Жизненный цикл покрытосеменных схема

Обновлено: 08.07.2024

ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, или ЦВЕТКОВЫЕ

Покрытосеменные (Цветковые) — отдел высших растений, отличительной особенностью которых является; 1) наличие цветка в качестве органа полового размножения 2) замкнутого вместилища у семяпочки (а затем и у происшедшего из неё семени, откуда и появилось название покрытосеменные), 3) двойное оплодотворение.

Покрытосеменные представлены: деревьями, травами и промежуточными формами — кустарниками и кустарничками.

Общая характеристика Цветковых растений:

древесные, кустарниковые и травянистые формы
однолетние, двулетние и многолетние растения
более 250 000 видов
повсеместное распространение (на всех континентах и во всех средах обитания)
семенное и вегетативное размножение
генеративные органы — цветки
после двойного оплодотворения происходит развитие семени с запасом питательных веществ; семя защищено околоплодником и находится внутри плода

Широкое распространение и разнообразие строения цветковых растений обусловлено приобретением ими в процессе эволюции ряда прогрессивных черт:

наличие цветка — органа, совмещающего функции полового и бесполого размножения;
образование в составе цветка завязи, заключающей в себе семязачатки и предохраняющей их от действия неблагоприятных условий среды;
двойное оплодотворение, в результате которого образуется триплоидный (а не гаплоидные, как у голосеменных) эндосперм;
редукция гаметофита: мужской гаметофит — пыльцевое зерно состоит из двух клеток: вегетативной и генеративной (генеративная делится, образуя два спермия). Женский гаметофит состоит из 8 клеток зародышевого мешка.

Классы Покрытосеменных (Цветковых)

Выделяют два класса цветковых растений: однодольные и двудольные.

Признаки двудольных растений:

Зародыш имеет 2 семядоли, прорастающие надземно, с 3 проводящими пучками.
Лист на черешке с сетчатым или ветвящимся жилкованием.
Проводящая система состоит из одного кольца проводящих лучков, с камбием; во флоэме присутствует паренхима; кора и сердцевина дифференцированы.
Корневая система стержневая, зародышевый корешок развивается в славный корень.
Жизненные формы древесные и травянистые.
Цветок имеет число элементов, кратное 5 или 4.

Признаки однодольных растений:

Зародыш с одной семядолей, прорастающей подземно, имеет два главных проводящих лучка.
Лист без черешка, с параллельным или дуговым жилкованием, с влагалищным основанием.
Проводящая система состоит из многих отдельных пучков; камбий отсутствует; паренхима во флоэме отсутствует; кора и. сердцевина не имеют четкой дифференциации.
Корневая система мочковатая, зародышевый корешок рано отмирает, заменяясь системой придаточных корней.
Жизненные формы травянистые, некоторые древесные формы вторичны.
Цветки имеют число элементов, кратное 3, реже 4.

Основные различия между Двудольными и Однодольными

Жизненный цикл Цветковых растений

Цикл развития. Нажми для увеличения картинки!

Семейства Покрытосеменных (Цветковых)

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.

Итак, в прошлый раз мы учили много умных слов: микроспора, женский гаметофит, антеридий и т.д. И если по отношению к споровому растению все эти слова имеют однозначное наименование, то с отделом Покрытосеменных все немного по-другому. У его представителей каждая из этих структур имеет и традиционное название.
Покрытосеменные - разноспоровые растения, поэтому вспомним схему жизненного цикла разноспорового плауна селагинеллы:

Такой же жизненный цикл будут иметь Покрытосеменные растения. Теперь осталось подобрать для каждой стадии соответствующую структуру Покрытосеменного растения.
Спорофит - и так понятно, взрослое растение. Далее нужно найти спорангии, сидящие на стробилах. Стробилы - это генеративные побеги, на которых имеются спорофиллы - листья, несущие спорангии, иными словами - спороносные колоски. Генеративный побег у нас уже есть - это цветок. За генеративную функцию у него отвечают пестики и тычинки. Вот это и есть наши спорофиллы.

Эволюция тычинок: сначала широкое основание листа, несущего, как и у спорового растения, спорангии, затем листовая пластинка сужается, количество жилок уменьшается, постепенно остается практически одна лишь центральная жилка, на которой сидят спорангии.

Эволюция пестиков: вначале были плодолистики. Это листики, несущие спорангии, и при этом свернувшиеся с местом перегиба по средней жилке, так что спорангии оказались внутри этого свертка. Эту стадию мы и видим на рисунке 1. Затем мы уже можем преобразовывать щель между двумя сторонами спорофилла, которая постепенно замыкается и становится улавливающей поверхностью рыльца.

Совокупность плодолистиков мы называем гинецей. Гинецей может состоять как из отдельных плодолистиков, как на рисунке г), так плодолистики могут срастаться и образовывать пестики с единой (внешне, только внешне) завязью, при дальнейшем срастании может образовываться единый столбик и рыльце. Чаще всего количество лопастей на рыльце может указывать на количество плодолистиков в пестике. Различные типы срастания плодолистиков можно посмотреть на следующем рисунке.

Так как плодолистик это мегаспорофилл (лист, на котором образуются мегаспорангии), то теперь можно на нем найти мегаспорангий. Семяпочка? Не совсем. Мегаспорангий у Покрытосеменных покрыт двумя оболочками, которые называются интегументы. Сам мегаспорангий называется нуцеллус.

Все, путь от мегаспорангия до яйцеклетки пройден.
Теперь разберемся с микроспорангиями.

Мы уже выяснили, что тычинка у нас это микроспорофилл, т.е. лист, несущий микроспорангии. На каждом листе имеется два пыльника, каждый из который состоит из двух пыльцевых мешков. Вот пыльцевой мешок - это и есть микроспорангий. В нем образуется спорогенная ткань (т.е. множество материнских клеток спор), которая делится путем мейоза и образует гаплоидные микроспоры.

Микроспоры - это и есть пыльцевое зерно (рисунок а). Но здесь тут же начинает развиваться мужской гаметофит, сначала состоящий из 2 клеток (рисунок б), а потом из 3 (рисунок в). Опять же, речи о возникновении антеридиев не идет, т.к. гаметофит слишком мал. При опылении пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, в это время оно может представлять собой любую стадию от микроспоры до 3-клеточного гаметофита. Клетка пыльцевой трубки прорастает, два спермия (1n) достигают зародышевого мешка и происходит двойное оплодотворение, которое является специфическим для покрытосеменных растений. При оплодотворении яйцеклетки (1n) образуется зигота (1n + 1n = 2n), при оплодотворении центральной клетки (2n) образуется первичная клетка эндосперма (1n + 2n = 3n). Из зиготы образуется зародыш семени, из первичной клетки эндосперма - соответственно, эндосперм.

Что из всего этого нужно знать? Пожалуй, двойное оплодотворение вместе с плоидностью клеток. Все остальное - это уже для олимпиад и для дополнительных вступительных испытаний в престижные ВУЗы.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

У высших растений, в отличие от низших, зигота дает начало многоклеточному зародышу . В результате роста и дифференциации зародыша развивается спорофит. Как и зигота, все клетки зародыша и развивающегося из него спорофита характеризуются удвоенным числом хромосом.

На спорофите образуются спорангии , в которых развиваются споры — очень маленькие, обычно едва различимые невооруженным глазом одноклеточные образования, служащие для бесполого размножения. При образовании спор число хромосом в результате мейоза уменьшается вдвое, и поэтому каждая спора по отношению к клеткам спорофита является гаплоидной.

Развитие половых клеток у цветковых растений

У растений наблюдается регулярная смена ядерных фаз (гаплоидной и диплоидной). Особого внимания заслуживают цветковые растения – самые распространенные на Земле. В жизненном цикле высших растений выделяют смену двух поколений: гаметофита и спорофита. Гаметофит – небольшое растеньице полового поколения, на котором формируются половые органы, продуцирующие гаметы. На нем развиваются как женские, так и мужские гаметы. У семенных растений гаметофиты практически утратили способность к самостоятельному существованию. Преобладающим поколением является спорофит (большинство клеток диплоидны), обычно представляющий собой крупное листостебельное растение, существующее достаточно длительный срок. Спорофит образуется после слияния мужских и женских гаплоидных гамет.

Цветок – основной орган размножения покрытосеменных цветковых растений. Цветок можно считать как спорофитом, органом бесполого размножения (так как он производит микроспоры и мегаспоры), так и гаметофитом – органом полового размножения (так как из микроспор развиваются мужские гаметы– спермии, а из мегаспор – женские – яйцеклетки).

Развитие пыльцевых зерен происходит в пыльцевых гнездах – микроспорангиях пыльников – в два этапа.

Этап первый – микроспорогенез спорогенной ткани делятся митозом, образуя клетки микроспор – микроспороциты (2n). Микроспороциты делятся мейозом, образуя микроспоры (n). Каждая материнская клетка дает четыре микроспоры (тетрада микроспор).

Этап второй – микрогаметогенез – развитие микрогаметофита. Каждая микроспора (n) делится митозом, образуя микрогаметофит – мужской гаметофит, или пыльцевое зерно . Сначала осуществляется процесс бесполого размножения спорофита, для чего и используются мелкие споры. Затем внутри пыльцевого мешка из прорастающей (делящейся) споры формируется микроскопический мужской гаметофит, являющийся уже новым половым поколением.

Развитие зародышевого мешка происходит в семязачатке (мегаспорангии) в два этапа . Первый этап – мегаспорогенез – развитие мегаспор . Спорогенные клетки (2n) делятся митозом, образуя клетки мегаспор – мегаспороциты (2n). Мегаспороциты делятся мейозом, образуя мегаспоры (n). Каждая материнская клетка дает четыре мегаспоры. В мегагаметофите развивается только одна из микроспор (обычно нижняя), остальные дегенерируют. Второй этап – метагаметогенез – развитие мегагаметофита (зародышевого мешка). Оставшаяся из четырех одна мегаспора (n) последовательно делится тремя митозами без цитокинеза (делятся только ядра). Образуется по четыре ядра на полюсах зародышевого мешка – восьмиядерный зародышевый мешок .

Два ядра от полюсов отходят к центру и сливаются вместе, образуя центральные (вторичные) ядра (2n). Остающиеся на полюсах ядра превращаются в клетки: антиподы (n), яйцеклетку (n), синергиды (n). Формируется мегагаметофит (зародышевый мешок).

первый спермий (n) + яйцеклетка (n) = зигота (2n);

второй спермий (n) + центральное ядро (2n) = первичное ядро эндосперма (Зn).

Результатом полового размножения гаметофита цветкового растения является образование диплоидной зиготы и крупной триплоидной клетки. Их деление путем митоза в конечном итоге приводит к формированию зародыша и эндосперма семени (запасы питательных веществ). Семя – это важный этап в развитии нового поколения спорофита.

Читайте также: