Жизненный цикл папоротника с набором хромосом. Жизненные циклы растений. Жизненный цикл папоротника
Описание презентации Циклы развития растений Подготовка к выполнению заданий ЕГЭ по слайдам
Циклы развития растений Подготовка к выполнению заданий ЕГЭ С 5 (применение знаний на определение числа хромосом и ДНК в разных фазах митоза и мейоза, в половых и соматических клетках разных организмов) © Тихонова Е. Н. 27 Январь,
Как показали результаты экзамена прошлых лет: У учащихся слабо сформированы знания об изменении хромосомного набора в клетках гаметофита и спорофита водорослей, мхов, папоротников, голосеменных и цветковых растений; об образовании у растений спор в процессе мейоза, а половых клеток – в процессе митоза, что отличает их от животных; умения сравнивать споры и половые клетки, споры и клетки спорофита; объяснять и аргументировать особенности образования спор, половых клеток, гаметофита у растений.
Жизненные стадии растений Спорофит Гаметофит дословно – несущий споры все клетки содержат диплоидный набор хромосом (2 n) образует споры (n) дословно – несущий гаметы все клетки содержат гаплоидный набор хромосом (n) образует гаметы (n)
Поколения Бесполое Половое 2 n развивается из зиготы спорофит споры (n) (МЕЙОЗ) n развивается из споры гаметофит гаметы (n) (МИТОЗ)
Споры (n) – почему же тогда это бесполые клетки, а гаметы (n) — половые? !Давайте разберёмся! Гаплоидная спора (одна) не сливаясь ни с какой другой клеткой образует новый организм (вернее другую жизненную стадию) генетически идентичный этой одной споре Т. о. спора, являясь продуктом спорофита сама образует будущий гаметофит ═ > размножение бесполое Ткани гаметофита гаплоидны из них образуются гаметы Каждая гаплоидная гамета не образует новый организм. Только после стадии оплодотворения её с другой гаметой (после объединения генетического материала (n) ♀ и (n) ♂ гамет, образуется диплоидная (2 n) зигота). Т. о. гаметы, являясь продуктом гаплоидного гаметофита, только сливаясь попарно мужские с женскими обеспечат дальнейшее развитие нового организма ═ > размножение половое
Задание 1. «Отдел Моховидные» 1. В жизненном цикле моховидных преобладает (_). 2. Мохообразные размножаются (_). 3. Бесполое размножение происходит с помощью (_). 4. Споры, как и у всех высших растений, образуются (_), и имеют (_) набор хромосом. 5. Спорофит мхов представлен (_). 6. Гаметофит мхов представлен (_). 7. Гаметофиты называются двудомными, если (_). 8. Антеридии и архегонии у мхов образуются на (_). 9. Для слияния половых клеток необходима (_). 10. После оплодотворения из зиготы развивается (_). 11. Из споры мха развивается (_). 12. Когда происходит мейоз в цикле развития мха (_)
Задание 2. «Отдел Папоротниковидные» 1. Спорофит папоротников представлен (_), гаметофит – (_). 2. Стробилы у папоротников (_). 3. Антеридии и архегонии у щитовника мужского образуются на (_). 4. Споры у щитовника мужского образуются на нижней части листа в (_), прикрыты покрывалом – (_). 5. Чем представлен бесполое поколение у папоротников? Ответ поясните. 6. Чем представлен половое поколение у папоротников? Ответ поясните. 7. Где образуются гаметы у папоротника? 8. Как происходит половое размножение у папоротников? 9. Где образуются споры у папоротника? 10. Как происходит бесполое размножение у папоротников? 11. Где образуется зародыш нового растения у папоротника?
Задание 3. «Отдел Голосеменные» 1. Чем представлен спорофит голосеменных? 2. Чем представлен мужской гаметофит голосеменных? 3. Чем представлен женский гаметофит голосеменных? 4. Основные ароморфозы, которые привели к появлению голосеменных? 5. Чем представлены микроспорангии голосеменных? 6. Чем представлены мегаспорангии голосеменных? 7. Что из себя представляют гаметангии голосеменных? 8. Когда в жизненном цикле голосеменных происходит мейоз? Что развивается из микроспор и мегаспор голосеменных?
Задание 4. «Отдел Голосеменные» 1. Какие особенности имеет пыльца сосны? 2. Чем представлен мужской гаметофит, образующий половые клетки? 3. Чем представлена женский гаметофит, образующий половые клетки? 4. Нужна ли вода для оплодотворения голосеменных? Почему? 5. Где образуется зародыш нового растения у сосны?
Задание 7. «Отдел Голосеменные» 1. Весной у сосны на каждой чешуйке красноватых шишек образуется по …. 2. Мегаспорангий голосеменных представлен …. 3. В нуцеллусе мегаспороцит претерпевает мейоз, три мегаспоры отмирают, а ядро четвертой …. 4. На чешуйках зеленовато-желтых шишек, образующихся у основания молодых побегов, формируются …. 5. Микроспороциты мейотически делятся и образуют …, каждая из которых в результате митотических делений образует …. 6. В пыльцевом зерне различают несколько клеток: …. 7. Оплодотворение у сосны происходи спустя … после опыления. 8. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй …. 9. Второй архегоний женского гаметофита также …. 10. Созревание семян у сосны происходит лишь через… после опыления. 11. Из оплодотворенной яйцеклетки, зиготы, образуется …. 12. Эндосперм у голосеменных …. 13. Для оплодотворения голосеменных вода …. 14. В отличие от споры семя сосны имеет ….
Мегаспора (n) Женский гаметофит (зародышевый мешок) (n)М и к р о с п о р а (n)Мужской гаметофит (пыльцевое зерно) (n)
Задание 5. «Отдел Покрытосеменные» 1. Чем представлен спорофит цветковых? 2. Чем представлен мужской гаметофит цветковых? 3. Чем представлен женский гаметофит цветковых? 4. Основные ароморфозы, которые привели к появлению цветковых? 5. Чем представлены микроспорангии цветковых? 6. Чем представлены мегаспорангии цветковых? 7. Что из себя представляют гаметангии цветковых? 8. Когда в жизненном цикле цветковых происходит мейоз – при образовании гамет или спор? 9. Что развивается из микроспор и мегаспор цветковых?
1. Что обозначено на рисунке цифрами 1 – 6? 2. Когда происходит мейоз – при образовании спор, или при образовании гамет?
Задание 6. «Двойное оплодотворение цветковых растений» 1. Мужской гаметофит цветковых растений представлен (_). 2. Пыльцевое зерно на рыльце столбика набухает и образует (_). 3. Генеративная клетка делится и образует (_). 4. Семязачаток снаружи защищен (_), между которыми есть отверстие – (_). 5. Женский гаметофит цветковых растений представлен (_). 6. Внутри семязачатка развивается (_), состоящий из семи клеток. 7. Один спермий сливается с (_), второй – (_), то есть происходят два оплодотворения. 8. Двойное оплодотворение было открыто русским ученым (_). 9. Зародыш семени развивается из (_). 10. Эндосперм образуется из (_). 11. Перисперм образуется из (_). 12. Кожура семени образуется из (_) 13. Околоплодник формируется из (_).
Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках семязачатка перед началом мейоза, в конце телофазы мейоза 1 и телофазы мейоза 2. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменения числа ДНК и хромосом. 1)Перед началом мейоза хромосомный набор в клетках двойной(2 n)-28 хрососом, в интерфазе происходит удвоение молекул ДНК, поэтому число молекул ДНК- 56 молекул (4 с). 2) В первом делении мейоза расходятся гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, поэтому в конце телофазы мейоза 1 хромосомный набор в клетках одинарный (n)- из 14 хромосом, число молекул ДНК- 2 с (28 молекул ДНК). 3) Во втором делении мейоза расходятся хроматиды, поэтому в конце телофазы 2 мейоза хромосомный набор в клетках одинарный (n)-14 хромосом, число молекул ДНК равно 14 молекулам (1 с).
Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из клеток семязачатка перед началом мейоза, в анафазе мейоза I и анафазе мейоза II. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом. 1) перед началом мейоза число молекул ДНК – 56, так как они удваиваются, а число хромосом не изменяется – их 28; 2) в анафазе мейоза I число молекул ДНК 56, число хромосом – 28, к полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы; 3) в анафазе мейоза II число хромосом – 28, к полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды и становятся самостоятельными хромосомами (но все они в одной клетке), число молекул ДНК – 28, после первого деления удвоения ДНК не происходит, поэтому число ДНК уменьшилось в 2 раза.
