Циклы развития растений

Высшие растения:

Вернуться к теме “Высшие растения – характеристика и жизненный цикл”

Подробный конспект

Высшие растения — это многоклеточные фототрофные организмы, приспособленные к жизни в наземной среде и характеризующиеся правильным чередованием полового и бесполого поколений и наличием дифференцированных тканей и органов.

Основные признаки, отличающие высшие растения от низших:

– приспособленность к обитанию в наземной среде;

– наличие четко дифференцированных тканей, выполняющих конкретные специализированные функции;

– наличие многоклеточных органов размножения — полового (гаметангий) и бесполого (спорангий). Мужские гаметангии высших растений называются антеридиями, женские — архегониями. Гаметангии высших растений (в отличие от низших) защищены оболочками из стерильных (бесплодных) клеток и (у отдельных групп растений) могут быть редуцированы, т.е. уменьшены и упрощены;

– превращение зиготы в типичный многоклеточный зародыш, клетки которого первоначально не дифференцированы, но генетически детерминированы на специализацию в определенном направлении;

– правильное чередование двух поколений — гаплоидного полового (гаметофит), развивающегося из споры, и диплоидного бесполого (спорофит), развивающегося из зиготы;

– доминирование в жизненном цикле спорофита (у всех отделов кроме Моховидных);

– разделение тела спорофита (у большинства отделов высших растений) на специализированные вегетативные органы — корень, стебель и листья.

Всем высшим растением свойственно наличие двух жизненных фаз, закономерно сменяющих друг друга – гаметофита и спорофита. Вместе они составляют жизненный цикл высшего растения.

Гаметофит развивается из споры и представляет собой поколение, способное размножаться половым путем, т.е. слиянием двух гаплоидных клеток – гамет с образованием диплоидной зиготы. Поскольку гаметы у высших растений всегда образуются в результате митоза само тело гаметофита построено тоже из гаплоидных клеток.

Спорофит развивается из зиготы. Он размножается бесполым путем (спорами), и его тело образовано клетками с диплоидным набором хромосом. Спорофит не образует половые органы, и споры развиваются в особых многоклеточных структурах – спорангиях. Несмотря на то, что спорофит образован диплоидными клетками, споры гаплоидны т.к. образуются в процессе мейоза из материнских клеток – предшественников.

Органы растений, выполняющие функцию полового размножения.

У различных представителей растительного царства они сильно отличаются по уровню дифференциации и сложности строения. У некоторых водорослей и лишайников генеративные органы не дифференцированы на мужские и женские (морфологически не отличимы) и различаются только физиологически. В других случаях у низших растений генеративные органы подразделяются на антеридии (образующие мужские гаметы) и оогонии (образующие женские гаметы), как правило, одноклеточные. От них в процессе эволюции произошли многоклеточные генеративные органы высших растений – антеридии и архегонии. У высших споровых растений (мхов, папоротников, хвощей и плаунов) антеридии представляют собой небольшие овальные или шаровидные тельца, одетые снаружи бесплодными клетками, в. которых образуются подвижные сперматозоиды (мужские гаметы) (см. Мхи, Папоротниковидные, Плауновидные, Хвощевидные). Архегонии выглядят как небольшие бутылкообразные или колбообразные тельца, состоящие из брюшка и шейки. В брюшке помещается неподвижная яйцеклетка – женская гамета. В процессе эволюции высших растений архегонии и антеридии претерпевают упрощение (редукцию). У наиболее высокоорганизованных покрытосеменных растений, а также у некоторых голосеменных растений архегонии отсутствуют. У сосновых от архегония сохраняется яйцеклетка и несколько боковых клеток, а мужской гаметофит редуцирован до трех клеток и антеридии, и как таковой не образуется. У покрытосеменных (цветковых) растений, в связи с особенностями их развития, возникают высокоспециализированные генеративные органы – мужские гаметофиты (пыльцевые зерна), состоящие из двух клеток (генеративной и вегетативной), и сильно редуцированные женские гаметофиты – зародышевые мешки. Понятие Генеративные органы, у покрытосеменных растений часто распространяют на цветки и плоды.

Этапы развития растения

На протяжении всей жизни растение растет и развивается.

Жизненный цикл растения начинается, с того, что семя попадает в почву и начинает развиваться. Основными этапами жизненного цикла растения являются прорастание, рост(вегетация),цветение, размножение, опыление и стадии распространения семян.

Прорастание семян

Жизненный цикл растения начинается с прорастания семени. Когда семя попадает в почву все, что требуется для его прорастания — это вода, кислород и правильная температура для прорастания семени. Что насчет света? Большинство семян не подвержено влиянию света или темноты, но некоторые семена не прорастают, пока не видят достаточный свет. По мере достижения правильной температуры и подачи воды семя будет прорастать. Когда сухое семя поглощает воду – это называется имбибацией, семена впитывают воду. Этот процесс настолько похож на сухую губку, подверженную воздействию воды. По мере того, как губка поглощает воду, она растет в размерах. Цвет губки меняется, она набухает и становится тяжелее. С семенами происходит тоже самое. После посадки в почву в течение нескольких дней семя поглощает воду и набухает до тех пор, пока семенной слой не отпадает. Стебель прорастает в почву вместе с семядолями или листьями семян — это и называется прорастанием. Крошечный корень растет вглубь, ища воду и питательные вещества. Важно, чтобы семя посадили в нужное место в нужное время, чтобы оно прорастало.

Вегетация

Чтобы завершить стадию роста жизненного цикла цветка, растения должны производить свою собственную пищу. Этот процесс называется фотосинтезом. Как только появляются первые листья – начинается процесс фотосинтеза. Растения содержат хлоропласты в листьях, которые преобразуют энергию из солнечного света, углекислого газа и воды в сахара, которые они используют в качестве пищи. Азот является ключевым компонентом хлорофилла, зеленого пигмента в растениях, поэтому он является критическим питательным веществом, когда их энергия сосредоточена на растущих стеблях и листве. Они хранят сахара в корнях и стеблях. Корневая система продолжает развиваться, закрепляя растение в почве и увеличивая корневые волоски, которые помогают растению лучше поглощать воду и питательные вещества. Шток растет дольше к солнцу и транспортирует воду и пищу между корнями и листьями. Сахары и крахмалы превращаются в энергию, используемую для создания нового роста растений. Новые листья растут с вершины стебля или меристемы.

Цветение

Через некоторое время начинаются развиваться цветочные почки. Некоторые растения цветут в течение нескольких дней, в то время как другие месяцы или даже годы. Репродукция. Внутри почки зарождается крошечный цветок. Чашечки защищают почку до ее открытия. Со временем бутон открывается и расцветает в зрелый цветок, и чашелистики выглядят как маленькие зеленые листья у основания цветка. Цветок — половая репродуктивная часть растения. Лепестки цветка часто очень заметны, ярко окрашены и сильно ароматизированы, чтобы привлечь опылителей. Это очень интересная стадия жизненного цикла растения! Женская часть цветка называется пестиком, и она состоит из четырех частей — стигмы, стиля, яичника и яйцеклеток. Садовая часть цветка называется тычинкой и состоит из длинной нити и пыльника, где производится пыльца. В центре цветка есть длинная тонкая трубка, которая заканчивается округлым овалом. Трубка называется стилем. На вершине стиля стигма — его задача — поймать пыльцу. Он может быть липким или сформированным таким образом, чтобы помочь лучше улавливать пыльцу. Иногда несколько тычинок окружают пестик. Как только пыльца попадает в ловушку, она перемещается вниз по стилю до закругленной части в конце, где и происходит оплодотворение. Оплодотворенные яйца становятся семенами на этой стадии жизненного цикла цветка. У овощей и фруктов, плодовых растений, на созревание указывает появление плодов.

Опыление

Некоторые цветы имеют только мужские части, а некоторые имеют только женские части. Эти растения зависят от насекомых, птиц, животных, ветра, воды или других опылителей для переноса пыльцы из мужских цветков или мужских частей на женские цветы или женские части. Без опылителей не было бы семян или новых растений. Яркие цветные лепестки, сильный запах, нектар и пыльца привлекают опылителей. Цветы специально приспособлены для привлечения своих конкретных опылителей.

