет; оогамия — слияние подвижного сперматозоида с крупной неподвижной яйцеклеткой.
Для всех высших растений характерно чередование в жизненном цикле полового и бесполого размножения и связанное с этим чередование поколений (фаз развития) гаплоидной (n) (гаметофит) и диплоидной (2n) (спорофит). На спорофите возникают мешковидные образования спорангии (органы бесполого размножении), в которых в результате спорогенеза, сопровождающегося мейотическим делением, формируются гаплоидные споры. Из спор развивается гаметофит. На нем формируются особые половые структуры — гаметангии (органы полового размножения), в которых образуются гаметы.
Мужские половые органы, где формируются сперматозоиды, называются антеридии. Женские половые органы, где формируются яйцеклетки, называются архегонии. Если на гаметофите развиваются и архегонии, и антеридии, то он называется обоеполым. Если только антеридии, то мужским; если только архегонии, то женским. При слиянии гамет образуется зигота. Из зиготы развивается спорофит.
Эволюция растений шла в направлении увеличении размеров бесполого поколении (спорофита) и редукции полового поколения (гаметофита). У подавляющего большинства высших растений (за исключением моховидных) в жизненном цикле преобладает спорофитная фаза.
Вегетативное размножение
Вегетативное размножение не связано с формированием специальных органов размножения и клеток. Оно осуществляется с помощью вегетативных органов растения: стебля (черенками и отводками), листьев, почек, корневищ, ползучих побегов, луковиц, корневых отпрысков (так размножаются растения, способные образовывать почки на корнях), листовых черенков и культурой ткани (выращивание в пробирке). Вегетативное размножение в естественных условиях биологически тогда выгодно, когда в борьбе за существование необходимо быстро освоить новые места обитания, захватить большие площади для расселения и питания. Так у ландыша и майника это единственный способ размножения из-за отсутствия благоприятных условий для семенного размножения.
Значение вегетативного размножения:
- Образование дочерних особей, идентичных с материнскими по наследственным признакам
- Обеспечение быстрого увеличения численности вида и его расселения
- Получение большого количества посадочного материала
- Сохранение у потомков ценных наследственных свойств материнской особи (сорта, формы).
Широко распространено во всех группах растений. В бесполом размножении принимает участие один организм. Собственно бесполое размножение происходит путем митотического деления или с помощью спор. Особой формой бесполого размножения является вегетативное.
Деление
Размножение путем деления характерно для одноклеточных водорослей. Деление происходит путем митоза. В результате деления образуются две идентичные родительской дочерние особи.
Размножение спорами
Споры — репродуктивные, одноклеточные образования, при прорастании которых развиваются новые особи. У наземных растений и грибов споры не имеют специальных приспособлений для активного передвижения. У большинства обитающих в воде водорослей споры подвижны, так как имеют жгутики. Такие споры называют зооспорами.
Споры образуются в органах бесполого размножения — спорангиях или зооспорангиях. У водорослей практически любая клетка может стать спорангием, у высших растений спорангий — многоклеточный орган. У растений споры всегда гаплоидны. Если они возникают на диплоидном растении, то их образованию предшествует мейоз, если на гаплоидном — митоз.
Растение, на котором образуются споры, называют спорофит. Различают равноспоровые и разноспоровые растения.
Ø Равноспоровые растения — растения, у которых все образующиеся споры имеют одинаковые размеры.
Ø Разноспоровые растения — растения, образующие споры, отличающиеся по величине и физиологическим особенностям:
· микроспоры — более мелкие споры, формирующиеся в микроспорангиях, из них вырастают мужские заростки (гаметофиты);
· мегаспоры — более крупные споры, формирующиеся в мегаспорангиях, из них вырастают женские заростки (гаметофиты).
Ø Разноспоровость чаще встречается среди высших растений (некоторые плауны, папоротники, все голосеменные и покрытосеменные).
Размножение спорами имеет большое приспособительное значение:
· в результате мейоза происходит рекомбинация генетического материала;
· обычно у растений споры образуются в огромных количествах, что обеспечивает высокую интенсивность размножения;
· благодаря малым размерам и легкости споры разносятся на большое расстояние, обеспечивая расселение растений и освоение ими новых территорий;
· плотная оболочка споры служит надежной защитой от неблагоприятных условий среды.
6 .2. Вегетативное размножение растений
Вегетативное размножение — это увеличение числа особей за счет отделения жизнеспособных частей вегетативного тела и их последующей регенерации (восстановления до целого организма). Данный способ размножения широко распространен в природе. Вегетативным способом размножаются водоросли, высшие растения. Особенно разнообразны способы вегетативного размножения у покрытосеменных растений.
Вегетативное размножение бывает естественным и искусственным.
Естественное вегетативное размножения является важной характерной особенностью многих видов. Благодаря этому способу размножения происходит быстрое увеличение числа особей вида, их расселение и как следствие — успех в борьбе за существование. Естественное вегетативное размножение происходит несколькими путями:
фрагментация материнской особи на две или более дочерних в результате перегнивания протонемы или слоевища (моховидные);
разрушение участков наземно-ползучих и полегающих побегов (плауны, голосеменные, цветковые);
с помощью особых структур (клубни, луковицы, корневища, клубнелуковицы, пазушные почки, придаточные почки на листьях или корнях, выводковые корзиночки моховидных и т.д.), специально предназначенных для вегетативного размножения.
Искусственное вегетативное размножение осуществляется при участии человека при выращивании культурных растений. В практике сельского хозяйства искусственное вегетативное размножение обладает рядом преимуществ над семенным:
обеспечивает получение потомков, повторяющих признаки родительского организма;
осуществляется быстрее, ускоряет получение продуктивных потомков;
позволяет получить большое количество потомков;
позволяет воспроизвести клоны, которые образуют нежизнеспособные семена или вообще их не образуют.
Существуют различные способы вегетативного размножения:
· специализированными вегетативными структурами;
· частями вегетативных органов, отделенных от материнского растения до или после их укоренения;
Фрагментация
Фрагментацией называют разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых регенерирует в новую особь (рис. 34). Такое размножение характерно для нитчатых и пластинчатых водорослей (обрывки нитей или части таллома), некоторых цветковых растений (например, элодея канадская). В Европу попали только женские экземпляры элодеи, не способные образовывать семена из-за отсутствия мужских растений и единственным способом размножения оказалась фрагментация.
Специальные вегетативные структуры
Специальные вегетативные структуры, используемые для вегетативного размножения, являются видоизменениями побега и корня. Эти структуры возобновляют растения и себя через образование придаточных корней и побегов и используются человеком для их размножения.
· Луковица . В природе луковицами размножаются многие растения: тюльпаны, гусиный лук, пролеска, подснежник и т.д. В сельскохозяйственной практике луковицами размножают лук, чеснок, декоративные растения: тюльпаны, нарциссы, гиацинты и другие.
· Вегетативное размножение луковичных растений осуществляют разросшимися взрослыми луковицами, детками, отдельными чешуями.
· Клубнелуковица . К клубнелуковичным растениям относятся гладиолус, крокус, водяной орех. Запасные питательные вещества клубнелуковицы расходуются на цветение, но к концу сезона формируется новая клубнелуковица. Кроме того, может образоваться одна или несколько клубнелуковичек — мясистых почек, развивающихся между старой и новой клубнелуковицами.
· Корневище . В лесах, степях, на лугах обитает большое количество корневищных растений, прежде всего злаков. К корневищным растениям относятся пырей, тимофеевка, белоус, купена, кислица, хвощ полевой и другие дикорастущие растения. У многих корневища ветвятся, и при отмирании старых частей происходит обособление новых растений.
В сельском хозяйстве корневищами размножают ревень, мяту, спаржу, бамбук, в декоративном садоводстве — ландыш, ирис и другие. Они легко размножаются делением корневища на части, каждая из которых должна содержать вегетативную почку.
Клубень . Клубни, как хранилище запаса питательных веществ, образуются у таких дикорастущих растений, как сыть, седмичник.
Из сельскохозяйственных растений, размножающихся клубнями, наиболее известны картофель и топинамбур. Их можно размножать, высаживая целые клубни. Но при посадке целого клубня верхушечная почка тормозит развитие остальных. Поэтому клубни рекомендуется резать на части, так как это нарушает доминирование верхушечной почки.
Усы . Усами размножаются такие растения, как лютик ползучий, камнеломка отпрысковая. В узлах усов образуются боковые почки и придаточные корни. После засыхания междоузлий растения обособляются. В сельскохозяйственной практике усами размножают клубнику и землянику.
Корневые клубни . Представляют собой утолщения боковых корней. Корневыми клубнями размножаются чистяк весенний, любка, из культурных — батат, в декоративном садоводстве — георгин. При размножении георгинов необходимо брать корневые клубни с основанием стебля, несущим почки, так как корнеклубни почек не образуют.
Данные приемы вегетативного размножения растений очень эффективны, так как развивающееся растения длительное время сохраняет связь с материнским, что способствует более быстрому и мощному развитию корневой системы.
Флоксы, дельфиниумы, примулы, лук-батун, ревень хорошо размножаются частями кустов. Кусты обычно делят весной или во второй половине лета.
Отводки — это участки побегов, которые специально прижимаются к земле, а после развития придаточных корней отделяются от материнского растения. Отводками размножаются крыжовник, виноград, из дикорастущих — пихта, черемуха.
При размножении отводками побеги пригибаются к земле и засыпаются. При достаточном увлажнении на засыпанном участке побега образуются придаточные корни. Уко-
ренившийся побег отделяют от материнского растения и пересаживают на постоянное место. Для лучшего укоренения побег можно надрезать. Это нарушает отток питательных веществ и их скопление в месте надреза, что создает благоприятные условия для образования придаточных корней.
Корневые отпрыски — побеги, возникающие из придаточных почек на корнях. Корневыми отпрысками размножается растения, легко образующие на корнях придаточные почки: вишня, слива, малина, сирень, осина, осот, бодяк полевой и др.
Корневые отпрыски обычно выкапывают и пересаживают в период покоя растения.
Существует целый ряд растений, способных размножаться с помощью черенков. Черенок — отрезок вегетативного органа.
В зависимости от происхождения различают стеблевые, корневые и листовые черенки.
Стеблевые черенки
Стеблевой черенок представляет собой участок надземного побега. Стеблевыми черенками размножают виноград, смородину, крыжовник, декоративные виды спиреи, красный перец, баклажан и другие. Для размножения берут черенки длиной от 2-3 до 6-8 см, состоящих из одного междоузлия и двух узлов. На верхнем узле листья оставляются (если листовые пластинки крупные, то их наполовину срезают). Черенки высаживают в специальные парнички, а после укоренения — в открытый грунт.
Листовые черенки
Листовой черенок представляет собой листовую пластинку с черешком или часть листовой пластинки. Листовыми черенками размножаются бегонии, узумбарская фиалка (сенполия), глоксиния, колеус. Листовые черенки могут воспроизводить придаточные корни и почки, из которых развиваются побеги.
Листовые черенки помещают в парничок нижней стороной на песок. Для предотвращения оттока питательных веществ крупные жилки перерезают. Иногда для образования придаточных корней и почек листовой черенок достаточно поместить в склянку с водой.
На листьях бриофиллума в углах зубчиков листовой пластинки образуются придаточные почки, развивающиеся в новые растения с придаточными корнями. Опадая, они закрепляются в почве.
Корневые черенки
Корневой черенок представляет собой часть корня. Ими размножаются виды, на корнях которых легко развиваются придаточные почки: хрен, малина, вишня, розы.
Корневые черенки заготавливают осенью, реже весной. Для этого используют боковые корни первого порядка в возрасте 2-3 лет. Длина черенка до 10-15 см, диаметр — 0,6-1,5 см. черенки высаживают в почву на глубину 2-3 см.
Черенками размножаются и многие дикорастущие растения: ива, тополь, осина, одуванчик.
Прививки
Прививка (или трансплантация) — искусственное сращивание части (черенка, почки) одного растения с побегом другого. Черенок или почка с прилегающим к ней участком коры и древесины (глазок), привитые на другое растение, называют привоем. Подвой — растение или его часть, на котором осуществлена прививка. Прививка позволяет использовать корневую систему подвоя для сохранения или размножения определенного сорта, замены сорта, получения новых сортов, ускорения плодоношения, получения морозоустойчивых растений, ремонта или омоложения старых взрослых деревьев.
Известно более 100 способов прививки, однако все их можно свести к двум основным типам:
Ø прививка сближением, когда привой и подвой остаются на своих корнях;
Ø прививка отделенным привоем, когда корни имеет только подвой.
Наиболее распространенными способами прививки являются следующие:
Ø Прививка в расщеп или в полурасщеп . Применяют в том случае, если привой тоньше подвоя. Поперечный срез подвоя полностью или частично разделяют и вставляют в него привой, косо срезанный с двух сторон.
Ø Прививка под кору . Привой также тоньше подвоя. На подвое делают горизонтальный срез под стеблевым узлом, кору надрезают в вертикальном направлении и осторожно отворачивают ее края. На привое делают срез в виде полуконуса, вставляют его под кору, зажимают отворотами коры и обвязывают.
Ø Копулировка . Применяется в том случае, если привой и подвой имеют одинаковую толщину. На привое и подвое делают косые срезы и совмещают их, обеспечив плотность соединения.
Ø Окулировка . Прививка почки-глазка. На подвое делается Т-образный разрез, края коры отгибаются, и за кору вставляют почку с небольшим участком древесины.
Культура тканей
Культура тканей представляет собой рост тканей или органов на искусственных средах. Метод культуры тканей позволяет получать клоны некоторых высших растений. Клонирование — получение совокупности особей из одной материнской вегетативным путем. Клонирование используется для размножения ценных сортов растений и для оздоровления посадочного материала.
6 .3. Половое размножение
Половое размножение связано с образованием растениями особого типа клеток — гамет. Растение, на котором происходит образование гамет, называют гаметофитом. Процесс формирования гамет называют гаметогенезом. Он происходит в особых органах — гаметангиях. У равноспоровых растений гаметофит обычно обоеполый: несет и женские, и мужские гаметангии. У разноспоровых растений из микроспор развивается гаметофит с мужскими гаметангиями, а из мегаспор — гаметофит с женскими гаметангиями.
Гаметы всегда гаплоидны. При слиянии мужской и женской гамет происходит образование зиготы, из которой развивается новый организм. Процесс слияния гамет называют оплодотворением.
Сущность полового процесса едина для всех живых организмов, а его формы разнообразны. Различают следующие типы полового процесса: хологамия, изогамия, гетерогамия и оогамия.
Хологамия
Хологамия — слияние гаплоидных одноклеточных, внешне неотличимых организмов друг с другом. Этот тип полового процесса характерен для некоторых примитивных водорослей. В данном случае сливаются не гаметы, а целые организмы, выступающие в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота обычно сразу же делится мейотически и образуется 4 дочерних гаплоидных одноклеточных организма.
Конъюгация
Особой формой полового процесса является конъюгация, характерная для некоторых нитчатых водорослей. Отдельные гаплоидные клетки нитевидных талломов, расположенных близко друг от друга, начинают образовывать выросты. Они растут навстречу друг другу, соединяются, перегородки в месте стыка растворяются, и содержимое одной клетки (мужской) переходит в другую (женскую). В результате конъюгации образуется диплоидная зигота.
Изогамия
При изогамии (равный брак) гаметы морфологически сходны между собой, то есть одинаковы по форме и размерам, но физиологически они разнокачественны. Данный половой процесс характерен для многих водорослей и некоторых грибов. Изогамия происходит только в воде, для передвижения в которой гаметы снабжены жгутиками. Они очень похожи на зооспоры, но имеют меньшие размеры.
Гетерогамия
При гетерогамии (разный брак) происходит слияние подвижных половых клеток, сходных по форме, но различающихся размерами. Женская гамета в несколько раз больше мужской и менее подвижна. Гетерогамия характерна для тех же групп организмов, что и изогамия, и также происходит в воде.
Оогамия
Характерна для некоторых водорослей и всех высших растений. Женская гамета — яйцеклетка — крупная и неподвижная. У низших растений образуется в одноклеточных гаметангиях — оогониях, у высших растений (исключая покрытосеменные) — в многоклеточных архегониях. Мужская гамета (сперматозоид) мала и подвижна, образуется у грибов и водорослей в одноклеточных, а у высших растений (исклю чая покрытосеменные) — в многоклеточных гаметангиях — антеридиях. Сперматозоиды способны передвигаться только в воде. Поэтому наличие воды — обязательное условие для оплодотворения у всех растений, за исключением семенных. У большинства семенных растений мужские гаметы утратили жгутики и называются спермиями.
Бесполое размножение
Размножение является неотъемлемым свойством всех живых существ, обеспечивающим не только увеличение численности особей|особей того или иного вида, но и непрерывность и преемственность жизни на протяжении неопределённо длительного времени.
У высших растений различают два способа размножения: бесполое и половое.
В бесполом размножении участвует только одна особь|особь, способная к образованию спор или отделению жизнеспособных участков вегетативного тела|тела, из которых в благоприятных условиях формируются полноценные дочерние особи. Многие растения образуют специализированные укорочённые участки побега— вегетативные зачатки: выводковые почки, клубеньки, луковички и др. Такой способ бесполого размножения часто называется вегетативным, поскольку формирование новых особей|особей в данном случае происходит из вегетативных органов|органов — корня, стебля, листа.
Вегетативное размножение характерно для большинства групп растений, а у некоторых растений (малины, осины, ивы и др.) оно может даже преобладать над половым (семенным). Примером растения, размножающегося только вегетативно, является двудомная элодея канадская, попавшая в Европу из Северной Америки в форме женских особей|особей, неспособных формировать семена|семёна в отсутствии мужских растений. Однако даже без семенного возобновления элодея эффективно размножается и очень быстро осваивает новые местообитания.
Следует отметить, что у некоторых семенных растений вегетативное размножение (корневыми отпрысками, корневой порослью, стелющимися побегами, корневищами и т. д.) имеет гораздо больший удельный вес, чем размножение семенами|семёнами.
Характерной|Характерной особенностью вегетативного размножения является возможность сохранить у дочерних особей|особей всё|все качества родительских форм. Эта особенность широко используется человеком для сохранения генетически чистых линий в селекции и в практике садоводства. Однако многолетнее размножение растений только вегетативным способом ведёт к снижению функциональной активности их тканей и органов|органов, повышению активности гидролитических ферментов и, как следствие, накоплению конечных продуктов метаболизма, а также к снижению устойчивости к вредителям и болезням. Например, пирамидальные тополя|тополя, когда-то широко применяемые в озеленении на территории Беларуси, к 40—50 годам начали усыхать и отмирать, что является результатом многовекового вегетативного размножения только мужских особей|особей.
В естественных условиях и в культуре многие растения, как правило, размножаются одними и теми же органами|органами. Так, лук, чеснок, лилии, тюльпаны, нарциссы, гладиолусы размножаются луковицами или клубнелуковицами.
Размножение корневищами наблюдается у большинства многолетних травянистых растений (ветреницы, тысячелистника, хвоща полевого, пырея ползучего, иван-чая и др.). При этом во многих случаях обеспечивается сохранение видового состава растений лугов, часто скашиваемых во время цветения злаков, которые по этой причине не могут размножаться семенами|семёнами.
В практике сельского хозяйства разработано и широко используется множество способов искусственного вегетативного размножения культурных растений. Такой способ размножения применяют, когда растение не образует семян или при семенном размножении не сохраняется генетическая чистота сорта|сорта (у гибридов), а также в случае необходимости быстрого размножения сорта|сорта.
В садоводстве особенно широко распространены формы вегетативного размножения с помощью черенков, делением кустов, отводками и прививки.
Черенок — это искусственно отделённый участок вегетативного органа|органа, используемый с целью его укоренения. Черенки бывают стеблевые|стеблёвые, или побеговые, листовые и корневые. Побе-говыми черенками размножаются виноград, смородина, крыжовник, слива, рябина, черёмуха, тополь, ивы и др. Листовыми черенками, т. е. листьями или даже их частями, способными образовывать придаточные почки и корни, размножаются бегония, сенполия, глоксиния, гиацинты, лилии, корневыми черенками — лишь те немногие растения (хрен, розы, слива, драцены), у которых на корнях могут формироваться придаточные почки.
Декоративные многолетние растения (флоксы, пион, маргаритки, первоцвет и др.) искусственно размножаются делением кустов. При этом материнский куст выкапывают, аккуратно расчленяют на несколько частей, каждую из которых пересаживают на новые места|места.
При размножении отводками нижние ветки материнского растения пригибают дугообразно к почве, надрезают кору под почкой и присыпают землёй. Когда в месте надреза появятся корни и надземные побеги|побеги, молодое растение отделяют от материнского и пересаживают. Отводками можно размножать крыжовник, виноград, шелковицу, лещину и другие растения.
Вегетативное размножение растений: а — различные способы прививки: 1 — копулировка; 2 — окулировка: 3, 4—прививка в расщеп и под кору: б —укоренившийся черенок; в —укоренение отводка.
В садоводстве с давних времён широко используется прививка. Прививкой называют сращивание части (черенка, почки) одного растения с побегами другого. Растение, которое прививают, называется привоем, а то, к которому прививают, — подвоем.
Успех прививки зависит от хорошего сращивания привоя и подвоя, которое лучше получается между сортами, хуже — между видами и тем более между родами|родами. На практике используется несколько десятков способов прививки: глазком, или окулировкой (пересадка кусочка стебля с почкой под кору подвоя), копулировкой (сращивание одинаковых по толщине привоя и подвоя), прививкой в расщеп, прививкой сближением и др.
Прививки позволяют быстро размножать ценные растения и обеспечить их ускоренное развитие при полном сохранении нужных качеств. Многие сортовые растения, не образующие семян, размножаются исключительно с помощью прививок.
Размножение спорами присуще большинству водорослей и высшим споровым растениям (мхам, хвощам, плаунам, папоротникам). При этом споры служат не только для размножения, во и для расселения названных растений.
Бесполое размножение растений
Каждое растение, достигнув определённых размеров и пройдя ряд стадий развития, воспроизводит себе подобные организмы того же вида.
Размножение – увеличение числа|числа особей|особей определённого вида. Это необходимое свойство жизни, присущее всем организмам и обеспечивающее продление существования вида.
У растений различают два типа размножения – бесполое и половое.
Бесполое размножение – это размножение, происходящее без участия половых клеток и полового процесса. В бесполом размножении различают два способа: вегетативное размножение и размножение спорами.
Вегетативное размножение – это отделение частей тела|тела от материнского растения и развитие из него самостоятельных (дочерних) организмов. В нём участвует лишь один родитель, тогда как в половом размножении всегда участвуют два родительских организма: женский и мужской .
Размножение спорами происходит благодаря развитию у организма особых, специализированных клеток – спор. Такое размножение свойственно водорослям, моховидным и папоротниковидным растениям. Споры – это отдельные мелкие клетки. Они содержат ядро, цитопазму, покрыты плотной оболочкой и способны на протяжении длительного времени переносить неблагоприятные условия. Попав в благоприятные условия среды|среды, споры прорастают и образуют новые (дочерние) растения.
При бесполом размножении образующиеся дочерние организмы по своим свойствам одинаковы с материнским растением.
Половое размножение – это размножение, при котором происходит слияние женских и мужских половых клеток, от чего появляются дочерние организмы, качественно иные, чем родительские.
❖ Способы размножения растений:
■ бесполое;
■ половое.
Бесполое размножение растений
Бесполое размножение — древнейшая форма размножения, осуществляющаяся без участия половых клеток (гамет) и характеризующаяся отсутствием полового процесса.
■ У растений бесполое размножение может осуществляться наряду с половым размножением.
❖ Основные способы бесполого размножения растений:
■ вегетативное размножение (характерно для большинства групп растений, а у некоторых семенных растений — малины, земляники, ивы и др. оно преобладает над половым);
■ размножение спорами, или споруляция (водоросли, мхи, хвощи, плауны,папоротники);
■ размножение делением клетки, или шизогония (у некоторых водорослей).
Вегетативное размножение — способ бесполого размножения растений с помощью вегетативных органов — корня, стебля, листа или видоизмененных побегов, из которых в благоприятных условиях формируются полноценные дочерние особи.
■ Вегетативное размножение возможно только при наличии у растения свойства регенерации, т.е. способности возрождать себя из части.
■ Вегетативно могут размножаться одноклеточные (водоросли) и многоклеточные, гаплоидные и диплоидные растения.
❖ Способы вегетативного размножения низших растений:
■ делением клетки (одноклеточные водоросли);
■ делением таллома на фрагменты;
■ фрагментами колонии.
❖ Способы вегетативного размножения высших растений:
■ луковицами или клубнелуковицами (лук, чеснок, тюльпаны, нарциссы);
■ стеблевыми и корневыми клубнями (картофель, георгины);
■ усами (земляника, костяника);
■ корневищами (многие травянистые растения);
■ черенками (виноград, смородина, крыжовник, ива);
■ делением кустов материнского растения (флоксы, пион);
■ отводками (крыжовник,.виноград, лещина);
■ листьями (каланхоэ Дегремона);
■ прививкой черенка или почки (многие сортовые деревья);
■ клонированием.
Прививка — пересадка черенка или почки привоя на подвой (укорененный сеянец) с последующим их срастанием (яблоня, груша).
Привой — часть (черенок или почка) одного растения, пересаженная на другое.
Подвой — растение, на которое пересаживают привой другого растения.
Черенок — искусственно отделенный участок вегетативного органа растения (корня, стебля, листа), используемый с целью его укоренения.
Отводок — укоренившийся боковой побег (обычно нижняя ветка), отделенный от материнского растения с целью вегетативного размножения.
Споруляния (или спорогония) — способ бесполого размножения организмов посредством спор.
■ Споруляция характерна для большинства водорослей и высших споровых растений (см. ниже).
Споровые растения — растения, которые могут распространяться (расселяться) при помощи спор, образующихся как половым, так и бесполым путем.
К споровым растениям относятся водоросли и часть высших растений: мхи, плауны, хвощи, папоротники. Высшие споровые растения обитают во влажных местах (обычно под пологом леса или на болотах) или на полях с кислыми почвами.
■В цикле развития высших споровых растений чередуются спорофит (бесполое поколение) и гаметофит (половое поколение — заросток).
Спора — особая клетка, обычно покрытая защитной оболочкой, служащая для переживания неблагоприятных условий и бесполого размножения путем расселения организмов. В благоприятных условиях спора способна прорасти в новый организм.
■ Споры многих водных растений могут активно перемещаться в водной среде благодаря особым двигательным жгутикам (такие споры называют зооспорами).
■ Споры наземных растений меньше семян, легки и свободно переносятся ветром.
Мейоспоры — гаплоидные клетки, образующиеся в спорангиях высших растений в результате мейоза и обычно (за исключением семенных растений) выполняющие функцию расселения.
■ У семенных растений мейоспоры являются необходимым этапом жизненного цикла; они не выпадают из спорангия (семязачатка), в котором происходит формирование заростка.
Равноспоровые высшие растения — растения, у которых образуется множество мейоспор примерно одного размера (хвощи, плауны, папоротники).
Разноспоровые высшие растения — растения, у которых образуются мейоспоры двух видов: 4 мегаспоры и множество микроспор (голосеменные и покрытосеменные).
Мегаспора (или макроспора) — крупная гаплоидная спора у разноспоровых растений, дающая начало женскому заростку (женскому гаметофиту). У споровых растений выпадают на почву, у семенных остаются в мегаспорангии, при этом из четырех мегаспор одна развивается, а три отмирают.
Микроспора — мелкая гаплоидная спора у разноспоровых растений, из которой формируется пыльца (незрелый мужской га-метофит).
❖ Места образования спор у споровых растений:
■ у некоторых водорослей — из вегетативной клетки или зиготы;
■ у мхов — в спорангиях, находящихся в специальных коробочках;
■ у папоротников — в спорангиях, собранных в сорусы на вайях (листостеблях);
■ у хвощей и плаунов — в спорангиях на спорофиллах, собранных в спороносные колоски;
■ у равноспоровых высших растений (и грибов) — в специальных тканях и органах — спорангиях;
■ у разноспоровых высших растений: мегаспоры — в мегаспорангиях, микроспоры — в микроспорангиях.
Спорангий — мешковидный орган бесполого размножения высших растений (и грибов), в котором путем мейоза образуются споры. Спорангии могут располагаться либо одиночно, либо группами, образуя сорусы.
Спорофилл — видоизмененный (часто лишенный хлорофилла) лист растений, на котором образуются спорангии.
Мегаспорангий (или макроспорангий) — орган бесполого размножения высших разноспоровых растений, в котором путем мейоза образуются мегаспоры. У высших споровых он имеет шаровидную форму с однослойной стенкой.