В клетках эндосперма семян лилии 21 хромосома. Как изменится число хромосом и молекул ДНК в конце телофазы мейоза 1 и мейоза 2 по сравнению с интерфазой у этого организма? Ответ поясните. 1) Эндосперм цветковых растений имеет триплоидный набор хромосом (3 n), значит, число хромосом в одинарном наборе (n) равно 7 хромосомам. Перед началом мейоза хромосомный набор в клетках двойной(2 n) из 14 хромосом, в интерфазе происходит удвоение молекул ДНК, поэтому число молекул ДНК- 28 (4 с). 2) В первом делении мейоза расходятся гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, поэтому в конце телофазы мейоза 1 хромосомный набор в клетках одинарный (n) из 7 хромосом, число молекул ДНК- 14 (2 с). 3) Во втором делении мейоза расходятся хроматиды, поэтому в конце телофазы 2 мейоза хромосомный набор в клетках одинарный (n)-7 хромосом, число молекул ДНК равно одному-7 (1 с).
Какой хромосомный набор характерен для клеток зародыша и эндосперма семени, листьев цветкового растения. Объясните результат в каждом случае. 1) в клетках зародыша семени диплоидный набор хромосом – 2 n, так как зародыш развивается из зиготы – оплодотворённой яйцеклетки; 2) в клетках эндосперма семени триплоидный набор хромосом – 3 n, так как образуется при слиянии двух ядер центральной клетки семязачатка (2 n) и одного спермия (n); 3) клетки листьев цветкового растения имеют диплоидный набор хромосом – 2 n, так как взрослое растение развивается из зародыша.
Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки. 1) Клетки пыльцевого зерна сосны и спермии имеют гаплоидный набор хромосом. 2) Клетки пыльцевого зерна сосны развиваются из гаплоидных спор митозом. 3) Спермии сосны развиваются из клеток пыльцевого зерна (генеративной клетки) митозом.
Какой хромосомный набор характерен для спермиев и клеток эндосперма семени цветкового растения? Объясните, из каких клеток и в результате какого деления образуются эти клетки. 1) В спермиях набор хромосом гаплоидный, клетках эндосперма семени — триплоидный. 2) Спермий сформируется из гаплоидной споры (генеративной клетки мужского гаметофита) в результате митоза. 3) Эндосперм формируется при слиянии двух гаплоидных ядер центральной клетки зародышевого мешка (2 n) и одного спермия (n).
Какой хромосомный набор характерен для клеток эпидермиса и восьмиядерного зародышевого мешка семязачатка цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки. 1) Лист часть спорофита цветкового растения клетки которого диплоидны (2 n). Восьмиядерный зародышевый мешок – незрелый женский гаметофит цветкового растения клетки которого гаплоидны (n) 2) Клетки листа образуются при митотическом делении образовательной ткани (в том числе и клетки эпидермиса листа). 3) Клетки восьмиядерного зародышевого мешка образуются при митотическом делении мегаспоры из которой образуется женский гаметофит цветкового растения.
Какой хромосомный набор характерен для гамет и спор растения мха кукушкина льна? Объясните, из каких клеток и в результате какого деления они образуются. 1) Гаметы мха кукушкина льна образуются на гаметофитах из гаплоидной клетки путём митоза. 2)Набор хромосом у гамет одинарный - n. 3)Споры мха кукушкина льна образуются на диплоидном спорофите в спорангиях путём мейоза из диплоидных клеток. Набор хромосом у спор одинарный - n
Какой хромосомный набор характерен для гаметофита и гамет мха сфагнума? Объясните из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки? 1) Гаметофит и гаметы сфагнума гаплоидны, и набор хромосом, и количество ДНК в клетках отвечают формуле nc. 2) Гаметофит образуется из споры, которая образуется в результате мейоза из тканей спорофита. 3) Спора делится митозом, образуя гаметофит.
Гаплоидный набор хромосом гороха составляет 7. Сколько хромосом содержится в клетках листьев, зародыша семени и семядолях семени. Ответ поясните. 1. Лист- вегетативный орган растения, клетки содержат 2 n хромосом, следовательно, они содержат 14 хромосом 2. Зародыш семени образуется в результате оплодотворения, следовательно, в них диплоидный набор хромосом (2 n =14) 3. Семядоли семени гороха содержат запасное питательное вещество, они образуются в результате слияния спермия (n) и центральной клетки семязачатка (2 n) и имеет тройной набор хромосом (3 n =21)
Жизненный цикл - последовательность стадий от зиготы до зиготы. С многоклеточными животными все ясно: зигота - организм - гаметы - зигота. А вот у растений все гораздо сложнее. У них в этот цикл вклинивается с разными вариациями бесполое размножение с помощью спор. Про водоросли пока говорить не будем, там у них все гораздо сложнее. А вот Высшие растения (те, которые-таки выбрались на сушу) все имеют один тип жизненного цикла: с промежуточной редукцией.
Что это такое: "промежуточная редукция"? Редукция - это мейоз, когда диплоидный (двойной) набор хромосом становится гаплоидным (одинарным). Причем этот мейоз происходит не на стадии диплоидной зиготы (как у многих зеленых водорослей, например) и не на стадии образования гаплоидных гамет (как у всех многоклеточных животных), а между ними. И теперь между мейозом и образованием зиготы есть два примерно равных (это для красного словца, естественно, превалирует какая-нибудь стадия) промежутка, во время которых представитель вида проходит две стадии жизненного цикла. Эти стадии называются гаметофитом (организм, вырабатывающий гаметы) и спорофитом (организм, вырабатывающий споры). Таким образом, у Высших растений за половое размножение отвечает гаметофит, а за бесполое - спорофит. Во время образования спор и происходит мейоз. У Высших растений спорофит диплоиден (обозначается 2n), а гаметофит - гаплоиден (1n). Но считать, что плоидность является неотъемлемым признаком спорофита или гаметофита, ни в коем случае нельзя. Для этого достаточно вспомнить, что чередование спорофита и гаметофита характерно и для водорослей, а у них могут происходить другие разные интересные преобразования жизненных циклов.
Таким образом, любой жизненный цикл Высших растений можно кратко описать как:
Спорофит (2n) - мейоз - споры (1n) - гаметофит (1n) - гаметы (1n) - зигота (2n).
Но можно и усложнить конструкцию, чтобы можно было от схемы перейти к описанию этих жизненный циклов.
Споры образуются в специальных органах бесполого размножения - спорангиях. У Высших растений это многоклеточные "мешочки", в которых образуются материнские клетки спор (они пока диплоидны). При созревании спор материнские клетки спор делятся мейозом и образуют споры. Задача спор - прорасти в последующем с образованием гаметофита.
Гаметофит должен образовывать гаметы, то есть, половые клетки. Гаметы образуются в половых органах. Женский половой орган у высших растений называется архегоний и представляет из себя кувшинчик, на дне которого прячется яйцеклетка. Мужской половой орган - антеридий. Это шарик, набитый сперматозоидами. Сразу уточню, что этот классический случай относится к споровым растениям. У семенных происходит сильная редукция гаметофита, так что для образования архегониев и антеридиев не хватает клеток.
Если гаметофиты образуют и архегонии, и антеридии, то они будут обоеполыми. Если только архегонии, то они будут называться женскими, если только антеридии - мужскими. Так как у гаметофита все клетки гаплоидны, то гаметы могут образовываться только путем митоза.
Продолжаем усложнять картинку. Раздельнополые гаметофиты выполняют разную функцию. Задача мужского - образовать сперматозоиды. А вот задача женского - не только образовать яйцеклетку, но и служить источником энергии для развивающегося проростка спорофита. Размеры гаметофита у некоторых групп косвенно связаны с размером споры, из которой они прорастают. Поэтому женский гаметофит образуется из мегаспор, а мужской из микроспор. Заметьте, что споры - это бесполое размножение, поэтому про них нельзя сказать, как про гаметофит - женская или мужская.
Это самый сложный жизненный цикл у высших растений - на примере разноспорового плауна селагинеллы. На основе этого жизненного цикла уже можно анализировать жизненные циклы семенных растений, так как в силу обстоятельств у них эти стадии называются традиционно, и поэтому нужно выучить, что у них является микроспорангием, что женским гаметофитом и т.д.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Определение Онтогенеза
Первые высшие растения произошли от зеленых водорослей (живущих в пресной или слабосоленой воде) и во многом зависели от присутствия воды на всех стадиях жизненного цикла. Для всех примитивных высших растений характерно оплодотворение в водной среде. Для риниофитов - древней, давно вымершей группы примитивных высших растений - характерны многие признаки сходства с водорослями как во внешнем и внутреннем строении, так и в особенностях жизненного цикла.
В дальнейшем эволюция высших растений была направлена на увеличение приспособленности к наземной среде (появление проводящих, покровных и механических тканей, образование корневой и побеговой систем, появление микоризы, постепенное усложнение и удлинение диплоидной фазы - поколения спорофита).
Высшие растения в большинстве живут на суше, т.е. в принципиально других условиях по сравнению с водорослями (низшими растениями). Когда первые растения вышли на сушу (приблизительно 400 млн. лет назад), они сразу были вынуждены приспосабливаться совсем к другим экологическим режимам. Все значимые для растений экологические факторы на суше меняются гораздо в больших пределах, чем в водной среде.
В силу большего разнообразия наземной среды по сравнению с водной, наземные растения гораздо сложнее и разнообразнее по сравнению с водорослями. Количество видов наземных организмов (с учетом представителей всех царств) в 5 раз больше, чем водных организмов. Высших, преимущественно наземных, растений известно около 300 тысяч видов, а низших (водорослей) - около 3- тысяч видов.
Под жизненным, или общим, циклом развития растений понимают их онтогенез - индивидуальное развитие растения от его возникновения из оплодотворенной яйцеклетки или вегетативной почки до естественной смерти. Как процесс, онтогенез состоит из ряда последовательно наступающих возрастных периодов, или этапов: эмбрионального, ювенильного, виргинильного, генеративного и старости.
Эмбриональный этап начинается еще на материнском растении с образования зиготы - оплодотворенной яйцеклетки. В результате процессов деления, роста и дифференциации клеток из зиготы образуется зародыш семени. Для него характерен гетеротрофный способ питания.
Ювенильный этап начинается с прорастания семени, что означает не только закрепление нового растительного организма в определенном месте фитогеосферы (растительного покрова Земли), но и переход его к автотрофному способу питания.
Виргинильный этап - переход растения к образованию фотосинтезирующих органов, типичных для взрослого растения. Так как на этом этапе растения обладают очень сильным вегетативным ростом (т. е. ростом вегетативных органов), но не способны к образованию генеративных органов, виргинильный этап нередко называют фазой роста и девственным периодом.
Генеративный этап характеризуется способностью растений к образованию помимо вегетативных органов также генеративных: микро- и макростробилов (т. е. мужских колосков и женских шишечек) у голосеменных, цветков -- у покрытосеменных, с последующим образованием в результате опыления и оплодотворения шишек (голосеменные), плодов (покрытосеменные) и семян. Жизненный цикл высших растений состоит из двух фаз (или поколений) - бесполой, или спорофазы (спорофита), и половой, или гаметофазы (гаметофита).
2. Жизненные циклы растений
Жизненный цикл высших растений состоит из двух ритмически чередующихся фаз, или «поколений» (рис. 1), -- полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). Половые органы развиваются на гаметофите. Гаметофит может быть обоеполым. В таком случае на нем развиваются как антеридии, так и архегонии. Но у подавляющего большинства высших растений (в том числе у всех голосеменных и цветковых растений) он однополый и несет или только антеридии (мужской гаметофит), или только архегонии (женский гаметофит). В результате оплодотворения, т. е. слияния мужской гаметы с женской, образуется новая клетка с двойным набором хромосом (отцовским и материнским), называемая зиготой.
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.
У многих высших растений, например у большинства папоротников, каждая спора дает начало обоеполому гаметофиту, на котором развиваются как антеридии, так и архегонии. Однако у большинства высших растений имеются спорангии двух типов: микроспорангии, в которых образуются более мелкие микроспоры, и мегаспорангии, в которых развиваются более крупные мегаспоры. Каждая микроспора дает начало одному мужскому гаметофиту, а из каждой мегаспоры образуется по одному женскому гаметофиту. Поэтому некоторые авторы, например Б. М. Козо - Полянский, называют микроспоры «мужскими спорами», а мегаспоры -- «женскими спорами». На мужском гаметофите развиваются только антеридии, а на женском -- только архегонии.
Как половая, так и бесполая формы размножения имеют определенные биологические преимущества. При половом размножении достигается комбинация наследственного материала родительских форм. Образующаяся при половом воспроизведении особь генетически не тождественна ни одному из своих родителей. Половой процесс обеспечивает рекомбинативную генетическую изменчивость организмов из поколения в поколение, поэтому половое размножение дает виду преимущества, реализующиеся при естественном отборе.
При бесполом размножении наследственные особенности передаются без изменений и могут легко закрепляться в ряду поколений, при этом как бы «тиражируется» наследственный материал родительской особи и возможен быстрый рост численности. Однако чаще всего у растений осуществляется именно чередование полового и бесполого поколений.
У всех высших растений, кроме мохообразных, в жизненном цикле преобладает спорофит, гаметофит развит слабее и относительно недолговечен. Спорофиты представляют собой крупные многоклеточные организмы со сложным анатомическим строением и расчленением тела на органы - стебли, листья, корни (настоящие или придаточные).
Таким образом, полный жизненный цикл высшего растения от зиготы до зиготы состоит из гаметофазы (гаметофита) и спорофазы (спорофита). Благодаря этому в жизненном цикле высшего растения проявляется своего рода «двойственная индивидуальность», и притом в двух разных формах. У многих высших растений (плаунов, хвощей и папоротников) эти фазы представляют собой как бы отдельные физиологически самостоятельные существа. У мхов и особенно у семенных растений одно из двух поколений соподчинено другому и в физиологическом от ношении как бы сведено к его органу. Но хотя физиологически они и перестали быть здесь отдельными поколениями (самостоятельными существами), по своему происхождению они вполне им соответствуют, и к ним вполне можно применять термины «гаметофит» и «спорофит».
3. Низшие растения (талломные, слоевищные)
Низшие растения, тело которых не подразделено на органы и ткани; может быть одноклеточным, колониальным, многоклеточным. Органы полового размножения (оогоний и антеридий) и спорангии - одноклеточные.
Отдел водоросли
Водоросли -- низшие растения, населяющие преимущественно водную среду -- текучие, стоячие, морские соленые и пресные водоемы. Водоросли могут жить и на суше в пленке воды. В основном это почвенные водоросли и водоросли, обитающие на других растениях.
Размер: 25 мкм - 50 м.
Нет настоящих тканей, вегетативных органов. Автотрофы. Запасные вещества - крахмал, масла.
В клетках есть все органеллы, типичные для растительной клетки, но носители пигментов - не пластиды, а хроматофоры (в которых есть, кроме хлорофилла, пигменты синего, красного, бурого, желтого цвета, которые дополняют оранжево-красные участки солнечных лучей, не проходящих через толщу воды, что позволяет водорослям обитать на больших глубинах). Их тело представляет из себя одну или колонию клеток. Тело не разделено на органы и ткани.
Размножение происходит вегатитивным, бесполым или половым слиянием.
Отдел лишайники
Лишайники -- группа низших симбиотических организмов, тело (слоевище) которых состоит из двух компонентов:
1. автотрофного (водоросль, цианобактерии, протисты) - снабжает гриб созданными в процессе фотосинтеза органическими веществами.
2. гетеротрофного (гриб) - поставляет воду с растворенными минеральными солями, защищает автотрофный организм от высыхания.
Комплексная природа лишайников позволяет им получать питание не только из почвы, но и из воздуха, атмосферных осадков, влаги росы и туманов, частиц пыли, оседающей на слоевищах. Поэтому лишайники обладают уникальной способностью существовать в крайне неблагоприятных условиях, часто совершенно непригодных для других организмов, -- на голых скалах и камнях, крышах домов, коре деревьев и даже на стекле.
Вегетативное тело лишайников целиком состоит из переплетения грибных гиф, между которыми располагаются водоросли.
У большинства лишайников плотные сплетения грибных нитей образуют верхний и нижний корковые слои:
под верхним корковым слоем располагается слой водорослей, где осуществляется фотосинтез и накапливаются органические вещества.
ниже находится сердцевина, состоящая из рыхло расположенных гиф и воздушных полостей. Функция сердцевины -- проведение воздуха к клеткам водорослей. Стенки клеток гриба перфорированы, и клетки соединяются цитоплазматическими мостиками. Оболочки гиф утолщены, обеспечивая механическую устойчивость слоевища. У многих лишайников гифы могут ослизняться. Лишайниковые грибы также имеют жировые гифы в местах прикрепления к субстрату.
Лишайнику присущи биологические свойства, которых нет у гриба и водоросли, взятых отдельно, когда гриб обеспечивает водоросли водой и минеральными солями, а сам пользуется органическими веществами, синтезируемыми водорослью.
Известно более 20 тыс. видов лишайников.
Слоевища лишайников обычно серого, светлого или темно-бурого цвета. Возраст их достигает десятков и даже сотен лет.
Лишайники широко распространены, являются пионерами в освоении скудных местообитаний.
Характерен медленный рост. В силу крайне малой скорости накопления органических веществ ежегодный прирост слоевища невелик и составляет в среднем 0,5--0,7 мм в год.
В зависимости от строения, внешнего вида слоевища выделяют несколько видов: Накипные лишайники, Листоватые лишайники, Кустистые лишайники. Размножение лишайников происходит главным образом, вегетативным путем -- кусочками слоевищ и спорами, которые образует гриб
Лишайники являются настолько своеобразной группой живых организмов, что у исследователей до сих пор нет единого мнения об их положении в системе органического мира.
4. Высшие растения
К высшим относятся растения, развитие которых сопровождается образованием зародыша, а тело расчленено на стебель, корень и лист. Это сложные многоклеточные организмы, клетки которых дифференцированы и образуют различные ткани. Архегонии и антеридии многоклеточные (или редуцированные), спорангии многоклеточные.
Появились на Земле в результате выхода на сушу водорослей в силурийском периоде палеозойской эры.
Наземные высшие растения представлены:
споровыми: моховидные, риниофитовидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные
Отдел Риниофиты
Остатки риниофитов впервые были обнаружены в 1859 г. канадским геологом Джеймсом Досон в девонских отложениях. Согласно соврменным представлениям, впервые появились в силуре (415 - 430 млн. лет назад). Находка была названа Psilophyton princeps (голорос первичный). Позднее остатки похожих растений (Риния большая) были найдены в Шотландии около дер. Райни - отсюда и название отдела. Риниофиты - первые наземные растения, внешне больше похожие на водоросли, чем на высшие растения. Для них характерно:
дихотомическое ветвление
отсутствие листьев
примитивная проводящая система
терминальные (верхушечные) спорангии
равноспоровость
наличие архегониев и антеридиев
отсутствие механических тканей
микориза
Представителями риниофитов также являются тениокрада (возможно, водное растение), яравия и др.
От риниофитов или близких к ним растений произошли все остальные высшие растения (видимо, кроме мхов, которые, скорее всего произошли непосредственно от зеленых водорослей).
Отдел Моховидные
Обособленная группа растений, которую изучает бриология - наука о мхах. Насчитывает около 25.000 видов (Россия и сопредельные страны - около 1.500 видов). Известны мхи в ископаемом состоянии.
Мхи - единственная в растительном мире эволюционная линия, связанная с регрессивным развитием спорофита. Обычно мхи считают тупиковой, слепой ветвью развития растений. Тем не менее, мхи очень давно заселили влажные местообитания, прочно заняли место в природе и сохраняют за собой это место в течение многих миллионов лет, несмотря на изменения климата, почв и растительного покрова.
Характерные признаки мхов:
низкорослые многолетние растения от 1 мм до 60 см высотой;
тело может быть представлено слоевищем или разделено на листья и стебель;
корней нет, всасывание происходит у большинства мхов при помощи ризоидов - выростов эпидермиса, либо через поры в клетках (сфагновые мхи);
однодомные или двудомные растения;
появляются обособленные ткани, лучше выраженные у листостебельных форм (ассимилирующая, механическая, проводящая);
в жизненном цикле чередуются гаплоидное и диплоидное поколение, преобладает гаплоидный гаметофит;
диплоидное поколение у мхов называют спорогон; он представляет собой коробочку со спорами (спорангий) на ножке;
нижняя часть ножки образует присоску (гаусторий), которая внедряется в тело гаметофита;
спорогон лишен самостоятельности и полностью зависит от гаметофита.
Продуктивность фотосинтеза в 40-50 раз меньше, чем у цветковых;
Низкая активность ферментов;
Мелкие хлоропласты содержат в 5-10 раз меньше хлорофилла, чем цветковые;
Для фотосинтеза достаточно 4% от полной освещенности;
Могут в темноте поглощать углекислый газ и переводить его в органические соединения;
У тундровых видов и всех печеночных мхов фотосинтез возможен при -14°С
Мхи - пойкилогидрические растения, поглощают воду по физическим законам (капиллярность, набухание, гигроскопичность) и зависят напрямую от влажности среды. Возможно и активное поглощение воды.
В неблагоприятных условиях -анабиоз (практически прекращаются все обменные процессы); могут переносить дефицит влаги, высокие (до 70°С) и низкие температуры.
Много видов - олиготрофов (нетребовательных к почвенным условиям).
Способность мхов нормально фотосинтезировать при слабом освещении, активно поглощать воду из почвы и атмосферы, произрастать в экстремальных условиях и впадать в состояние анабиоза позволяет им избежать конкуренции со стороны более специализированных растений.
Жизненный цикл Моховидных:
Многие мхи могут длительное время размножаться вегетативно.
При половом размножении на гаметофите развиваются половые органы - мужские антеридии и женские архегонии.
Многочисленные обычно двужгутиковые подвижные сперматозоиды по воде достигают неподвижной яйцеклетки, находящейся на дне архегония. Происходит оплодотворение, и прямо внутри архегония образуется диплоидная зигота.
Из зиготы начинает развиваться диплоидный спорофит, представляющий собой коробочку на ножке. Сверху коробочка может быть покрыта колпачком, образовавшимся из архегония.
Выросший спорофит растет на гаметофите и питается часто за счет него. В коробочке спорофита (или спорангии) после мейоза (редукционного деления) образуются многочисленные гаплоидные споры.
Спора прорастает в пластинчатую (например, у сфагнума) или нитчатую (у кукушкина льна) протонему.
Возникшие на протонеме почки дают начало новым гаметофитам.
Отдел Моховидные подразделяется на три класса: 1) Антоцеротовые, 2) Печеночные мхи, 3) Листостебельные мхи.
Отдел Плауновидные
Отдел Плауновидные (Lycopodiophyta) -- одна из наиболее древних групп растений. В конце палеозоя многочисленны гигантские древовидные плауновидные до 30 м в высоту и до 1 м в диаметре - лепидодендроны, сигиллярии, плевромейи. Типичные признаки древних плауновидных - дихотомическое ветвление и шиловидные листья. Вымершие в дальнейшем древовидные плауны образовали залежи каменного угля.
Отдел плауновидные включает около современных 1000 видов, 4 рода, два класса: плауновые (представители: плаун годичный, плаун булавовидный, баранец, селагинелла сибирская) и полушниковые (представитель - полушник озерный).
Современные плауновидные -- многолетние травянистые, обычно вечнозеленые растения с дихотомическим ветвлением побегов, мелкими сидячими простыми листьями и придаточными корнями.
Спорофиллы (листочки, несущие спорангии) могут быть похожи на обычные зеленые листья (род Баранец - Huperzia) или отличаться от них и быть собранными в спороносный колосок (род Плаун - Lycopodium).
Есть разноспоровые растения (Класс Шильниковые, или Полушниковые) и равноспоровые (Класс Плауновые)
Всегда преобладает диплоидное поколение (спорофит) в жизненном цикле. Из споры развивается гаметофит (заросток) - многолетнее, имеющее вид маленького клубенька (2--5 мм в поперечнике) с ризоидами образование. Гаметофит не содержит хлорофилла и питается за счет эндотрофной микоризы.
Отдел Хвощевидные
Хвощи появились в девоне, расцвет отдела пришелся на каменноугольный период. Произошли от риниофитов. Среди ископаемых представителей отдела обычны древовидные формы, например, каламиты
В настоящее время представлен одним классом хвощовые (Equisetopsida) и только одним родом - хвощ (Equisetum), насчитывающим около 30 видов. Все современные хвощи - многолетние травы. Для хвощей характерно расчленение на междоузлия и узлы с мутовчато расположенными срастающимися листьями. Функцию фотосинтеза выполняют побеги. В ксилеме обычны трахеиды, могут быть и сосуды; во флоэме - ситовидные трубки.
Обычны длинные гипогеогенные корневища, часто с запасающими клубеньками. Для спороносных колосков характерны спорангиофоры, на которых расположены спорангии.
Хвощи - равноспоровые растения. Гаметофит одно- или обоеполый. Гаметофит автотрофный, зеленый.
Оплодотворение только в каплях воды.
Распространение: различные природные зоны и растительные сообщества, как правило, близко от воды. Могут быть трудноискоренимыми сорняками. Лекарственные (могут использоваться как мочегонные).
Ядовитые (разрушает витамин В12 - тиамин). Ядовиты все виды, все части растений.
Может вызвать заболевания травоядных животных (механическое раздражение слизистой солями кремниевой кислоты и расщепление тиамина) - через 40-80 дней после выпасания на хвощевом лугу у лошадей - агрессивность, расширение зрачков, паралич конечностей.
Отдел Папоротниковидные
Произошли от риниофитов или им подобных растений. Сегодня это наиболее разнообразная и многочисленная группа среди высших сосудистых споровых растений, которая объединяет около 10.000 видов растений разнообразного облика (наземные и водные травянистые растения, древовидные формы).
Современные папоротники встречаются на всех континентах. Известно около 10.000 видов (300 родов) современных папоротников.
Освоили широкий спектр экологических условий - от пустынь, болот и рисовых полей, соленых озер до тропических лесов.
Максимальное разнообразие видов и жизненных форм характерно для влажных тропических лесов.
Разнообразие жизненных форм современных папоротникообразных:
Древовидные до 25 м высотой и 50 см в диаметре;
Мелкие водные папоротники;
Наземные папоротники с коротким эпигеогенным корневищем;
Наземные папоротники с длинным гипогеогенным корневищем;
Эпифиты и лианы.
Листья папоротников (вайи) произошли в результате уплощения крупных ветвей их предков имеют, следовательно, побеговое происхождение (макрофиллы, теломные листья). Обычно вайи перистые.
Вайи сохраняют типичный для побега верхушечный рост; в молодом виде улитковидно скручены.
Стебель у большинства папоротников (кроме древовидных) не бывает сильно развит.
Вайи у одних видов совмещают функции фотосинтеза и спороношения (орляк, щитовник), у других есть два типа листьев: фотосинтезирующие и спороносные (страусник).
Наземные папоротники - равноспоровые, водные - разноспоровые растения. Споры образуются в многочисленных спорангиях, как правило, на нижней стороне вайи. Спорангии часто образуют сорусы и обычно защищены сверху покрывальцем - индузием.
У некоторых видов есть приспособления для активного разбрасывания спор (у щитовника мужского, страусника обыкновенного и многих других наземных папоротников спорангий вскрывается при помощи специального механического кольца, состоящего из клеток с неравномерно утолщенными стенками).
Из спор образуются маленькие зеленые гаметофиты. Отдел папоротниковидных разделяют на 7 классов. Из них 4 класса представлены исключительно ископаемыми формами. Современные папоротники представлены классами: офиоглоссопсиды (ужовниковые), мараттиопсиды и полиподиопсиды.
Голосеменные - вечнозеленые, реже листопадные растения с одревесневшим стеблем, относящиеся к жизненной форме дерево или кустарник, редко - лиана. Листья чешуевидные, игловидные, перистые, разного размера. Размножение и распространение происходит при помощи семян, созревающих на поверхности семенных чешуй. Характерно наличие стробилов (шишек), разноспоровость. Гаметофит образуется и развивается в тканях спорофита, сильно редуцированный. Для женского гаметофита характерно наличие архегониев. После опыления мужской гаметофит образует пыльцевую трубку, при помощи которой мужские гаметы доставляются к яйцеклетке. Появление пыльцевой трубки уменьшило зависимость от воды на стадии оплодотворения.
Отдел голосеменные включает 6 классов, причем классы семенные (Pteridospermae) и беннеттитовые папоротники (Bennettitopsida) полностью вымерли. Ныне живущие голосеменные, насчитывающие около 700 видов, относятся к классам саговниковые (Cycadopsida), гнетовые (Gnetopsida), гинкговые (Gynkgoopsida) и хвойные (Pinopsida).
Семенные папоротники напоминали современные древовидные папоротниками, но размножались семенами, созревающими непосредственно на листьях - мегаспорофиллах. Для беннеттитовых были характерны обоеполые стробилы, напоминающие по строению цветок современных покрытосеменных растений.
Класс саговниковые в настоящее время насчитывает около 120 видов, встречающихся в тропиках и субтропиках. Это древовидные растения с крупными, жесткими, вечнозелеными листьями, по облику напоминающие пальмы. Характерна двудомность. Представитель: саговник поникающий.
К классу гнетовые относятся представители трех родов: эфедра (Ephedra), вельвичия (Welwitschia) и гнетум (Gnetum).Типичные признаки гнетовых - наличие покровов, напоминающих околоцветник вокруг спорофиллов, ветвление собраний стробилов, зародыши с двумя семядолями, наличие настоящих сосудов, отсутствие смоляных ходов.
К классу гинкговые относится один современный вид - реликтовое растение гинкго двулопастный (Ginkgo biloba). Это высокое листопадное дерево с двулопастными листьями. Характерна двудомность, сережковидные микростробилы, семя с сочной оболочкой, подвижные сперматозоиды.
Класс хвойные, или пинопсиды, включает два подкласса: кордаитовые (Cordaitales) и хвойные (Pinidae). Кордаитовые -- давно вымершие растения (крупные деревья с сережковидными стробилами).
Хвойные - наиболее крупная группа растений среди голосеменных, занимающая второе после цветковых растений место по роли в сложении растительного покрова.
Современные хвойные насчитывают около 560 видов, относящихся к 55 родам и 7 семействам. Жизненные формы хвойных - деревья и кустарники, как правило, с вечнозелеными, чешуевидными или игловидными листьями. Корневая система, как правило, стержневая. Разветвленные мелкие корни выполняют функцию образования микоризы. У представителей пор. Подокарповых - есть клубеньки с азотфиксирующими бактериями. Листья узколинейные или чешуевидные (хвоя), реже широколанцетные (Подокарпус, араукария). У большинства видов листья вечнозеленые, плотные, кожистые с выраженными ксероморфными признаками (устьица погружены, есть толстая кутикула). Под эпидермисом - 1-3 слоя гиподермы.
Древесина состоит преимущественно из трахеид. Характерны смоляные ходы.
Растения однодомные, реже двудомные. Стробилы раздельнополые:
Мужские - микростробилы (мужские шишки), состоящие их оси и микроспорофиллов. Снизу образуются 2 или более микроспорангиев, в которых образуется пыльца. У пыльцы часто развиты воздушные мешки.
Женские - макростробилы (шишки), состоящие из оси, макроспорофиллов (семенных чешуй) и кроющих чешуй. На верхней стороне семенных чешуй образуется по 2 семезачатка. Семенные чешуи могут быть мягкими и ярко окрашенными (тиссовые, подокарповые, можжевельник) - видимо, имитация плодов Цветковых.
Пыльца имеет две оболочки - экзину (наружную) и интину (внутреннюю). Оболочки расходятся, образуя воздушные мешки.
Семена разного размера и формы. Многие имеют крылья для распространения ветром. Сочный покров семян подокарпусов, тиса и др. поедается некоторыми животными.
Основные особенности жизненного цикла хвойных:
От опыления до оплодотворения проходит год и более. Характерно опыление ветром.
От оплодотворения до созревания семян проходит год и более.
Эндосперм гаплоидный - редуцированный женский гаметофит.
Образуется пыльцевая трубка, растущая от микропиле к яйцеклетке.
Семя состоит из семенной кожуры (покровы семезачатка, 2n), зародыша нового спорофита (2n), эндосперма (n)(см.рис.).
В современной флоре распространены представители порядков араукариевые, подокарповые, сосновые (ель, пихта, сосна, лиственница), кипарисовые (секвойядендрон, секвойя, болотный кипарис, кипарис, можжевельник) и тиссовые (тисс ягодный).
Отдел покрытосеменные растения
Развитие покрытосеменных растений явилось новым этапом в эволюции растительного мира. Это самый молодой из всех отделов, отличающийся большим разнообразием видов и широким распространением. Больше половины видов, растущих на земном шаре, принадлежит к покрытосеменным растениям. Для покрытосеменных характерны следующие особенности в строении и развитии:
возникновение нового органа -- пестика, под защитой которого внутри завязи развиваются семяпочки;
при созревании семян из завязи образуется плод, защищающий семя от внешних воздействий, отсюда и название -- покрытосеменные;
дальнейшее упрощение полового поколения привело к почти полной редукции женского заростка, мужской заросток представлен двумя клетками;
новый процесс двойного оплодотворения приводит к образованию одновременно с зародышем вторичного эндосперма.
возникновение околоцветника обеспечило лучшую защиту пыльцы в тычинках и семяпочек в завязи и способствовало развитию опыления насекомыми.
Усложнение в строении древесины привело к образованию новых проводящих элементов -- сосудов.
Большая изменчивость вегетативных органов способствовала возникновению большого формового разнообразия их и заселению ими пространств с различными условиями местообитания -- от пустынь до водной среды.
Цикл развития у покрытосеменных проходит следующим образом.
Из зародыша семени вырастает растение с корнями, стеблями, листьями, на котором в определенном возрасте в период цветения образуются цветки. Самые существенные части цветка -- тычинки и пестики. Околоцветник (чашелистики и лепестки) защищает их от высыхания, от избыточной влаги во время дождя и. росы и привлекает насекомых-опылителей.
В пыльниках тычинок находится ткань археспория, клетки которой делятся редукционно затем кариокинетически, и из каждой материнской клетки археспория образуются четыре гаплоидные клетки пыльцы.
Дальнейшее развитие их происходит уже на поверхности рыльца, где пыльца делится, и образуются два ядра, одно остается ядром большой, так называемой вегетативной клетки пыльцы, второе становится ядром маленькой голой антеридиальной клетки, погруженной в цитоплазму большой клетки. Пыльца прорастает, и цитоплазма вегетативной клетки вместе с ядром перетекает в пыльцевую трубочку, увлекая за собой антеридиальную клетку, которая делится и образует два удлиненных неподвижных спермия (мужские гаметы).
Семяпочка состоит из многоклеточной ткани нуцеллуса, покрытого двумя покровами, образующими пыльцевход. Одна из клеток нуцеллуса разрастается, делится редукционно, затем кариокинетически и образует четыре гаплоидные клетки, из которых три отмирают, четвертая увеличивается в размерах и превращается в зародышевый мешок. В результате трехкратного деления его ядра образуются восемь ядер, вокруг шести из них обособляется цитоплазма и возникают голые клетки, два ядра сходятся в центре, сливаются и превращаются в диплоидное вторичное ядро зародышевого мешка. Три гаплоидные клетки располагаются в зародышевом мешке ближе к пыльцевходу, образуют яйцевой аппарат, состоящий из двух клеток-спутниц -- синергид и одной, более крупной яйцеклетки. В противоположной части зародышевого мешка помещаются три гаплоидные голые клетки -- антиподы.
При типичном для покрытосеменных двойном оплодотворении содержимое пыльцевой трубки попадает в зародышевый мешок и первый спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу (диплоидную), которая развивается в зародыш. Второй спермий сливается с вторичным ядром зародышевого мешка (диплоидным) и образуется новое триплоидное ядро. После деления этого ядра с тройным набором хромосом образуется ткань вторичного эндосперма с запасом питательных веществ. Во время формирования зародыша семяпочка превращается в семя, завязь -- в плод.
В цикле развития покрытосеменных растений происходит также чередование двух поколений: полового и бесполого. Пыльца, образующаяся, как и у голосеменных, после редукционного деления клеток археспория в пыльниках, соответствует микроспоре (гаплоидная клетка), и с нее начинается развитие мужского полового поколения.
Мужской гаметофит состоит из двух клеток: вегетативной клетки -- примитивного мужского заростка, и антеридиальной клетки, являющейся антеридием. Спермии -- гаметы соответствуют сперматозоидам, но отличаются неподвижностью.
Развитие женского полового поколения начинается с редукционного деления одной из клеток нуцеллуса и образования гаплоидной клетки --зародышевого мешка, являющейся макроспорой покрытосеменных. В макроспоре -- зародышевом мешке заросток состоит всего из трех клеток-антипод, а яйцевой аппарат является остатками архегония, от которого у покрытосеменных остались только две клетки -- синергиды и яйцеклетка (гамета). При слиянии спермия с яйцеклеткой развитие полового поколения (гаметофита) заканчивается и с образования зиготы (диплоидной клетки) начинается развитие нового, бесполого поколения -- спорофита, вначале зародыша, затем всего растения, все органы которого имеют диплоидные клетки. В пыльниках и семяпочках цветков после редукционного деления снова начинается развитие полового поколения.
Большая часть систем делит отдел покрытосеменных на два класса: двудольные и однодольные. К классу двудольных относятся растения, у которых зародыш имеет две семядоли, листья с перистым жилкованием, первичное строение стебля характеризуется открытыми сосудисто-волокнистыми пучками, расположенными кругами, корень стержневой, цветок четырех-пятичленный.
К классу однодольных относятся растения, у которых зародыш имеет одну семядолю, листья с дугонервным или параллельнонервным жилкованием, стебель в первичном строении содержит закрытые сосудисто-волокнистые пучки, корень мочковатый, цветки трехчленные. Наиболее древними считаются двудольные растения, от примитивных форм которых когда-то отделилась ветвь однодольных, достигшая в своей эволюции не менее сложных форм, чем двудольные.
Таким образом, у покрытосеменных господствующим является бесполое поколение, а половое развивается на бесполом. Вторичный эндосперм, клетки которого имеют ядро с тройным набором хромосом, нельзя отнести ни к спорофиту, ни к гаметофиту. Эта своеобразная ткань свойственна только покрытосеменным.
Заключение
семенной двудольный споровый растение
При сравнении циклов развития высших споровых и семенных растений видно, что всем им свойственна непрерывная смена поколений: полового поколения -- бесполым, бесполого поколения -- половым. Эти поколения различаются по сложности строения, размерам, образованию на половом поколении гамет, на бесполом -- спор и по числу хромосом в ядрах их клеток (гаплоидные или диплоидные ядра). Переход одного поколения в другое осуществляется двумя процессами: слиянием гамет, ведущим к образованию диплоидной клетки -- зиготы, и редукционным делением ядра, ведущим к образованию гаплоидных спор. Эти процессы определяют границы поколений и приводят к возникновению в первом случае диплоидного бесполого, во втором гаплоидного полового поколения.
Чередование поколений хорошо выражено во всех отделах растений, но господство и степень развития этих поколений в разных отделах разное, что в большой степени связано с условиями их жизни. У мхов господствующим является половое поколение, само растение, на нем развиваются половые органы с гаметами. Процесс оплодотворения их происходит только при наличии воды, поэтому мхи растут обычно в сырых условиях и не достигают больших размеров. Периодически их заросли бывают насыщены водой, по которой сперматозоиды и передвигаются к яйцеклеткам. Бесполое поколение мхов, ножка и коробочка развиваются на половом поколении.
У голосеменных господствует бесполое поколение (само дерево), оно достигает большой сложности и значительных размеров. Все развитие микроскопического женского полового поколения происходит на бесполом поколении под защитой семяпочки, а опыление ветром обеспечивает перенесение пыльцы и возможность оплодотворения. Образование семян и опыление ветром способствовало расселению голосеменных в более разнообразные условия обитания.
У покрытосеменных также господствует бесполое поколение отличающееся большей сложностью и разнообразием строения (само растение). Микроскопическое женское половое поколение полностью развивается на бесполом поколении под защитой пестика. Опыление ветром и насекомыми еще более надежно обеспечивает перенос пыльцы, а следовательно, и оплодотворение яйцеклетки. Разнообразие в строении вегетативных органов, образование семян и плодов способствовали расселению покрытосеменных в самые различные места обитания. Бурное развитие покрытосеменных растений изменило облик растительности земного шара. Однообразные и однотонные заросли папоротникообразных и голосеменных сменились растительностью яркой и разнообразной по окраске листвы, цветков и плодов из представителей покрытосеменных.
В настоящее время покрытосеменные занимают господствующее положение в растительности суши. Они обеспечили развитие животного мира, особенно млекопитающих и птиц, так как служат им кормовой базой. Одновременно с развитием покрытосеменных растений развивались некоторые группы насекомых, что привело к большой взаимной приспособленности цветков и насекомых-опылителей.
Исключительное значение покрытосеменные растения имеют в жизни человека, обеспечивая его пищей и материалами растительного происхождения. По мере дальнейшего всестороннего изучения их значение это будет увеличиваться.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Понятие однодольных и двупольных растений, их классификация, разновидности, сходные и отличительные черты. Составление и виды формул цветков. Методика определения семейства растения, общий вид его соцветия, вид плода. Значение растений в жизни человека.
статья , добавлен 08.04.2009
Отделы моховидных, плауновидных, хвощевидных, голосеменных и покрытосеменных. Эволюция высших растений, их морфологические и биологические особенности, распространение. Развитие специализированных тканей как важное условие для выхода растений на сушу.
презентация , добавлен 25.10.2010
Исследование однодольных растений как второго по величине класса покрытосеменных или цветковых. Хозяйственное значение и характерные признаки ароидных, осоковых и пальмовых семейств. Изучение размножения, цветения, развития корней и листьев растений.
реферат , добавлен 17.12.2014
Покровная, пучковая и основная ткани растений. Ткани и локальные структуры, выполняющее одинаковые структуры функции. Клеточное строение ассимиляционного участка листа. Внутреннее строение стебля. Отличие однодольных растений от двудольных растений.
презентация , добавлен 27.03.2016
Основные направления эволюции в растительном мире. Происхождение покрытосеменных. Изучение современных филогенетических построений цветковых растений. Система покрытосеменных А.Л. Тахтаждяна, Артура Кронквиста, Рольфа Дальгрена и Роберта Торна, Ривела.
курсовая работа , добавлен 26.03.2016
Покрытосеменные (цветковые) – крупный тип растений, к которому относится более половины всех известных видов. Происхождение, классификация и анатомо-морфологическая характеристика отдела покрытосеменных. Роль покрытосеменных в природе и жизни человека.
курсовая работа , добавлен 09.10.2010
контрольная работа , добавлен 23.08.2016
Опыление как способ размножения покрытосеменных растений. Автогамия обоеполых цветков. Формы и способы осуществления аллогамии. Морфологические адаптации цветковых растений к перекрестному опылению: ветром, водой, птицами, насекомыми и летучими мышами.
курсовая работа , добавлен 21.01.2015
Общее описание царства растений, характеристика их органов: корень, лист, побег, цветок, плод и семя. Отличительные черты водорослей, лишайников, мхов, хвощей, папоротников, голосеменных и покрытосеменных растений, их роль в природных сообществах.
шпаргалка , добавлен 15.03.2011
Митохондрии, рибосомы, их структура и функции. Ситовидные трубки, их образование, строение и роль. Способы естественного и искусственного вегетативного размножения растений. Сходство и различие голосеменных и покрытосеменных растений. Отдел Лишайники.
Решение задач ЕГЭ по жизненному циклу растений
Понятие о жизненном цикле растений
В жизненном цикле растений происходит чередование бесполого и полового размножения и связанное с этим чередований поколений.
Гаплоидный (n) растительный организм, образующий гаметы, называется гаметофитом (n). Он представляет половое поколение. Гаметы формируются в половых органах путём митоза: сперматозоиды (n) - в антеридиях (n), яйцеклетки (n) – в архегониях (n) .
Гаметофиты бывают обоеполые (на нём развиваются антеридии и архегонии) и раздельнополые (антеридии и архегонии развиваются на разных растениях).
После слияния гамет (n) образуется зигота с диплоидным набором хромосом (2n), а из неё развивается путём митоза бесполое поколение – спорофит (2n). В специальных органах - спорангиях (2n) спорофита (2n) после мейоза образуются гаплоидные споры (n), при делении которых митозом развиваются новые гаметофиты (n).
Жизненный цикл зелёных водорослей
В жизненном цикле зелёных водорослей преобладает гаметофит (n), то есть клетки их слоевища гаплоидны (n). При наступлении неблагоприятных условий (похолодание, пересыхание водоёма) происходит половое размножение – образуются гаметы (n), которые попарно сливаются в зиготу (2n). Зигота (2n), покрытая оболочкой зимует, после чего при наступлении благоприятных условий делится мейозом с образованием гаплоидных спор (n), из которых развиваются новые особи (n).
Задача 1.
Какой набор хромосом характерен для клеток слоевища улотрикса и для его гамет? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.
Ответ:
1. В клетках слоевища гаплоидный набор хромосом (n), они развиваются из споры с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
2. В гаметах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из клеток слоевища с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
Задача 2.
Какой набор хромосом характерен для зиготы и для спор зелёных водорослей? Объясните, из каких исходных клеток и как они образуются.
Ответ:
1. В зиготе диплоидный набор хромосом (2n), она образуется при слиянии гамет с гаплоидным набором хромосом (n).
2. В спорах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.
Жизненный цикл мхов (кукушкин лён)
У мхов в цикле развития преобладает половое поколение (n). Листостебельные растения мхов – раздельнополые гаметофиты (n). На мужских растениях (n) формируются антеридии (n) со сперматозоидами (n), на женских (n) – архегонии (n) с яйцеклетками (n). С помощью воды (во время дождя) сперматозоиды (n) попадают к яйцеклеткам (n), происходит оплодотворение, возникает зигота (2n). Зигота находится на женском гаметофите (n), она делится митозом и развивается спорофит (2n) – коробочка на ножке. Таким образом, спорофит (2n) у мхов живёт за счёт женского гаметофита (n).
В коробочке спорофита (2n) путём мейоза образуются споры (n). Мхи – разноспоровые растения, различают микроспоры – мужские и макроспоры – женские. Из спор (n) путём митоза развиваются сначала предростки, а затем взрослые растения (n).
Задача 3.
Какой хромосомный набор характерен для гамет и спор кукушкина льна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.
Ответ:
1. В гаметах мха кукушкина льна гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из антеридиев (n) и архегониев (n) мужского и женского гаметофитов с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
2. В спорах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из клеток спорофита - коробочки на ножке с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.
Задача 4. Какой хромосомный набор характерен для клеток листьев и коробочки на ножке кукушкина льна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.
Ответ:
1. В клетках листьев кукушкина льна гаплоидный набор хромосом (n), они, как и всё растение, развиваются из споры с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
2. В клетках коробочки на ножке диплоидный набор хромосом (2n), она развивается из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём митоза.
Лекция
Жизненный цикл папоротников
У папоротников (также хвощей, плаунов) в жизненном цикле преобладает спорофит (2n). На нижней стороне листьев растения (2n) развиваются спорангии (2n), в которых путём мейоза образуются споры (n). Из споры (n), попавшей во влажную почву, прорастает заросток (n) – обоеполый гаметофит. На его нижней стороне развиваются антеридии (n) и архегонии (n), а в них путём митоза образуются сперматозоиды (n) и яйцеклетки (n). С капельками росы или дождевой воды сперматозоиды (n) попадают к яйцеклеткам (n), образуется зигота (2n), а из нее – зародыш нового растения (2n). (Демонстрация слайдов).
Схема 3. Жизненный цикл папоротников
Практикум
Задача 5. Какой хромосомный набор характерен для листьев (вай) и заростка папоротника? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.
Ответ:
1. В клетках листьев папоротника диплоидный набор хромосом (2n), так они, как и всё растение, развиваются из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём митоза.
2. В клетках заростка гаплоидный набор хромосом (n), так как заросток образуется из гаплоидной споры (n) путём митоза.
Лекция
Жизненный цикл голосеменных растений (сосна)
Листостебельное растение голосеменных растений – спорофит (2n), на котором развиваются женские и мужские шишки (2n).
На чешуйках женских шишек расположены семязачатки – мегаспорангии (2n), в которых путём мейоза образуются 4 мегаспоры (n), 3 из них погибают, а из оставшейся – развивается женский гаметофит – эндосперм (n) с двумя архегониями (n). В архегониях образуются 2 яйцеклетки (n), одна погибает.
На чешуйках мужских шишек располагаются пыльцевые мешки – микроспорангии (2n), в которых путём мейоза образуются микроспоры (n), из них развиваются мужские гаметофиты – пыльцевые зёрна (n), состоящие из двух гаплоидных клеток (вегетативной и генеративной) и двух воздушных камер.
Пыльцевые зёрна (n) (пыльца) ветром переносятся на женские шишки, где митозом из генеративной клетки (n) образуются 2 спермия (n), а из вегетативной (n) – пыльцевая трубка (n), врастающая внутрь семязачатка и доставляющая спермии (n) к яйцеклетке (n). Один спермий погибает, а второй участвует в оплодотворении, образуется зигота (2n), из которой митозом формируется зародыш растения (2n).
В результате из семязачатка формируется семя, покрытое кожурой и содержащее внутри зародыш (2n) и эндосперм (n).
Схема 4. Жизненный цикл голосеменных растений (сосна)
Практикум
Задача 6. Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.
Ответ:
1. В клетках пыльцевого зерна гаплоидный набор хромосом (n), так как оно образуется из гаплоидной микроспоры (n) путём митоза.
2. В спермиях гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из генеративной клетки пыльцевого зерна с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
Задача 7. Какой хромосомный набор характерен для мегаспоры и клеток эндосперма сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.
Ответ:
1. В мегаспорах гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из клеток семязачатка (мегаспорангия) с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.
2. В клетках эндосперма гаплоидный набор хромосом (n), так как эндосперм формируется из гаплоидных мегаспор (n) путём митоза.
Жизненный цикл покрытосеменных растений
Покрытосеменные растения являются спорофитами (2n). Органом их полового размножения является цветок.
В завязи пестиков цветка находятся семязачатки – мегаспорангии (2n), где происходит мейоз и образуются 4 мегаспоры (n), 3 из них погибают, а из оставшейся – развивается женский гаметофит – зародышевый мешок из 8 клеток (n), одна из них – яйцеклетка (n), а две сливаются в одну – крупную (центральную) клетку с диплоидным набором хромосом (2n).
В микроспорангиях (2n) пыльников тычинок путём мейоза образуются микроспоры (n), из которых развиваются мужские гаметофиты – пыльцевые зёрна (n), состоящие из двух гаплоидных клеток (вегетативной и генеративной).
После опыления из генеративной клетки (n) образуются 2 спермия (n), а из вегетативной (n) – пыльцевая трубка (n), врастающая внутрь семязачатка и доставляющая спермии (n) к яйцеклетке (n) и центральной клетке (2n) . Один спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) и образуется зигота (2n), из которой митозом формируется зародыш растения (2n). Второй спермий (n) сливается центральной клеткой (2n) с образованием триплоидного эндосперма (3n). Такое оплодотворение у покрытосеменных растений называется двойным.
В результате из семязачатка формируется семя, покрытое кожурой и содержащее внутри зародыш (2n) и эндосперм (3n).
Схема 5. Жизненный цикл покрытосеменных растений
Задача 8. Какой хромосомный набор характерен для микроспоры, которая образуется в пыльнике, и клеток эндосперма семени цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и как они образуются.
Ответ:
1. В микроспорах гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из клеток микроспорангиев с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.
2. В клетках эндосперма триплоидный набор хромосом (3n), так как эндосперм образуется при слиянии гаплоидного спермия (n) с диплоидной центральной клеткой (2n).
Общие выводы
1. В процессе эволюции растений происходила постепенная редукция гаметофита и развитие спорофита.
2. В гаметах растений гаплоидный набор (n) хромосом, они образуются путём митоза.
3. В спорах растений гаплоидный набор (n) хромосом, они образуются путём мейоза.
Решение задач по теме по жизненным циклам растений
Важно не забыть, что у животных при образовании гамет происходит сначала митоз, а потом мейоз. У растений наоборот, сначала мейоз, а потом митоз . При спорогенезе у растений из диплоидных клеток образуются гаплоидные клетки, которые потом делятся митозом
№1 Какой хро-мо-сом-ный набор ха-рак-те-рен для гамет и спор рас-те-ния мха ку-куш-ки-на льна? Объ-яс-ни-те, из каких кле-ток и в ре-зуль-та-те ка-ко-го де-ле-ния они об-ра-зу-ют-ся.
По-яс-не-ние.
Га-ме-ты мха ку-куш-ки-на льна об-ра-зу-ют-ся на га-ме-то-фи-тах из га-п-ло-ид-ной клет-ки путём ми-то-за. Набор хро-мо-сом у гамет оди-нар-ный — n.
Споры мха ку-куш-ки-на льна об-ра-зу-ют-ся на ди-пло-ид-ном спо-ро-фи-те в спо-ран-ги-ях путём мей-о-за из ди-пло-ид-ных кле-ток. Набор хро-мо-сом у спор оди-нар-ный — n
№2 Какой хро-мо-сом-ный набор ха-рак-те-рен для га-ме-то-фи-та и гамет мха сфаг-ну-ма? Объ-яс-ни-те из каких ис-ход-ных кле-ток и в ре-зуль-та-те ка-ко-го де-ле-ния об-ра-зу-ют-ся эти клет-ки?
По-яс-не-ние.
1) Га-ме-то-фит и га-ме-ты сфаг-ну-ма га-п-ло-ид-ны, и набор хро-мом, и ко-ли-че-ство ДНК в клет-ках от-ве-ча-ют фор-му-ле nc.
2) Га-ме-то-фит об-ра-зу-ет-ся из споры, ко-то-рая об-ра-зу-ет-ся в ре-зуль-та-те мей-о-за из тка-ней спо-ро-фи-та.
3) Спора де-лит-ся ми-то-зом, об-ра-зуя га-ме-то-фит.
№3 Какой хро-мо-сом-ный набор ха-рак-те-рен для споры, га-ме-то-фи-та и спо-ро-фи-та мха ку-куш-кин лён? Из каких ис-ход-ных кле-ток и в ре-зуль-та-те ка-ко-го де-ле-ния об-ра-зу-ют-ся эти ста-дии раз-ви-тия мха?
По-яс-не-ние.
1) Спора и га-ме-то-фит мха со-дер-жат га-п-ло-ид-ный набор хро-мо-сом, а спо-ро-фит ди-пло-и-ден.
2) Спора об-ра-зу-ет-ся в ре-зуль-та-те мей-о-за из спо-ро-нос-ных кле-ток спо-ро-фи-та,
а га-ме-то-фит об-ра-зу-ет-ся из споры путём ми-то-за.
№4. Какой хро-мо-сом-ный набор ха-рак-те-рен для гамет и спор рас-те-ния плауна булавовидного? Объ-яс-ни-те, из каких кле-ток и в ре-зуль-та-те ка-ко-го де-ле-ния они об-ра-зу-ют-ся.
По-яс-не-ние.
Га-ме-ты плауна об-ра-зу-ют-ся на га-ме-то-фи-тах (заростках) из га-п-ло-ид-ной клет-ки путём ми-то-за. Набор хро-мо-сом у гамет оди-нар-ный — n.
Споры мха плауна об-ра-зу-ют-ся на ди-пло-ид-ном спо-ро-фи-те (взрослое растение) в спо-роносных колосках путём мей-о-за из ди-пло-ид-ных кле-ток. Набор хро-мо-сом у спор оди-нар-ный — n
№5. Какой хро-мо-сом-ный набор ха-рак-те-рен для га-ме-то-фи-та и гамет папоротника? Объ-яс-ни-те из каких ис-ход-ных кле-ток и в ре-зуль-та-те ка-ко-го де-ле-ния об-ра-зу-ют-ся эти клет-ки?
По-яс-не-ние.
1) Га-ме-то-фит (заросток) и га-ме-ты папоротника га-п-ло-ид-ны, и набор хро-мом, и ко-ли-че-ство ДНК в клет-ках от-ве-ча-ют фор-му-ле nc.
2) Га-ме-то-фит об-ра-зу-ет-ся из споры, ко-то-рая об-ра-зу-ет-ся в ре-зуль-та-те мей-о-за из тка-ней спо-ро-фи-та (взрослого растения)
3) Спора де-лит-ся ми-то-зом, об-ра-зуя при прорастании га-ме-то-фит.
№6. Какой хро-мо-сом-ный набор ха-рак-те-рен для споры, га-ме-то-фи-та и спо-ро-фи-та хвоща? Из каких ис-ход-ных кле-ток и в ре-зуль-та-те ка-ко-го де-ле-ния об-ра-зу-ют-ся эти ста-дии раз-ви-тия мха?
По-яс-не-ние.
1) Спора и га-ме-то-фит (заросток) хвоща со-дер-жат га-п-ло-ид-ный набор хро-мо-сом, а спо-ро-фит (взрослое растение) ди-пло-и-ден.
2) Спора об-ра-зу-ет-ся в ре-зуль-та-те мей-о-за из кле-ток спороносного колоска спо-ро-фи-та,а га-ме-то-фит об-ра-зу-ет-ся из споры путём ми-то-за.
3) Спо-ро-фит об-ра-зу-ет-ся после опло-до-тво-ре-ния из зи-го-ты путём ми-то-за.
№7 Какой хро-мо-сом-ный набор ха-рак-те-рен для кле-ток мя-ко-ти иго-лок и спер-ми-ев сосны? Объ-яс-ни-те, из каких ис-ход-ных кле-ток и в ре-зуль-та-те ка-ко-го де-ле-ния об-ра-зу-ют-ся эти клет-ки
По-яс-не-ние.
Эле-мен-ты от-ве-та:
1) в клет-ках иго-лок сосны набор хро-мо-сом - 2n; в спер-ми-ях сосны - n;
2) взрос-лое рас-те-ние сосны раз-ви-ва-ет-ся из зи-го-ты (2n);
3) спер-мии сосны раз-ви-ва-ют-ся из га-п-ло-ид-ных мик-ро-спор (n) путём ми-то-за
№8 Какой хромосомный набор характерен для вегетативной, генеративной клеток и спермиев пыльцевого зерна цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.
Пояснение.
1) набор хромосом вегетативной и генеративной клеток — n;
2) вегетативная и генеративная клетки пыльцы образуются путём митоза при прорастании гаплоидной споры;
3) хромосомный набор спермиев — n;
4) спермии образуются из генеративной клетки путём митоза
№9 Какой хро-мо-сом-ный набор ха-рак-те-рен для ядер кле-ток эпи-дер-ми-са листа и вось-ми-ядер-но-го за-ро-ды-ше-во-го мешка се-мя-за-чат-ка цвет-ко-во-го рас-те-ния? Объ-яс-ни-те, из каких ис-ход-ных кле-ток и в ре-зуль-та-те ка-ко-го де-ле-ния об-ра-зу-ют-ся эти клет-ки.
По-яс-не-ние.
1. Эпи-дер-мис листа имеет ди-пло-ид-ный набор хро-мо-сом. Взрос-лое рас-те-ние яв-ля-ет-ся спо-ро-фи-том.
2. Все клет-ки за-ро-ды-ше-во-го мешка га-п-ло-ид-ны, но в цен-тре на-хо-дит-ся ди-пло-ид-ное ядро(об-ра-зу-ет-ся в ре-зуль-та-те сли-я-ния двух ядер) — это уже не вось-ми-ядер-ный, а се-ми-кле-точ-ный за-ро-ды-ше-вый мешок. Это га-ме-то-фит.
3. Спо-ро-фит об-ра-зу-ет-ся из кле-ток за-ро-ды-ша се-ме-ни путем ми-то-ти-че-ско-го де-ле-ния. Га-ме-то-фит об-ра-зу-ет-ся путем ми-то-ти-че-ско-го де-ле-ния из га-п-ло-ид-ной споры.
№10. Какой хро-мо-сом-ный набор ха-рак-те-рен для ве-ге-та-тив-ной, ге-не-ра-тив-ной кле-ток и спер-ми-ев пыль-це-во-го зерна цвет-ко-во-го рас-те-ния? Объ-яс-ни-те, из каких ис-ход-ных кле-ток и в ре-зуль-та-те ка-ко-го де-ле-ния об-ра-зу-ют-ся эти клет-ки.
По-яс-не-ние.
1) набор хро-мо-сом ве-ге-та-тив-ной и ге-не-ра-тив-ной кле-ток — n;
2) ве-ге-та-тив-ная и ге-не-ра-тив-ная клет-ки пыль-цы об-ра-зу-ют-ся путём ми-то-за при про-рас-та-нии га-п-ло-ид-ной споры;
3) хро-мо-сом-ный набор спер-ми-ев — n;
4) спер-мии об-ра-зу-ют-ся из ге-не-ра-тив-ной клет-ки путём ми-то-за
В публикации использованы материалы ЕГЭ прошлых лет
