Вопрос №5 Цикл развития Голосеменных на примере сосны обыкновенной.

Процесс оплодотворения

Оплодотворение происходит в семязачатке через 12 месяцев после опыления.

· Спермий сливается с яйцеклеткой, в результате чего образуется зигота.

· Из зиготы развивается зародыш.

· Из всего семязачатка – семя.

Рассмотрим цикл развития голосеменных растений на примере сосны обыкновенной.

Дерево сосны представляет собой спорофит. Размножается семенами. Вегетативное размножение отсутствует. В лесу сосна начинает давать семена с 40 лет, при свободном стоянии - с 15-30 лет. Это однодомное растение.

Рис. Цикл развития сосны обыкновенной

а - ветка с шишками; б - женская шишка в разрезе; в - семенная чешуя с семязачатками; г - семязачаток в разрезе; д - мужская шишка в разрезе; е - пыльца; ж - семенная чешуя с семенами; 1 - мужская шишка; 2 - молодая женская шишка; 3 - шишка с семенами; 4 - шишка после высыпания семян; 5 - пыльцевход; 6 - покров; 7 - пыльцевая трубка со спермиями; 8 - архегоний с яйцеклеткой; 9 - эндоспер

Весной на молодых побегах появляются шишки. В основании одних побегов собраны мужские шишки. На верхушках других расположены 1-2 женские шишки. На чешуях мужских шишек развиваются по два пыльника (микроспорангия). В них, в результате мейотического деления, образуются гаплоидные микроспоры. Каждая микроспора, не покидая пыльника, прорастает в мужской гаметофит - пыльцу. Пыльца имеет два воздушных пузырька, что облегчает её перенос ветром.

На верхней стороне чешуй женских шишек находятся по два семязачатка. В каждом из них, в результате мейотического деления образуется четыре мегаспоры. Одна из них прорастает в женский гаметофит с двумя женскими половыми органами - архегониями, три оставшихся отмирают.

Для того, чтобы семязачаток развился в семя, сначала должно произойти опыление, затем оплодотворение. При опылении пыльца попадает на семязачатки, расположенные открыто на женской шишке. Шишка зеленеет, чешуи срастаются, деревенеют. Пыльца же остаётся в состоянии покоя до следующего лета, когда она начинает прорастать. Образуется пыльцевая трубка, которая доносит спермии до архегониев, где один из них сливается с яйцеклеткой. Из зиготы развивается зародыш. Весь семязачаток превращается в семя. Зародыш погружен в ткань женского гаметофита, который к этому времени накапливает запасные питательные вещества. Эту ткань называют первичным эндоспермом, следовательно эндосперм голосеменных гаплоидный.

Семя сосны снабжено лёгким крылышком. Семена созревают через 1,5 года после опыления. К этому времени шишки из зелёных становятся бурыми, в конце зимы в солнечные дни чешуи раздвигаются, и семена высыпаются. Благодаря крылышкам они разносятся ветром на большие расстояния.

Вопрос № 6 Как образуется и что представляет собой мужской гаметофит хвойных? Женский гаметофит хвойных?

Рис. Жизненный цикл сосны обыкновенной: А — взрослый спорофит; Б — вегетативно-репродуктивный побег спорофита с «колосками» мужских шишек и женскими шишками различной зрелости; В — молодой спорофит; Г — мужской гаметофит; Д — женский гаметофит; 1 — годичные ростовые женские и мужские побеги; 2, 3 — укороченные прошлогодние репродуктивные побеги с оплодотворенными и зрелыми женскими шишками; 3 — чешуйчатый лист, 4 — пазушный листоносный укороченный побег; 5 — пара хвоинок; 6 — молодые женские шишки (внешний вид и фрагмент продольного разреза); 7 — мужские шишки (внешний вид и продольный разрез); 8 — микроспорофилл (в поперечном и продольном сечениях); 9 — микроспорангии с микроспорами; 10 — развитие пыльцы; 11 — кроющие чешуи; 12 — семенные чешуи (в продольном сечении и вид снизу); 13 — семяпочки; 14 — семя с пленчатым крылом; а — экзина; б — интина; в — воздушные пузыри; г — антеридиальная клетка; д — вегетативная клетка; е — спермогенная клетка;ж — пыльцевая трубка

мужской гаметофит сильноупрощается и его развитие ускоряется, первые деления ядра микроспоры происходят уже внутримикроспорангия. В связи с ранним развитием мужско-го гаметофита и образованием гамет еще внутриоболочки споры возникает необходимость в приспособлении, посредством которого микроспора можетизменять свой объем. Таким приспособлением оказывается борозда на дистальном полюсе микроспоры,впервые возникающая у некоторых семенных папоротников и характерная для огромного большинства голосеменных. Борозда служит не только для регулирования объема пыльцевого зерна. Она становится местом выхода из пыльцевой трубки,также являющихся новообразованиями. Таким образом, у хвойных, в отличие от папоротников,отверстие для выхода содержимого микроспоры образуется на дистальном полюсе. Гаустория (присоска)типа саговниковых растет горизонтально и служит лишь для прикрепления и питания мужского гаметофита; настоящая пыльцевая трубка хвойных растет вертикально и служит главным образом дляпроведения спермиев к яйцеклеткам, т. е. является проводником, а не только присоской. Хотя обычно оба эти образования называют пыльцевыми трубками, но морфологически и функционально они очень различны.

Редуцированные мужские гаметофиты голосеменных достигают своего полного развития намегаспорангии, паразитируя на нем. В этом отношении они резко отличаются от мужских гаметофитов всех разноспоровых бессеменных растений. Мужские гаметофиты голосеменных уже полностью лишеныантеридиев. С другой стороны, для них характерно наличие так называемых клеток-ножек, илидислокаторов, являющихся сестринскими клетками мужских гамет. Дислокаторы представляют собой, как предполагают, стерильные сперматогенные клетки. Их разрушение ведет к освобождению мужских гаметпри прорастании гаметофитов.

Женский гаметофит у хвойных развивается полностью внутри мегаспорангия и не выходи даже частично наружу, т. е. не соприкасается непосредственно с воздушной средой. Доступ к женскому гаметофиту осуществляется только через ми кропиле. Таким образом внутри семязачатка создаются наиболее благоприятные условия защиты женского гаметофита от высыхания. В результате происходит постепенная редукция и упрощение женского гаметофита и архегониев, возникает возможность очень раннего формирования яйцеклетки.

Вопрос № 7 Какие преимущества имеют семена как единицы распространения растений по сравнению со спорами?

В семенах есть запас питательных веществ, а в спорах нет,
из семени развивается растение, из споры – заросток.
В отличие от споры - единицы расселения споровых растений - семя обладает рядом особенностей, возникших в результате прогрессивной эволюции. Прежде всего семя представляет собой многоклеточную структуру, об ъединяющую запасающую ткань, зачаточное дочернее растение (зародыш) и специальный защитный покров. Этим семя существенно отличается от споры, где все необходимое для развития будущего растения-гаметофита содержится в единственной клетке.
По своей физиологии спора и семя также существенно различаются. Спора прорастает немедленно при поступлении в клетку влаги. Многие семена имеют различной длительности период физиологического покоя, в течение которого они не способны к активной жизнедеятельности и образованию проростка. Иными словами, семена как единицы расселения растений во всех отношениях значительно более надежны и универсальны, чем споры.

Рис. Зрелое семя сосны Ламберта (Anonymous, 1948): а-б - внешний вид в двух планах; в - продольный разрез; г - зародыш: 1 - кожура семени; 2 - нуцеллус; 3 - почечка зародыша; 4 - семядоли; 5 - эндосперм; 6 - полость зародыша; 7 - первичный корешок; 8 - подвесок; 9 - микропиле

Дата добавления: 2015-04-24