Распространение семян

Заключительная стадия жизненного цикла цветка. Семена распространяются по-разному. Некоторые, как семена одуванчика, рассеиваются ветром. Другие полагаются на животных — примером этого являются курятники, которые застревают в меха животных и автостопом в новых местах. Водяные лилии зависят от воды для распространения семян. Люди размножали много семян намеренно, сажая сады. Когда семена падают на землю, жизненный цикл растения начинается снова и снова.

Читайте также:

Growing (гровинг, гров)

Слово гровинг происходит от английского глагола grow – растить, выращивать. Выращивание растений в искусственно созданных для этого условиях. В последние годы интерес к домашнему выращиванию культурных растений сильно возрос. Гровинг получил широкое распространение в связи с увеличивающимся интересом человека к органическому выращиванию натуральных овощей, фруктов, плодово-ягодных культур и зелени.

Практически все известные мировые светотехнические компании имеют в своём производстве отдельную линейку – свет, предназначенный для выращивания растений. Как правило, это источник искусственного света, обычно электрический, стимулирующий рост растений путём испускания света, подходящего для фотосинтеза.

Outdoor (Аутдор)

Когда дело доходит до выбора метода выращивания, многое зависит от ваших потребностей, возможностей и условий, в которых вы собираетесь выращивать свой собственный сад. Outdoor в противоположность indoor – это наружное выращивание или выращивание в открытом грунте, а не в закрытом пространстве. Открытый грунт – это незащищенные земельные участки без укрытия. На первый взгляд может показаться, что выращивать растение дома — надежный способ.

Вегетация

Жизнь растения может быть довольно короткой, от нескольких недель до месяцев. Однако они, так же как и люди, проходят через определённые этапы роста и развития. В начале данного периода наблюдаются фазы активного роста, образования цветов, плодов посредством использования запасов питательных компонентов, накопленных кустарником или другой растительностью за прошедший год, а также образующихся в данном периоде вегетации.

Гроубокс

Выражение гроубокс настолько прочно вошло в лексикон растениеводов и гроверов, что, как правило, не переводится. Гроубокс – это частично или полностью закрытая система для выращивания растений в закрытых помещениях или на небольших участках. Если вы решили заняться домашним выращиванием, вы можете даже самостоятельно оборудовать гроубокс. Бывают разные, все зависит от того, сколько места требует ваше растение.

Циклы развития растений

Рассмотрим основные типы циклов развития растений.

У многих низших растений, например у большинства зеленых водорослей, пер­вое же деление ядра зиготы — редукционное. В результа­те образуется тетрада спор. Эти споры обычно подвижны, носят общее на­звание зооспор и далее развиваются в новую водоросль.

На таких растениях отдельные клетки (гаметангии) развивают га­меты. Гаметы в акте полового процесса сливаются, формируя зиготу.

У всех высших растений (мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и покрытосеменные растения) и у многих низших растений зигота делится без ре­дукции. Постепенно здесь формируется особь определенного внешнего вида и размера.

Дальнейшие усложнения цикла развития растений сводятся к тому, что в каждом цикле мы встречаем два типа особей:

• особь, образующую только органы бесполого размножения (спорангии со спорами),
• особь, образующую только органы полового размножения (антеридии, оогонии) с гаметами.

Здесь, таким образом, имеет место смена поколений. Название «смена поколений» явно неудачное. Здесь, собственно, нет смены одного поколения другим, так как обычно поколениями называют орга­низмы, происшедшие от родительских в результате оплодотворения. В на­шем же случае имеет место смена фаз развития одного и того же организма — спорофита и гаметофита. Однако термин «смена поколений» с середины XIX столетия прочно укрепился в науке и является общеупотребительным. Растение, образующее половые органы (антеридии и оогонии), называют половым поколением, гаметофитом; растение же, несущее органы бесполого размножения — спорангии, — бес­полым поколением — спорофитом.

У высших растений всегда имеется правильная смена поколений (фаз развития — гаметофита и спорофита), причем здесь отсутствует тип с равноправным их развитием. У мхов имеет место преобладание полового поколения (преобладает гаметофит), у всех же остальных групп (папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и покрытосеменные) преобладает бесполое поколение (пре­обладает спорофит). У высших растений происходит образование только таких спор, которым предшествует редукционное деление, или мейозис; в этом их отличие от низших слоевцовых растений.

Дальнейшее усложнение будет связано с появлением внешних различий в формах спор: спор мелких размеров, или микроспор, и спор крупных размеров — мегаспор. Это различие носит название разноспоровости.

Из микроспор всегда развивается мужской гаметофит, производящий сперматозоиды, из мегаспор вырастает женский гаметофит, на котором воз­никают архегонии с яйцеклетками. Соответственно различию в спорах и спо­рангии называются: содержащие микроспоры — микроспорангиями, а содержащие мегаспоры — мегаспорангиями.

Листья высших растений, производящие спорангии, получили назва­ние спорофиллов. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Следующий тип циклов развития связан с группой семенных растений. Мегаспорангии у споровых растений по созревании теряют связь с материнским растением. Развитие заростков из спор протекает у них вне растения, их произведшего. Это приводит к гибели большого числа за­ростков, так как не все они попадают в благоприятные условия существова­ния. У семенных растений мегаспорангии не покидают материнского расте­ния вплоть до образования вполне сформировавшегося зародыша (мегаспорангий опадает в виде семени). Прорастание мегаспор, образование женского заростка, оплодотворение и формирование зародыша идет на мате­ринском растении, доставляющем развивающейся особи питательные веще­ства. Все семенные растения — разноспоровые. Здесь имеется еще более сильная редукция заростков.

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Рассматривая каждый отдел растительных организмов, мы изучали его жизненный цикл. Но, изучая следующие темы, информация забывается, а вопросах ЕГЭ эта тема встречается, и не раз.

Для начала несколько базовых определений:

Спорофит — диплоидная (2n) многоклеточная фаза, развивающаяся из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) митозом производящая гаплоидные (1n) споры.

Споры растений — микроскопические зачатки низших и высших растений, служащие для их размножения и (или) сохранения при неблагоприятных условиях. Представляют собой одноклеточные или состоящие из нескольких клеток, образуются мейозом.

Гаметофит — гаплоидная (1n) многоклеточная фаза, развивающаяся из спор митозом и производящая половые клетки, или гаметы (тоже митозом). Соответственно, существуют мужской и женский гаметофиты.

Преобладает гаметофит (1n)

Половой процесс (слияние гамет) — происходит пассивно — водой мужской клетки переносятся к женским органам.

Жизненный цикл многоклеточных водорослей

Жизненный цикл одноклеточных водорослей

Обратите внимание, в данном случае спорофит представлен зиготой

В жизненном цикле этих растений преобладает гаметофит (1n)

Мужские гаметы с помощью воды попадают на женское растение и происходит оплодотворение

Протонема, или предросток, зеленая нить — наиболее характерная фаза развития мхов, отличающая их от всех высших растений. Протонема представляет собой преимущественно нитчатую структуру, образующуюся при прорастании споры и предшествующую развитию гаметофита в виде листостебельного побега или слоевища.

Преобладает спорофит (2n)

Зар о сток — половое поколение, гаметофит хвощей, развивающееся из споры и образующее половые органы (мужские — антеридии и женские — архегонии).

Преобладает спорофит (2n)

Спорофит прорастает прямо на гаметофите ( паразитирует на нем)

В жизненном цикле семенных растений полностью преобладает спорофит (2n)

Для оплодотворения не требуется вода, пыльца переносится ветром.

Результат оплодотворения — образование семени, из которого будет развиваться новое растение

Полностью преобладает спорофит (2n)

Особенность полового размножения — двойное оплодотворение.

Как и у голосеменных, результатом оплодотворения является семя (с триплоидным эндоспермом)

Как видите, в жизненных циклах семенных растений спорофит преобладает.

Почему? В чем его преимущества?

• в наземной среде более изменчивые условия, поэтому диплоидный организм легче сохраняет рецессивные признаки, которые в изменяющихся условиях могут оказаться необходимыми для выживания;

• передвижение гамет осуществляется в водной среде, споровые растения еще не приспособились для распространения в наземной среде