Мегаспорофилл — видоизмененный лист или подобный ему орган у растений, на котором образуются мегаспорангии (у голосеменных — чешуя шишки).
Микроспорангий — орган бесполого размножения высших разноспоровых растений, в котором путем мейоза образуются микроспоры. У высших споровых имеет шаровидную форму с однослойной стенкой, у голосеменных также однослойный, у покрытосеменных преобразован в гнездо пыльника с четырехслойной стенкой.
Микроспорофилл — видоизмененный лист у растений, на котором образуются микроспорангии (у покрытосеменных гомологичен тычинке).
Сорусы — группа спорангиев на вайях (листостеблях) папоротников, покрытая общим покрывальцем — индузием.
❖ Что формируется из спор:
■ у равноспоровых растений — раздельнополый или обоеполый заросток (гаметофит);
■ у разноспоровых растений: из мегаспор — женский заросток (женский гаметофит), из микроспор — мужской заросток (мужской гаметофит).
Шизогония (или множественное деление) — способ бесполого размножения организмов посредством многократного митотического деления ядра исходной материнской клетки, после чего эта клетка распадается на соответствующее число одноядерных дочерних клеток.
■ Шизогония встречается у некоторых одноклеточных водорослей (примеры: эвглена, хламидомонада) и протестов (пример: малярийный плазмодий).
Половое размножение растений
Половое размножение — размножение на основе полового процесса, в котором, как правило, участвуют две особи, причем новый организм развивается из зиготы, образующейся в результате оплодотворения — слияния родительских половых клеток (гамет).
Половое размножение присуще практически всем растениям кроме некоторых групп водорослей (например, хлореллы).
В жизненном цикле высших наземных растений наблюдается закономерное чередование полового и бесполого .поколений.
Половое поколение — стадия в сложном жизненном цикле, представленная особями (гаметофитами), в организмах которых образуются гаметы.
Бесполое поколение — стадия в сложном жизненном цикле, представленная особями (спорофитами), в организме которых образуются споры.
Гаметы — половые (репродуктивные) клетки с гаплоидным набором хромосом, обеспечивающие передачу наследственной информации от родителей потомкам.
❖ Гаметы растений:
■ мужские — сперматозоиды и спермии,
■ женские-яйцеклетки.
Сперматозоид — зрелая подвижная мужская половая клетка у мхов, папоротников, хвощей, плаунов.
Спермин — зрелая, не имеющая хвостика и поэтому не обладающая подвижностью мужская половая клетка у голосеменных и покрытосеменных растений, достигающая яйцеклетки с помощью пыльцевой трубки.
Яйцеклетка — зрелая женская половая клетка.
Гаметангии — специальные многоклеточные органы полового размножения высших растений, в которых развиваются гаметы.
Заросток — половое поколение (гаметофит) у высших споровых растений. У споровых растений заростки развиваются из спор, выпадающих из спорангия на почву; они имеют вид цельной или расчлененной зеленой пластинки, нити или клубенька размером от нескольких мм до 3-5 см и снабжены ризоидами; живут самостоятельно и образуют мужские (антеридии) и/или женские (архегонии) органы полового размножения. У семейных растений споры не выпадают из спорангиев, и заростки развиваются из спор внутри спорангиев. После слияния мужской и женской гамет заросток дает начало новому растению.
■ Мужской заросток у семенных растений — пыльца (не имеет антеридиев).
■ Женский заросток у голосеменных растений — первичный эндосперм с двумя архегониями, у покрытосеменных — восьмиядерный зародышевый мешок (без архегониев).
❖ Семенные растения растения, размножающиеся при помощи семян.
Классификация семенных растений:
■ голосеменные;
■ покрытосеменные (или цветковые).
Шишка — орган семенного размножения голосеменных (обычно хвойных) растений. Различают пыльниковые (мужские) шишки, в которых формируется пыльца, и семенные (женские) шишки, на которых после оплодотворения яйцеклеток из семязачатков образуются семена.
Цветок — основной орган размножения покрытосеменных (цветковых) растений (см. статью «Органы высших растений«
Мужские гаметангии (органы полового размножения) растений: антеридий, андроцей.
Антеридий — мужской орган полового размножения растений, в котором образуются мужские гаметы (сперматозоиды). У водорослей он одноклеточный, у высших растений (мхов, хвощей, плаунов, папоротников) — многоклеточный. Имеется у растений, возможность размножения которых зависит от наличия в окружающей среде капельножидкой воды.
Андроцей — мужской орган полового размножения цветковых растений, представляющий собой совокупность тычинок, находящихся на одном цветке, в которых развиваются пыльцевые зерна.
Тычинка — это мужская часть цветка, состоящая из пыльника (образованного двумя пыльцевыми мешками, соединенными связником) и тычиночной нити, микроспорофилл покрытосеменного растения. Каждый пыльцевой мешок тычинки состоит из двух гнезд пыльника -микроспорангиев, где происходит микроспорогенез и образуются микроспоры, в дальнейшем развивающиеся в пыльцу (мужской заросток — гаметофит). При созревании пыльцы гнезда вскрываются и освобождают пыльцу.
Стенки гнезда пыльника выполняют защитную (наружный слой — эпидерма), механическую (промежуточный фиброзный слой, разрывающий пыльник при созревании пыльцы) и запасающую (внутренний, выстилающий слой — тапетум) функции.
❖ Женские гаметангии (органы полового размножения) растений:
■ у низших растений — оогонии:
■ у высших растений (кроме покрытосеменных) — архегонии;
■ у покрытосеменных — зародышевые мешки; в этом случае яйцеклетку сопровождают две клетки-спутницы (синергиды), играющие в процессе оплодотворения вспомогательную роль.
Оогоний — женский, обычно одноклеточный, орган полового размножения у низших растений (водорослей) и некоторых гринов, внутри которого образуется одна или несколько яйцеклеток.
Архегоний — женский орган полового размножения у мхов, хвощей, плаунов, папоротников и голосеменных растений, в когором образуются яйцеклетки (отсутствует у покрытосеменных). Состоит из расширенного брюшка, где формируется яйцеклетка, и узкой шейки, имеющей канал, по которому сперматозоид проникает в брюшко, где происходит оплодотворение.
Зародышевый мешок — женский заросток (гаметофит) покрытосеменного растения, расположенный в центральной части семяпочки, внутри которого образуется яйцеклетка и происходит двойное оплодотворение (см. ниже).
Пестик — основная, центральная часть цветка, образованная одним или несколькими плодолистиками и состоящая из завязи, столбика и рыльца. Столбик выносит рыльце для опыления, рыльце улавливает пыльцу, завязь покрывает семязачатки и преобразуется в плод. В цветке может быть один пестик (яблоня, огурец), или несколько (земляника, малина).
Гинецей — совокупность плодолистиков (мегаспорофилл), состоящих один или много пестиков (женских органов полового размножения цветковых растений) цветка, несущих семязачатки (семяпочки).
Семязачаток (семяпочка) — сложная многоклеточная структура у семенных растений, представляющая собой видоизмененный и окруженный несколькими оболочками спорангий семенных растений, в котором образуются споры, формируется женский заросток (гаметофит) и происходит оплодотворение, после которого, и процессе развития зародыша, семязачаток превращается в семя.
■ Семязачаток включает зародышевый мешок, несколько окружающих его оболочек и внутренние структуры завязи.
■ У голосеменных растений семязачатки прикрепляются с помощью семяножки к семенным чешуям женских шишек и лежат на них открыто, у покрытосеменных растений семязачаток находится на внутренней поверхности завязи пестика.
У высших семенных растений наблюдается только один тип полового процесса — оогамия; кроме того, у них в результате сочетания бесполого размножения с половым образуются особые зачатки — семена, при помощи которых происходит расселение растений.
Оогамия — тип полового процесса, при котором в оплодотворении участвуют разные гаметы — крупная неподвижная женская яйцеклетка и мелкий мужской сперматозоид или спермий, перемещающийся к яйцеклетке.
Половые поколения растений
В жизненном цикле высших наземных растений закономерно чередуются половое и бесполое поколения (см., например, схемы). Опыление растений
❖ Опыление — перенос пыльцы из пыльников тычинок на рыльце пестика цветка; характерно для семенных растений. Происходит с помощью ветра или насекомых, а также человека (в селекционных или производственных целях).
❖ Способы опыления:
■ самоопыление — происходит в одном обоеполом цветке и нс зависит от погодных условий и посредников (пример: ячмень);
■ перекрестное опыление: пыльца переносится на рыльце пестика другого цветка того же или другого растения (примеры: рожь, кукуруза). Перекрестное опыление растений повышает уровень гетерозиготности потомства, что позволяет лучше адаптироваться к постоянному изменению условий среды.
Двойное оплодотворение у растений
❖ Двойное оплодотворение — половой процесс у цветковых растений, при котором один из двух спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй — с центральным ядром зародышевого мешка.
Особенности процесса двойного оплодотворения: после попадания на рыльце пестика в пыльцевом зерне образуется пыльцевая трубка с двумя спермиями которая через пыльцевход входит в семязачаток, находящийся на внутренней поверхности завязи пестика. После этого ядро трубки разрушается, а ее кончик при соприкосновении с оболочкой зародышевого мешка разрывается, освобождая мужские гаметы. Спермии проникают внутрь зародышевого мешка. Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Второй спермий сливается с диплоидной центральной клеткой, образуя триплоидную клетку, из которой формируется питательная ткань — эндосперм.
Дальнейшее развитие:
■ из зиготы развивается зародыш семени (две или одна семядоля, зародышевый побег с почечкой и зародышевый корешок);
■ эндосперм в процессе развития семян растений расходуется на рост семядолей;
■ из покровов семязачатка развивается семенная кожура; от пыльцевхода на ней остается отверстие — семявход;
■ из стенок завязи пестика развивается плод.
Читайте также: