Меню
Видеоучебник
Видеоучебник  /  Биология  /  Биология. Сложные вопросы. Ботаника  /  Размножение мохообразных и папоротникообразных растений

Размножение мохообразных и папоротникообразных растений

Урок 17. Биология. Сложные вопросы. Ботаника

Видеоурок знакомит учащихся со споровыми и семенными растениями, формирует общее представление об усложнении тела растений, строении и размножении печёночных и листостебельных мхов как представителей высших споровых растений. Во второй части видеоурока рассматривается жизненный цикл папоротникообразных, показано сходство жизненного цикла папоротников с жизненным циклом остальных споровых растений (плауновидные и хвощовые). Видеоурок способствует формированию навыков анализа, сравнения, нахождения черт сходства и различия на примере основных групп высших споровых растений.

Конспект урока "Размножение мохообразных и папоротникообразных растений"

Высшие растения подразделяют на споровые и семенные.

К споровым относятся отделы Мохообразные и Папоротникообразные. Отдел Папоротникообразные включает классы: Папоротниковидные, Плауновидные и Хвощовые, или Клинолистовидные, Членистые.

Также вспомним, что когда организмы могут размножаться как бесполым, так и половым путём, то говорят о бесполом и половом поколениях данного вида. Если они закономерно сменяют друг друга, то такое явление называется чередованием поколений.

Границами, разделяющими бесполое и половое поколения в цикле развития растений, являются процесс образования спор с гаплоидным набором хромосом и оплодотворение, в результате которого восстанавливается диплоидный набор хромосом.

У растений выделяют диплоидное поколение бесполое, или спорофит, и гаплоидное поколение половое, или гаметофит.

Рассмотрим размножение представителей отдела Мохообразные.

Мохообразные это единственный отдел высших растений, у которых гаметофит является преобладающим поколением. Растение, которое мы представляем себе как мох, и является гаметофитом. Мохообразные отличаются относительно простым строением.

Развитие мохообразных представляет собой чередование гаплоидной и диплоидной фаз. Гаметофит развивается из споры, ядро которой имеет гаплоидный набор хромосом, поэтому все клетки гаметофита тоже гаплоидные.

Первоначально из споры развивается протонема, имеющая вид ветвящейся нитчатой водоросли или пластинки. Протонема даёт начало половому поколению (гаметофиту). Спора не содержит запаса питательных веществ, поэтому молодой гаметофит должен их синтезировать самостоятельно посредством фотосинтеза. Наличие необходимой для этого хлоренхимы определяет зелёную окраску гаметофита.

У печёночных мхов многократное деление верхушечной клетки даёт начало пластинчатым структурам, на которых впоследствии разовьются половые органы.

У листостебельных мхов гаметофит имеет вид облиственных побегов, они развиваются из почек, которые формируются на протонеме. На гаметофорах образуются половые органы женские архегонии и мужские антеридии.

Антеридии представляют собой овальные тельца, окружённые тонкой однослойной оболочкой.

Они наполнены сперматогенными клетками, которые при митотическом делении дают начало двум подвижным сперматозоидам, снабжённым двумя жгутиками.

Архегоний устроен сложнее и обычно представляет собой структуру, по своей форме напоминающую бутылку. В утолщённой части, называемой брюшком, находится крупная яйцеклетка, которая также образуется в результате митоза. Внутри суженной шейки в один ряд располагаются шейковые клетки, одна из которых брюшная шейковая клетка находится над яйцеклеткой.

Оплодотворение возможно только в капельно-жидкой водной среде. Через шейку сперматозоиды проникают в брюшко архегония и оплодотворяют находящуюся там яйцеклетку. В результате образуется диплоидная зигота, которая по прошествии определённого периода покоя даёт начало диплоидному поколению спорофиту.

Спорофит мохообразных называется «спорогон», он устроен наиболее просто среди всех высших растений. Спорогон представляет собой коробочку (спорангий), которая посредством ножки переходит в тело гаметофита. Спорогон мохообразных не содержит хлорофилла, поэтому все необходимые для развития вещества получает от гаметофита при помощи проникающей в его ткани нижней расширенной части ножки гаустории, которая обеспечивает связь с гаметофитом.

Внутри коробочки многочисленные материнские клетки спор делятся мейотически и дают начало гаплоидным спорам, посредством которых осуществляется бесполое размножение.

В коробочке печёночных мхов среди спор находятся пружинки элатеры. При повышении влажности элатеры раскручиваются, а при понижении вновь скручиваются, при этом споры перемешиваются и разрыхляются, что способствует выталкиванию их из коробочки после того, как она раскрывается.

Споры, выпадающие из коробочки, подхватываются ветром и переносятся на большие расстояния. Подавляющее большинство погибает, попадая в неблагоприятную среду, но количество их столь велико, что часть обязательно попадает во влажную почву, где из них прорастает протонема, дающая начало молодому гаметофиту.

У мохообразных также широко распространено вегетативное размножение. У печеночников образуются выводковые тельца и выводковые корзиночки.

А у листостебельных мхов из структур гаметофита могут образовываться вторичные протонемы.

Рассмотрим размножение представителей отдела Папоротникообразные.

В наше время живут различные представители трёх основных классов этого отдела: папоротниковидные, хвощовые или клинолистовидные (членистые), и плауновидные.

У папоротникообразных преобладающим поколением является спорофит, его строение значительно сложнее, чем у мохообразных.

Спорофиты папоротникообразных имеют прекрасно развитую проводящую систему. Гаметофит, напротив, в значительной мере упростился.

Большая часть папоротников это равноспоровые растения, но имеются и разноспоровые (например, сальвиниевые).

Споры имеют типичное строение. Их покровы образуют две оболочки: внутреннюю интину и наружную экзину. Большое количество спор рассеиваются, но лишь небольшая часть спор попадает в благоприятные условия, и после определённого периода покоя они прорастают.

Из споры прорастает гаметофит. Гаметофит имеет вид уплощённой зелёной пластинки, часто сердцевидной формы. Обычно гаметофит очень маленький всего около 0,5 см в диаметре. На обращённой к субстрату поверхности гаметофита образуются многочисленные нитевидные ризоиды, которые связывают его с субстратом и способствуют поглощению воды.

Как правило, на одном гаметофите имеются антеридии и архегонии, то есть гаметофит однодомный. У большинства папоротников мужские органы возникают несколько раньше женских. Количество половых органов, образующихся на одном гаметофите папоротниковидных, относительно невелико.

Оплодотворение папоротниковидных осуществляется только в капельно-жидкой водной среде. Подвижные сперматозоиды, снабжённые многочисленными жгутиками, выходят из антеридиев и, привлекаемые веществами, которые выделяют архегонии, подплывают к ним, проникают через шейку в брюшко и сливаются с находящейся там яйцеклеткой. В результате образуется зигота с диплоидным набором хромосом. Несмотря на количество оплодотворённых яйцеклеток, лишь одна зигота развивается и даёт начало многоклеточному зародышу.

Остальные погибают и не мешают развитию молодого спорофита, который первоначально нуждается в значительном количестве органического материала. Вскоре у растущего зародыша образуются корни и фотосинтезирующие органы, после чего он способен самостоятельно жить независимом от материнского гаметофита. Сам гаметофит вскоре после этого отмирает.

Размножение представителей класса Плауновидные

Плаун представляет собой вечнозелёное многолетнее растение, у которого имеется стелющийся по земле длинный стебель. На этом ползучем стебле данного травянистого растения расположены многочисленные мелкие листья.

Листья плауновидных отличаются от листьев всех других высших растений, так как они представляют собой выросты стебля.

Листья могут быть вегетативными (трофофиллы) или спороносными (спорофиллы). Спорофиллы образуют скопления в виде спороносных зон, собранных в средней части стебля, или стробил, на концевых участках веточек.

Плауновые являются равноспоровыми. Одиночные спорангии развиваются в пазухах спорофиллов (спороносных листьев), которые собраны в стробилы.

Развитие спорангия и созревание продолжается от нескольких месяцев до нескольких лет. Зрелый спорангий раскрывается в сухую погоду.

Спорангии разноспоровых плауновидных различные. Крупные мегаспорангии развиваются на мегаспорофиллах, мелкие микроспорангии на микроспорофиллах. При этом оба типа спорофиллов развиваются на одном и том же растении, будучи собранными в стробилы.

Размеры спор колеблются от 20 до 100 мкм микроспоры, от 100 до 1500 мкм мегаспоры. Количество микроспор всегда очень велико до миллиона в спорангии. Количество мегаспор гораздо меньше: десятки или сотни, у некоторых видов в мегаспорангии развивается одна мегаспора. У многих разноспоровых из спорангиев выходят не споры, а женские и мужские гаметофиты.

У равно- и разноспоровых плауновидных дальнейшее развитие споры происходит различно.

У равноспоровых возможны два варианта прорастания спор: у одних спора прорастает через несколько дней после очень короткого периода покоя, у других спора долго находится в состоянии покоя и прорастает лишь через несколько лет. Споры постепенно погружаются в субстрат на несколько сантиметров.

Из-за отсутствия под землёй света гаметофит лишён возможности осуществлять фотосинтез, и он является сапрофитом, вступая в симбиоз с почвенными грибами. Гаметофит растёт до 15 лет. На верхней стороне гаметофита развиваются половые органы однодомные заростки.

В результате оплодотворения в капельно-жидкой водной среде образуется диплоидная зигота. Период покоя отсутствует, и зигота начинает делиться. Наземная часть молодого спорофита зеленеет, в ней постепенно накапливается большое количество фотосинтезирующей ткани, достаточное для самостоятельного существования.

Иначе прорастают мега- и микроспоры всех папоротникообразных.

Гаметофит разноспоровых плауновидных наиболее упрощённый. Мужской гаметофит остаётся в микроспоре. Женский гаметофит развивается внутри мегаспоры благодаря наличию в ней большого количества питательных веществ, за счёт которых гаметофит растёт и развивается.

Чаще всего мегаспоры выходят из мегаспорангия, но у многих видов гаметофит может развиваться при нахождении мегаспоры в спорангии.

У разноспоровых плауновидных развитие зародыша значительно варьирует. Полностью сформированный зародыш состоит из стебелька с верхушечной точкой роста, двух листочков, корешка и ножки, с помощью которой зародыш получает из гаметофита все необходимые вещества. Со временем корешок и листочек прорывают ткань гаметофита, выходят наружу и, достигнув достаточного уровня развития, снабжают спорофит водой с минеральными веществами и продуктами фотосинтеза. После этого заросток постепенно отмирает.

Размножение представителей класса Хвощовые, или Клинолистовидные, Членистые

Самый малочисленный класс папоротникообразных это хвощовые.

Все современные хвощовые являются равноспоровыми растениями. Их спорангии развиваются на особых, присущих только хвощовым, структурах спорангиофорах.

Побеги, на которых они образуются, у большинства видов наряду со спорогенной функцией обладают и фотосинтетической. Такие вечнозелёные и многолетние побеги имеют очень высокую механическую прочность. У других видов (например, хвощ лесной, хвощ полевой и др.) зелёные однолетние побеги двух типов чисто вегетативные и спорогенные.

На спорогенных вначале образуются стробилы, но после созревания спор и опадания стробилов эти побеги нельзя отличить от обычных вегетативных.

Стробилы хвощей образуются на верхушке главного побега. Прорастание споры начинается с деления её ядра.

Первоначально молодой гаметофит напоминает нитчатую водоросль, но со временем он становится сложно устроенным пластинчатым (заростком) с многочисленными уплощёнными зелёными выростами, направленными вверх.

На нижней поверхности заростка формируются бесцветные нитевидные ризоиды, снабжающие растение водой и минеральными веществами. В зависимости от условий развития размеры заростков варьируют от миллиметра до нескольких сантиметров.

У одних растений гаметофит двудомный, у других однодомный. Мужские гаметофиты меньше женских. Оплодотворение происходит в капельно-жидкой водной среде. Зигота даёт начало зародышу, который состоит из корешка, стебелька и двух-трёх листочков. Вначале зародыш окружён тканью гаметофита, по мере развития корешок прободает её и попадает в почву, где начинает активно выполнять свои функции. Зародышевый корешок живёт недолго. Из первичного побега сначала образуется корневище, от узлов которого отходят придаточные корни, а затем надземные побеги.

1442

Комментарии 0

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или на сайт