Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Размножение растений. Размножение – это свойство организмов увеличивать численность в процессе образования потомков




 

 

Размножение – это свойство организмов увеличивать численность в процессе образования потомков. Растения могут осуществлять воспроизведение подобных себе организмов, обеспечивая непрерыв­ность и преемственность жизни. Однако понятия «размножение» и «воспроизведение» не являются полностью совпадающими по биологическому смыслу. Под воспроизведением понимают процесс образования потомков, тождественных (подобных) данному поколению. У растений и грибов размножение нередко приводит к образованию потомков, биологически отличающихся от размножающегося поколения, а собственно воспроизведение происходит только через одно или даже через несколько поколений. При этом в любом случае каждое следующее поколение потомков образуется в результате размножения особей предыдущего поколения. Обычно выделяют три основные формы размно­жения: вегетативное, бесполое и половое.

Вегетативное размножениеобеспечивает уве­личение числа особей данного вида за счет отделения любых жизнеспособных ча­стей вегетативного тела растения. При таком размножении происходит регенера­ция – восстановление целого организма из его части. Способность к вегетативно­му размножению весьма характерна для растений и грибов на всех уровнях их организации. У животных подобная форма размножения встречается только у неко­торых групп низших организмов.

Существует много различных спосо­бов вегетативного размножения грибов и растений: частями таллома, мицелия или частями вегета­тивных органов (корней, стеблей, листьев, почек). У одноклеточных организмов оно осуществляется путем деления исходной клетки на две производные (дочерние). Многие нитчатые и пластинчатые во­доросли, мицелии грибов, талломы ли­шайников легко распадаются на части, каждая из которых может стать само­стоятельным организмом. Высшие растения нередко размножаются путем фрагментации тела на отдельные побеги. Особи, возникающие из одной роди­тельской особи в результате вегетативно­го размножения, образуют клон.

У неко­торых голосеменных и покрытосеменных размножение корневыми отпрысками (осина), стелющимися подземными побе­гами и корневой порослью (секвойя Sequoia sempervirens), имеют большее значение, чем размножение семенами.

Вегетативное размножение осущест­вляется и с помощью выводковых почек. Они могут возникать на растении (папо­ротники, цветковые растения) в большом количестве, а потом опадают с него по­добно семенам (например, у бриофиллума). Подобное образование выводковых почек нередко наблюдается на краях или жилках вай папоротников. Иногда вывод­ковые почки могут быть видоизменены в луковички (например, у зубянки Dentaria и некоторых лилий) или клубеньки стеблевого происхождения (у горца живо­родящего Bistorta vivipara).

В практике сельского хозяйства разра­ботана целая серия разнообразных спосо­бов искусственного вегетативного раз­множения культурных и полукультурных растений, относящихся к самым разным жизненным формам. Многие декора­тивные кустарники и многолетние травы размножаются делением куста, корневищами, корневыми отпрысками.

Многих представителей лилейных Liliaceae искусственно размножают луковицами и клубнелу­ковицами, отделяя дочерние «детки» от материнских растений (лук, чеснок, ли­лии, тюльпаны, гиацинты, крокусы, гладиолусы). Особенно распространены в садовод­стве формы вегетативного размножения с помощью черенков и прививки.

Черенок это часть вегетативного органа, служащий для искусственного вегетативного размножения. Черенки могут быть стеблевыми, или побеговыми (ива, тополь, смородина, пеларгония), листовыми (бегония, лилия), корневыми (одуванчик, малина, вишня, осина). Разновидность че­ренкования – размножение деревьев и кустарников отводками.В этом случае часть побега сначала специально прижимают к почве для укоренения, и только когда оно произошло, отрезают укоре­нившийся отводок. Отводки встречаются в природе – у некоторых хвойных (полегающие лапы ели, пихты), липы, черемухи и других видов, способных укореняться ветвями, лежащими на земле. Черенками размножают многие плодовые, дре­весные и травянистые декоративные растения в открытом грунте и в комнатной культуре. При черенковании сохраняются все свойства сорта материнского культурного растения, что очень важно, так как при семенном размножении многие спе­циально выведенные путем селекции признаки могут быть утрачены.

Прививкой, или трансплантацией, называют пересадку части одного растения на другое с последующим их срастанием. Этот способ вегетативного размножения в природе не встречается. Прививки очень широко распространены в садоводстве как один из методов получения новых сортов или направленного изме­нения уже существующих (так называемый «метод ментора», предложенный И.В.Мичуриным). Прививку применяют также с целью размножения уже имеющегося сорта для максимального сохра­нения всех его качеств, которые могут быть утеряны при семенном размножении: для развития у прививаемого расте­ния мощной корневой системы, обладающей большей морозостойкостью, устойчивостью к грибковым заболеваниям, для получения вегетативных гибридов. Только таким способом осущест­вляется размножение сортовых растений, не дающих семян. Существует более 100 способов прививок.

Бесполое размножениерастений и грибов осуществляется спорами, то есть специализированными клетками, служащими для размножения и расселения (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Споры некоторых агариковых грибов.

 

Количество спор, образуемых одним растительным или грибным организмом, может быть весьма велико. Споры не дифференцированы в половом отношении. У водорослей и грибов они диплоидны или гаплоидны. Споры высших растений всегда гаплоидны. У части водорослей и многих грибов споры снабжены ундулиподиями (жгутиками) и подвижны – такие споры называются зооспорами.

Споры наземных растений обычно не имеют приспособлений для активного движения и защищены от высы­хания твердой клеточной оболочкой, состоящей из двух слоев – тонкого, проницаемого внутреннего слоя (интины) и толстого, непроницаемого для воды и газов внешнего слоя (экзины).

Ор­ганизм, производящий споры, получил название спорофита,а процесс образования спор – спорогенеза.У растений споры образуются в спорангиях (если зооспоры – то в зооспорангиях). Спорангий водорослей (низшие растения) обычно одноклеточный; содер­жимое этой единственной клетки делится, в результате чего формируются споры, которые выходят наружу при вскрывании оболочки спорангия. У высших растений спорангий – многоклеточный орган, име­ющий одно- или многослойную стенку. Внутри многоклеточного спорангия формируется образовательная ткань – археспорий (от греческого «архе» – начало), из которой в дальнейшем образуются споры. Из клеток археспория споры возникают в результате мейоза. На гаплоидном организме (некоторые грибы) споры обра­зуются в результате митотического деле­ния. При прорастании такие споры воспроизводят новую особь, идентичную материнской. На диплоидном организме формированию спор предшествует мейоз. Из спор, образовавшихся в результате мейоза, при прорастании возникает га­плоидный организм, который будет размножаться половым способом (за счет образования гамет) – гаметофит (заросток),не идентичный диплоидному материнскому спорофиту.

У низших растений, мхов и даже у многих современных высших сосудистых споровых растений (хвощей, плаунов и папоротников) все споры одина­ковы по размерам и физиологическим особенностям. Это равноспоровые организмы. У многих растений (некоторые плауны, папоротники, все голосеменные и цветковые) на одной и той же особи или на разных особях одного вида образуются споры двух типов, различные по размерам и физиологическим особенностям. Такие растения называются разноспоровыми (некоторые плауны и папоротники, все голосеменные и покрытосеменные). Относи­тельно более мелкие споры (микроспоры) (рис. 6.2 ) образуются в микроспорангии, а более крупные (мегаспоры) в мегаспорангии. Микроспоры, прорастая, дают начало однополому мужскому гаметофиту (мужской особи), на котором возникают мужские половые органы – антеридии. Мегаспоры при прорастании образуют женский гаметофит (женскую особь), несущий женские половые органы – архегонии.Разноспоровость эволюционно возникла у высших растений (некоторые плауновидные и папоротники, все голосеменные и покрытосеменные).

Рис. 6.2. Микроспоры цветковых растений . А – магнолия, Б – сусак, В – джузгун, Г – пион, Д – лютик, Е – истод.

 

Половое размножениеэто такой тип размножения, при котором новые особи образуются в результате полового про­цесса. Для полового процесса необхо­димы, как правило, две родительские особи, продуцирующие два физиологиче­ски различных типа половых клеток (га­мет)с перекомби­нированными роди­тельскими хромосомами, которые сливаются и формируют зиготу. Из зиготы в последующем развивается новая дочерняя особь

Организмы, на которых формируются гаметы, называются гамето­фитами, а процесс образования гамет – гаметогенезом.У большинства растений и грибов гаметы возникают в особых органах – гаметангиях.Гаметы всегда гаплоидны. Гаметофиты равноспоровых растений обычно обоеполы и формируют как муж­ские, так и женские гаметангии. У разноспоровых растений обычно из микро­спор вырастают гаметофиты с мужскими гаметангиями, а из мегаспор – гамето­фиты с женскими гаметангиями.

В связи с тем, что разные растения способны вырабатывать различные по величине и подвижности типы гамет, различают несколько типов полового процесса. В простейшем случае у некоторых одно­клеточных водорослей и грибов, лишенных твер­дой оболочки, сливаются целые однокле­точные организмы. Такой половой процесс назы­вается хологамией.

Если в половом процессе участвуют специализированные половые клетки – гаметы, то такой процесс называется гаметогамией (рис. 6.3 ). Гаметы, образующиеся в гаме­тангиях, могут быть морфологически однотипны, тогда их называют изогаметами. Попарное их слияние основано лишь на физиологическом раз­личии, а половой процесс такого типа на­зывают изогамным. Изогамия встречает­ся у некоторых водорослей и у очень немногих грибов. Если подвижные га­меты различаются по величине (одна пре­восходит другую в несколько раз), то слияние таких гамет обусловливает гетерогамный половой процесс. У некоторых грибоподобных организмов (оомицеты), водорослей и у всех высших растений половой процесс оогамный.Женская гамета (яйцеклетка) при оогамной форме полового процесса неподвижна, лишена жгутиков (ундулиподиев), имеет крупные размеры и большой запас пита­тельных веществ. Мужская гамета (спер­матозоид) – маленькая, подвижная, со жгутиками (ундулиподиями), либо без жгутиков (тогда она называется спермий); состоит из крупного ядра и очень небольшого ко­личества цитоплазмы. Неподвижная яйцклетка образуется либо в гаметангии, называемом оогонием (у водорослей и некоторых грибов), либо в архегонии (высшие растения, исключая цветковые).

Оогоний (от греческого «оон» – яйцо, «гоне» – рождение) обычно состоит из одной клетки, реже (у харовых водо­рослей) многоклеточный. Архегоний(от греческого «архе» – начало) – женский поло­вой орган высших архегониальных растений – мхов, плаунов, хвощей, папо­ротников и голосеменных. Это всегда многоклеточное образование, состоящее из расширенного брюшка, в котором по­мещается яйцеклетка, и удлиненной шей­ки. Над яйцеклеткой находится брюшная канальцевая клетка. Наружные клетки архегония стерильны и образуют однослой­ную стенку. По каналу шейки, заполнен­ному слизью, сперматозоиды проникают в брюшко и один из них сливается с яйцеклеткой.

Сперматозоиды у споровых растений образуются в гаметангиях, называемых антеридиями. Антеридий(от греческого «антерос» – цветущий) – это одноклеточный (у большинства низших растений) или многоклеточный (у высших споровых растений) мужской половой орган, имею­щий у разных систематических групп раз­личную (округлую или овальную) форму. Сперматозоиды, созревшие в антеридиях, могут достичь яйцеклетки только в присутствии капельно-жидкой воды. На­личие ее – обязательное условие для осу­ществления процесса оплодотворения у всех групп растительных организмов, исключая семенные растения. У цветковых растений произошла полная редукция гаметангиев, однако половые клетки (спермии и яйцеклетки) образуются и участвуют в половом процессе.

Помимо типичного полового процесса, в котором обязательно участвуют две гаметы, существует особый тип полового процесса, при котором зародыш разви­вается из неоплодотворенной яйцеклетки. Это явление у растений чаще всего известно под названием апомиксиса(от греческого «апо» – от (без) и «миксис» – сме­шение). Апомиксис широко встречается у многих покрытосеменных растений (часть розоцветных, сложноцветных), особенно у ряда культурных растений (свекла, хлопчатник, лен, табак).

Рис. 6.3. Различные типы полового размноже­ ния у растений, водорослей и грибов (схема). А изогамия (харак­терна для некоторых водорослей); Б гетерогамия (некоторые водоросли); В оогамия (некоторые водо­росли, все высшие растения); Г – конъюгация (некоторые водоросли).

 

Половая и бесполая формы размножения имеют определенные био­логические преимущества. При половом размножении достигается комбинация наследственного материала родительских форм. Образующаяся при половом воспроизведении особь генети­чески нетождественна ни одному из своих родителей. Половой процесс обес­печивает генетическую изменчивость ор­ганизмов из поколения в поколение, а по­ловое размножение дает виду преимущества, реализующиеся при есте­ственном отборе. При бесполом размно­жении наследственные особенности пере­даются без изменений и могут легко закрепляться в ряду поколений. Однако чаще всего у растений осуществляется че­редование полового и бесполого поколе­ний. При чередовании поколений гаметофит закономерно сменяется спорофитом, который затем вновь сменяется следующим в череде поколений гаметофитом.

Гаметофит и спорофит могут быть одинаковыми как морфоло­гически, так и по продолжительности жизни (изо­морфное чередование поколений) (у многих водорослей) или ре­зко различными (гетероморфное чередова­ние) (у некоторых водорослей и всех высших растений).

Таким образом, у разных групп водорослей встречаются обе формы чередования поколений. Для высших растений характерно только гетероморф­ное чередование. Оба поколения разви­ваются либо независимо как самостоя­тельные особи, либо одно поколение «поселяется» на другом. Так, у мхов спо­рофит развивается на зеленом гаметофите. У семенных растений крайне редуцированный бесхлорофилльный женский гаме­тофит не покидает спорофит. У всех высших растений, кроме мхов, преобладает спорофит, а гаметофит развит слабее и недолгове­чен. Чередование поколений связано со сменой ядерных фаз – гаплоидной (n) и ди­плоидной (2n). Эта смена обеспечивается благодаря мейозу, протекающему у всех высших растений при спорогенезе, и половому процессу.

Ди­плоидный спорофит высших растений всегда производит гаплоидные мейоспоры. Из них вырастает га­плоидный гаметофит, продуцирующий гаплоидные митогаметы (половые клетки, образованные в процессе митоза). При слиянии гамет восстана­вливается диплоидное число хромосом в зиготе, из которой вы­растает диплоидный спорофит.

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 975. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.032 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7