Периоды онтогенеза покрытосеменных растений

Обновлено: 05.10.2024

ГЛАВА 7. ЦВЕТОК КАК ОСОБЫЙ РЕПРОДУКТИВНЫЙ ОРГАН ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ

7.5. Развитие цветка в онтогенезе

На протяжении онтогенеза покрытосеменные испытывают ряд последовательных изменений, приводящих к возникновению различных морфофизиологических структур. На основании изучения онтогенеза у различных представителей покрытосеменных растений Ф. М. Куперман удалось выделить 12 этапов органогенеза у однодольных растений, из которых 8 связано с формированием цветка и его функционированием.

Морфологические изменения, наблюдаемые в ходе онтогенеза цветка, показывают, что при заложении его элементов прежде всего меняется форма апекса побега, который превращается из конусовидного в более или менее плоский, или слегка вогнутый и становится цветоложем цветка. На цветоложе в определенном порядке в виде бугорков меристематической ткани закладываются все элементы цветка (рис. 164). Как правило, каждый бугорок вначале образуется обособленно, но впоследствии могут возникать зоны интеркалярной меристемы, что приводит к срастанию отдельных элементов цветка. Чем раньше заложилась зона интеркалярного роста, тем более сросшимися будут различные элементы. Особенно четко это выражено в строении чашечки и венчика.

Рис. 164. Развитие цветков в онтогенезе: А—актиноморфного с верхней завязью у кислицы фиалковой (Oxalis violacea); Б—зигоморфного с нижней завязью у резеды душистой (Reseda odorata): 1—конус нарастания по - бега (будущее цветоложе); 2—бугорки чашелистиков чашечки; 3—бугорки лепестков венчика; 4—бугорки тычинок (заложение андроцея); 5—бугорок, формирующий гинецей

Первыми на цветоложе закладываются бугорки чашелистиков. Сначала они равномерно разрастаются в длину, ширину и толщину, однако вскоре за счет более интенсивного деления клеток с наружной стороны бугорок меняет форму и становится выпукло-вогнутым. Благодаря такому изменению формирующиеся чашелистики постепенно сближаются друг с другом и смыкаются, образуя бутон. Точно так же идет развитие и лепестков, которые закладываются вслед за чашелистиками. В бутоне между чашелистиками и лепестками имеется воздушная прослойка, что усиливает теплоизоляционные свойства околоцветника. Благодаря особенностям формирования околоцветника уже на ранних этапах развития создаются благоприятные условия для образования и эффективного функционирования репродуктивных элементов цветка — тычинок и пестиков.

Тычинки, как чашелистики и лепестки венчика, закладываются в виде бугорков меристематической ткани. В процессе онтогенеза первым дифференцируется пыльник, тычиночная нить образуется за счет интеркалярной меристемы.

Определенная особенность наблюдается при образовании пестика. У некоторых растений плодолистик, формирующий пестик, также закладывается в виде бугорка меристематической ткани, который постепенно разрастается, меняет форму, сворачивается и в конечном счете срастается своими краями. Однако у растений, имеющих ценокарпный гинецей, чаще всего возникает конгенитальный (от лат. congenitus — врожденный) пестик. Такой пестик с самого начала закладывается в виде кольцевого образования, и в процессе раз вития происходит только дифференцировка его на составляющие элементы.

В ходе онтогенеза тычинки и пестики формируются не только как морфологические структуры. Одновременно с чисто морфологическими процессами, которые придают определенную форму тычинкам и пестикам, а, соответственно андроцею и гинецею цветка, идут эмбриологические процессы. Иначе говоря, в определенных структурах тычинок и пестиков, о чем далее детально будет сказано, идут сугубо репродуктивные процессы: образование спор, развитие гаметофитов, формирование половых клеток (гамет) и т. д.

От особенностей развития меристематических бугорков зависит и форма будущего цветка. Если цветоложе и закладывающиеся на нем бугорки меристематической ткани развиваются равномерно, формирующийся цветок будет актиноморфным. Когда цветоложе и бугорки меристематической ткани разрастаются неравномерно, образуется зигоморфный цветок.

Биологическая библиотека - материалы для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

Первый период — зародышевый . Он начинается с оплодотворения и образования зиготы и заканчивается прорастанием семени. В этот период происходит интенсивное деление клеток: из зиготы сначала образуется зародыш, а потом он развивается в проросток.

Второй период — вегетативный , или период молодости (роста). Проросток формирует корневую систему и надземные органы, самостоятельно производит органические вещества и быстро увеличивается в размерах. Этот период продолжается до образования цветков.

Третий период — генеративный , или период зрелости , начинается с появления генеративных органов (цветков, плодов и семян).

В четвёртом, заключительном периоде жизни — периоде старости — побеги и корни растения растут очень медленно, оно теряет способность образовывать генеративные органы.

Так как общая продолжительность жизни растений различна, то у разных растений продолжительность этих периодов не одинакова.

У двулетних растений первый год жизни — это зародышевый и вегетативный периоды, второй год жизни — генеративный период и старость.

Многолетние растения основную часть своего существования находятся в генеративном периоде. За это время они производят много семян, способствуя распространение своего вида.

Отдел покрытосеменные (цветковые) самый многочисленный, он включает 235-250 тысяч видов. Его представители обитают по всему миру: от холодной тундры до жарких тропиков, отдельные виды освоили пресные и морские водоемы.

Покрытосеменные составляют большую часть массы растительного сообщества, являются звеном в цепи питания (продуцентами) - важнейшими производителями органических веществ на суше, как водоросли - в морях и океанах.

Цветок - генеративный орган покрытосеменных (цветковых), высшая ступень полового размножения. Цветок характерен только для покрытосеменных растений, ни один из других отделов подобным генеративным органом не обладает. По своему строению цветок это видоизмененный обоеполый стробил, гомологичный стробилам голосеменных.

В отличие от голосеменных, у которых семязачатки лежат открыто на семенных чешуях, у цветковых семязачаток находится в замкнутом вместилище - завязи, сформированной из плодолистика (-ов).

Двойное оплодотворение, открытое Навашиным Сергеем Гавриловичем, уникальное явление, характерное только для цветковых. Оно связано с тем, что в зародышевый мешок попадают два спермия, один из которых (n) сливается с центральной клеткой (2n), с образованием запасного питательного вещества - эндосперма (3n). Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) с образованием зиготы (2n), из которой развивается зародыш.

У цветковых появляется плод - генеративный орган, служащий для защиты и распространения семян.

Ксилема - проводящая ткань, обеспечивающая восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных солей, представлена не трахеидами, а сосудами. Во флоэме ситовидные элементы окружены клетками-спутницами.

У покрытосеменных мы не найдем антеридиев и архегониев: гаметофиты максимально редуцированы.

В процессе опыления покрытосеменных участвуют насекомые, летучие мыши, птицы. Также опыление может происходить с помощью воды или ветра.

Особенностью цветковых является способность образовывать многоярусные сообщества, более устойчивые и продуктивные.

Многоярусность растительного сообщества служит приспособлением к равномерному распределению света: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые растения отлично чувствуют себя в тени светолюбивых :)

Классы покрытосеменных

Отдел покрытосеменные состоит из двух классов: однодольные и двудольные. К классу двудольных относятся семейства: крестоцветные, сложноцветные, розоцветные, бобовые (мотыльковые), пасленовые. Класс однодольные включает в себя семейства: злаковые, лилейные. Для каждого класса имеются характерные признаки.

В семядолях содержится запас питательных веществ. При надземном прорастании семядоли (зародышевые листья) могут выполнять функцию фотосинтеза.

Листья двудольных простые и сложные, для двудольных характерно перистое и пальчатое жилкование.

За счет камбия растения растут в толщину, возможен вторичный рост осевых органов (стебля и корня).

Корневая система чаще всего стержневого типа, с хорошо выраженным главным корнем, от которого отходят боковые корни. Главный корень развивается из зародышевого корешка.

Цветки пятичленные, реже встречаются четырехчленные. Хорошо обособлены чашечка и венчик.

Цветок с простым околоцветником. Цветки чаще трехчленные, четырехчленные. Никогда не бывают пятичленными.

Эндосперм семени

Эндосперм (от греч. endon - внутри + греч. sperma - семя) - запасное питательное вещество, у покрытосеменных триплоидный (3n).

Эндосперм в семени есть у подавляющего большинства однодольных (лука, ландыша, пшеницы) и двудольных (тмина, хурмы, фиалки). Отсутствует эндосперм в семенах тыквенных, крестоцветных (капусты), сложноцветных (подсолнечника), бобовых (гороха, фасоли), также у - березы, липы, дуба, клена, так как на ранней стадии развития растущий зародыш поглощает эндосперм.

Жизненный цикл

Из генеративных почек спорофита развиваются цветки. У взрослого растения спорофита (2n) в цветке в гнездах пыльников тычинок в ходе микроспорогенеза образуется пыльцевое зерно (n) - мужской гаметофит. В завязи пестика в семязачатке формируется женский гаметофит - зародышевый мешок, внутри которого находятся центральная клетка (2n) и яйцеклетка (n).

В результате опыления (насекомым, ветром, человеком) пыльца с тычинок переносится на рыльце пестика. Пыльцевое зерно состоит из вегетативной и генеративной клеток. Вегетативная клетка начинает растворять ткани пестика, образует пыльцевую трубку и прорастает до зародышевого мешка. Генеративная клетка делится, образуя два спермия (n), из которых один сливается с центральной клеткой (2n) с образование эндосперма (3n) - запасного питательного вещества. Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n), образуя зиготу (2n).

В дальнейшем из семязачатка формируется семя, а завязь превращается в околоплодник - образуется плод. Своим внешним видом плоды привлекают животных, и те их охотно поедают) Благодаря семенной кожуре семена не подвергаются расщеплению в желудочно-кишечном тракте человека и животных. Они выходят из ЖКТ в неизменном виде и остаются способны к прорастанию: так происходит расселение растений. Попав в благоприятные условия, они прорастают в спорофит (2n). Цикл замыкается.

Значение покрытосеменных

Покрытосеменным в жизни человека отведено важное место. Только подумайте - почти все культурные растения принадлежат к этому отделу! Цветковые имеют медицинское значение, из многих растений изготавливаются лекарства. Их древесина используется для изготовления бумаги, мебели, применяются в промышленности.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

В предыдущем курсе биологии вы уже ознакомились с особенностями развития различных групп растений и животных. Вспомните, как происходят эти процессы. Какие типы развития характерны для животных? Чем они отличаются друг от друга?

Периоды онтогенеза растений

Как вам известно, онтогенез — это индивидуальное развитие организма от момента его зарождения половым или бесполым способом до смерти. Онтогенез делится на несколько периодов. Хотя общая последовательность событий в онтогенезе живых организмов схожа, эти периоды различны для разных систематических групп. Так, очень разнообразны варианты онтогенеза у водорослей. У них часто встречаются сложные жизненные циклы. У наземных растений разнообразие вариантов онтогенеза не так велико. Наибольшей наземной группой растений являются цветковые (покрытосеменные). У них выделяют четыре основных периода онтогенеза.

Периоды онтогенеза покрытосеменных растений

Период онтогенеза

Когда начинается

Что происходит

С момента отделения семени от материнской особи

Семя находится в состоянии покоя с минимальной интенсивностью процессов жизнедеятельности

С момента прорастания зародыша

Рост растения и накопление питательных веществ

С момента начала формирования генеративных органов

Генеративные органы функционируют. Растения цветут и плодоносят

С момента окончания функционирования генеративных органов до гибели растения

Процессы отмирания начинают преобладать над процессами новообразования

Периоды онтогенеза животных

Онтогенез животных обычно делят на два основных периода — эмбриональный и постэмбриональный. Эмбриональный период (эмбриогенез) длится от момента оплодотворения до рождения (выхода из яйцевых оболочек). Постэмбриональный — от момента рождения до смерти животного.

Рис. 27.1. Постэмбриональное развитие животных

Постэмбриональное развитие животных может быть прямым или сопровождаться превращением — метаморфозом (рис. 27.1).

Этапы постэмбрионального развития млекопитающих

Этап

Когда начинается

Что происходит

С момента рождения

Рост и развитие организма

С момента наступления половой зрелости

Образования и роста новых органов не происходит. Обмен веществ сбалансирован. Происходит размножение животных

С момента, когда процессы отмирания начинают преобладать над процессами новообразования, до гибели животного

Происходят изменения, которые снижают адаптационные возможности

Онтогенез растений делят на несколько периодов — латентный, прегенеративный, генеративный и постгенеративний. Онтогенез животных обычно делят на два главных периода — эмбриональный и постэмбриональный. В постэмбриональном периоде выделяют несколько этапов — ювенильный, зрелость, старение. Развитие организма в этот период может происходить с метаморфозом или быть прямым.

Проверьте свои знания

1. Что такое онтогенез? 2. Какие этапы выделяют в онтогенезе растений? 3. Объясните значение разных периодов онтогенеза животных. 4*. У насекомых жизненный цикл с метаморфозом требует существенной перестройки организма в один из периодов жизни. Это создает много сложностей. Почему же такой тип жизненного цикла является очень распространенным?

Читайте также: