Содержание
Высшие споровые растения: какие бывают, характеристика
Содержание:
- 6 признаков высших споровых растений
- Как чередуются поколения споровых растений
Определение 1
Растения, которые размножаются спорами, и при этом имеют вегетативные органы, называют высшими споровыми. Они живут над поверхностью земли, их тело разделяется, как правило, на стебель, листья и корень. Их строение не так просто, как может показаться на первый взгляд, с учётом того, что эти органы, в свою очередь, состоят из разных тканей.
Чаще всего к этой группе растений относятся сухопутные растения, но бывают и исключения – растения, которые наполняют водоёмы. При этом в большинстве случаев в воде преобладают низшие растения, а высшие адаптировались к обитанию на суще и полностью приспособились к новым условиям.
Класс высших споровых растений включает в себя множество представителей, среди которых можно выделить разнообразные мохообразные, хвощеобразные, папоротникообразные и плаунообразные растения, которых насчитывается около нескольких сотен тысяч.
Существует гипотеза, согласно которой многообразие высших споровых растений обусловлено их происхождением. Так, если весь класс произошёл от водорослей, которые развились до такой степени (в плане органов и тканей), эта гипотеза представляется жизнеспособной.
6 признаков высших споровых растений
- В зависимости от условий, растения покрыты разными типами тканей
Например, для того, чтобы обеспечить фотосинтез, нужна хлорофиллоносной ткань, для обмена веществ – проводящая и запасающая ткани, для защиты от внешних условий – защитная, для развития опоры – механическая. - Такие растения имеют тела и органы
Этот пункт можно во многом объяснить как и предыдущий – для выполнения определённых функций и жизнеспособности, в целом, таким растениям необходимы определённые органы. Так, корни позволяют поглощать минеральные вещества из субстрата, как и волоски. Для того, чтобы растения были стойкими к условиям жизни на земле и в воздухе, корни и листы являются прямой необходимостью этого класса растений.В связи с тем, что для таких растений характерно автотрофное питание, возникла необходимость в таком органе как лист. Поэтому нельзя преуменьшать значение высших споровых растений в природе.
- Наличие органов размножения
Кроме органов, обеспечивающих жизнедеятельность и выживание растений, для них характерны два типа размножения – мужское (антеридии) и женское (архегонии). - Особенность прохождения онтогенеза
Он начинается с зародыша, который, в свою очередь, берёт начало из зиготы. Зигота образуется в результате слияния гамет. Значение высших споровых растений заключается в том, что они участвуют в процессе биоценозов и регулируют водный баланс. - У таких растений чередуется половое и бесполое размножение (разные поколения растений)
Они называются соответственно гаметофит (половое), спорофит (бесполое). - Несмотря на чередование поколений, преобладает бесполое размножение (но есть исключения)
Как уже говорилось ранее, такие растения хорошо приспособляются к обитанию в разной среде.Благодаря большому объёму генетической информации и степени приспособляемости, чередование поколений происходит в ущерб половому размножению.
Как чередуются поколения споровых растений
Определение 2
Под жизненным циклом высших споровых растений подразумевается процесс, который представляет собой чередование периодов развития растения, в результате которого растение вырастает и приобретает возможность к размножению. Размножение, как мы уже говорили ранее, может быть как бесполым, так и половым.
Вопрос чередования циклов не так прост, но он ритмичен и может быть отслежен. Науке известны данные, которые подтверждают особенность преобладания бесполого размножения данного класса. Но при этом, для некоторых видов мхов данная информация не актуальна.
Для разных циклов характерно образование разных органов.
Так, при бесполом размножении образуются спорангии — органы бесполого размножения, в которых формируются споры. Далее получают развитие гаметофиты – особи другого поколения, полового.
При половом размножении образуются антеридии — половые органы двух видов, в которых, соответственно, получают развитие сперматозоиды и яйцеклетки. Если в этом процессе присутствует вода, то происходит оплодотворение. Из яйцеклетки впоследствии развивается зародыш, который становится особью другого поколения — снова бесполого.
Во всём этом процессе важно понимать, цепочку: зигота – развитие спорофита, спора 0 развитие гаметофита.
Примечание 1
Эволюция данного класса происходит за счёт усовершенствования бесполого размножения.
Высшие споровые растения. Мохообразные. Общая характеристика, чередование поколений, распространение.
Высшие споровые растения
— термин, объединяющий высшие растения,
размножающиеся и распространяющиеся
главным образом спорами.
Мохообразные
— совокупность высших растений,
включающая как собственно мхи, так и
другие сходные с ними организмы.
Общая характеристика:
относительно мелкие растения;
специализированные ткани, проводящие
воду и питательные вещества, у них
отсутствуют; настоящих корней у моховидных
нет, воду они поглощают выростами
эпидермиса – ризоидами; капельножидкая
вода необходима мохообразным также для
оплодотворения.
Распространение:
мохообразные осваивали в первую очередь
влажные местообитания, где имеется
достаточное количество доступной воды.
Половое размножение
осуществляется с помощью гамет. У
мохообразных наблюдается чередование
полового и бесполого поколений в
жизненном цикле. Половое поколение
мохообразных (гаметофит) имеет стебли,
листья и ризоиды, в клетках листьев
содержит хлорофилл( мхи в лесу на
заболоченных участках). Бесполое
поколение, образующее споры, называется
спорофит. В спорофите созревают споры,
которые после рассеивания прорастают
в зеленые нити. Нить ветвится и дает
начало новому растению.
Характеристика высших споровых сосудистых растений (хвощевидные, плауновидные, папоротниковидные), чередование поколений, распространение.
Хвощевидные
— среди папоротникообразных хвощи
наиболее конкурентоспособны, что
объясняется многочисленными
совершенствованиями вегетативных
органов: стебель хвощей членистый и
растёт в узлах; эпидерма пропитана
кремнезёмом; вес стебля облегчён за
счет наличия центральной полости; есть
многочисленные тяжи механических
тканей, повышающие прочность стебля;
есть воздухоносные полости, позволяющие
наладить снабжение кислородом подземных
и подводных частей; развиваются настоящие
сосуды; споры снабжены специальными
расталкивающими отростками (элатерами),
способствующими разрыхлению споровой
массы, и, следовательно, ветроопылению.
Плауновидные
— схожи со мхами ползучими или
приподнимающимися стеблями, которые
покрыты маленькими спирально расположенными
листочками, но плауны являются сосудистыми
растениями. Наличие сосудистой ткани,
проводящей воду и питательные вещества,
а также настоящих корней сближает
плауновидные с папоротниковидными и
семенными растениями.
Папоротникообразные
— отдел сосудистых растений. Современные
папоротники — одни из немногих древнейших
растений, сохранивших значительное
разнообразие, сопоставимое с тем, что
было в прошлом. Папоротники сильно
различаются по размерам, жизненным
формам, жизненным циклам, особенностям
строения и другим особенностям.
Голосеменные растения, их характеристика, образование семян, роль голосеменных растений. В историческом прошлом Земли.
Голосеменные растения
— группа семенных растений, к которой
относятся хвойные и им подобные растения.
Характеристика:
Современные голосеменные представлены
преимущественно деревьями, значительно
реже — кустарниками и очень редко
—лианами. Листья голосеменных значительно
отличаются от других групп растений
(игловидные (хвоя) или чешуевидные;
перисторассеченные, двулопастные).
Листья располагаются поодиночке, по
два или несколько в пучках. Водопроводящая
система (ксилема) голосеменных состоит
преимущественно из трахеид, и лишь у
некоторых групп имеются настоящие
сосуды. Подавляющее большинство
голосеменных — вечнозеленые, одно- или
двудомные растения с хорошо развитыми
стеблем и корневой системой, образованной
главным и боковым корнями. Расселяются
они семенами,
которые формируются из семязачатков.
Семязачатки голые (отсюда название
отдела), расположены на мегаспорофиллах
или на семенных чешуях, собранных в
женские шишки.
Значение
голосеменных растений в природе
заключается в том, что они формируют
леса, в которых живут многочисленные
животные и произрастают другие растения
и грибы.
Спорофит – определение, функции и примеры
Определение спорофита
Растения могут выглядеть просто, но то, как они сохраняют свой вид, совсем не так. У них есть жизненный цикл, который включает чередование поколения с одним набором хромосом (гаплоидным) и двумя наборами хромосом (диплоидными) для размножения.
В то время как термин спорофит относится к растениям, производящим споры, реальное определение более сложное и интересное. В жизненном цикле растения фаза образования спор называется спорофитом. У растений выделяют две стадии размножения: половое и бесполое. В процессе мейоза и оплодотворения чередование поколений разделяет эти две фазы на спорофит и гаметофит.
Чтобы лучше понять жизненный цикл растения, спорофит — это фаза, когда растения производят диплоидные (2n) споры, которые в свою очередь [споры] развиваются в гаметофиты. На стадии гаметофита развиваются гаплоидные (n) гаметы или репродуктивные клетки, такие как сперматозоиды и яйцеклетки. Яйца оплодотворяются спермой и превращаются в спорофиты.
На этом изображении показан спорофит молодого мха. Вы можете видеть гаметофит как доминирующее поколение, в то время как спорофиты состоят из стеблей, растущих на кончиках гаметофитов.
Функция спорофита
Растения — удивительное чудо природы. У них есть как сперма, так и яйцеклетки, но они также могут воспроизводить крошечные версии самих себя через споры. Споры представляют собой диплоидные клетки, содержащие генетическую информацию о самом растении, что делает его способным к бесполому размножению. Однако растения также способны к половому размножению посредством союза сперматозоида и яйцеклетки.
Основной функцией спорофита является создание спор – это уже известно. Споры, в свою очередь, производят гаметофиты, которые в процессе мейоза дают начало мужским и женским гаметам. Мейоз – тип деления клеток, при котором число хромосом уменьшается вдвое. После этого процесса репродуктивные клетки готовы к оплодотворению для образования спорофита, что завершает цикл.
Без спорофита жизненный цикл растений будет нарушен, и растения не смогут размножаться. Без него плоды не будут развиваться, и растения будут просто полагаться на бесполые методы размножения. Это ослабляет генетический фонд видов растений.
На этой диаграмме показано чередование поколений между диплоидным спорофитом и гаплоидным гаметофитом.
Примеры спорофитов
Спорофиты относятся к спорообразующим растениям. Однако важно принять к сведению тот факт, что все растения производят споры. Растения со спорофитами классифицируются как несосудистые и сосудистые растения, а также делятся на различные ботанические типы. В этом разделе будут обсуждаться классификации спорофитов.
Несосудистые растения
Это относится к растениям, которые не имеют какой-либо сосудистой системы, такой как ксилема и флоэма – их уподобляют кровеносной системе человеческого тела. Вместо этого у них есть более простые ткани, которые функционируют в эффективном внутреннем транспорте воды. Эти растения живут во влажной среде, поэтому имеют свободный и постоянный доступ к воде. В соответствии с этой классификацией растений поколение спорофитов не является доминирующим и часто бывает меньше и недолговечнее, чем поколение гаметофитов. Примеры несосудистых спорофитов следующие:
1. Мохообразные
Мохообразные состоят из мхов, печеночников и роголистников. Эти растения представляют собой в основном гаплоидные гаметофиты с диплоидной частью, прикрепленной к растению, состоящей из спорангиев и стебля. Они не вырастают высокими, потому что у них нет водопроводящих тканей по сравнению с сосудистыми растениями. Мужские гаметы живут свободно и должны подплыть к яйцеклетке для оплодотворения. Вы когда-нибудь задумывались, почему нет высоких мхов? Помимо отсутствия сосудистых пучков, сперматозоиды практически не могут всплыть вверх по дереву.
2. Водоросли
Зеленые, красные и бурые водоросли следуют чередованию генов от гаметофита к спорофиту. У некоторых водорослей спорофиты и гаметофиты выглядят одинаково, но некоторые зеленые и бурые водоросли выглядят по-разному.
Бессемянные сосудистые растения
Бессемянные сосудистые растения имеют сосудистые пучки, но не дают семян. Их жизненный цикл чередуется между фазами диплоидного спорофита и гаплоидного гаметофита. Стадия гаметофита также требует воды для подвижности сперматозоидов во время образования гамет. Они обычно встречаются во влажных местах. Они могут подвергаться бесполому размножению с помощью легких гаплоидных спор, что позволяет им колонизировать другие области.
1. Хвощ
Хвощ, также называемый Equisetum, является единственным сохранившимся видом рода Equisetaceae. Таким образом, он считается живым ископаемым. Споры образуются в стробилах в процессе спорангиогенеза. Поколение спорофита видно невооруженным глазом, а гаметофит микроскопичен.
2. Папоротники
Папоротник – это группа растений, размножающихся спорами. К этой группе принадлежит более 10 000 живых видов. В отличие от мхов, у них есть сосудистые пучки, листья и стебли. Спорофиты папоротников обычно крупнее свободноживущих гаметофитов. Например, сперматозоиды жгутикуют, а яйцеклетка прикрепляется к проталлусу. Сперматозоид должен плыть к яйцеклетке для успешного оплодотворения. А как насчет древовидных папоротников? У них есть определенная репродуктивная адаптация. Во-первых, гаметофит развивается близко к земле, где вода может способствовать оплодотворению, поэтому сперматозоидам не нужно подниматься по дереву, чтобы оплодотворить яйцеклетку.
3. Плауны
Плауны не настоящие мхи. Их много во влажных регионах. В эту группу входит всего 1000 живых видов. Их спорофиты состоят из облиственных стеблей и не достигают более 30 сантиметров в высоту.
Сосудистые семенные растения
Семеноносные сосудистые растения имеют ксилему и флоэму для переноса питательных веществ и воды. У них есть естественная способность производить семена или оплодотворенный зародыш, окруженный питательной тканью, известной как семенная кожура. Семеноносные растения считаются современными растениями, потому что они появились около 360 миллионов лет назад в каменноугольный период.
1. Голосеменные
Голосеменные представляют собой группу семенных, но бесцветных растений. К ним относятся такие растения, как хвойные (сосны), гинкго, саговники и гнетофиты. Жизненный цикл голосеменных также характеризуется чередованием прорастания. Жизненный цикл голосеменных характеризуется наличием как спорофитной, так и гаметофитной фаз. Однако в спорофитной фазе преобладают голосеменные, а гаметофитная стадия недолговечна. Хвойные растения производят два типа спор — микроспоры и мегаспоры, которые образуются в пыльцевых конусах.
2. Покрытосеменные растения
Покрытосеменные растения являются наиболее многочисленными из всех типов растений. Они состоят из цветковых растений, которые производят как мужские, так и женские гаметы. Мейоз у этой группы растений дает два вида спор, которые включают микроспоры (мужские) и мегаспоры (женские). Ядро мегаспоры подвергается митозу с образованием яйцеклеток, которые начнут спорофитное поколение: две клетки-синергиды, большая центральная клетка и три антиподальные клетки.
У сосудистых семенных растений спорофит состоит из всего тела растения, за исключением зародышевого мешка и пыльцы.
- Чередование поколений – Колебания между диплоидной и гаплоидной стадиями, происходящие в жизненном цикле растения.
- Митотический спорогенез – Тип бесполого размножения, характеризующийся образованием спор в процессе митоза.
- Гаплодиплонтический жизненный цикл – Жизненный цикл растений, включающий образование диплоидных спорофита и гаплоидных гаметофитов в процессе мейоза.
Викторина
1. Что такое спорофит?
A. Фаза спорообразования растений
B. Фаза жизненного цикла растений, производящая гаплоидные споры
C. Жизненный цикл исключительно мхов и папоротников
D. И a, и b
E. Ничего из вышеперечисленного
Ответ на вопрос №1
D верен. Спорофит — это спорообразующая фаза растений, производящая гаплоидные споры.
2. Какова функция спорофита?
A. Образует гаметы в процессе митоза
B. Образует гаплоидные споры для бесполого размножения
C. Образует новые растения
D. Способствует митозу 90 0 0 36 Ответ на вопрос № 2
B правильный. Функция спорофита – образование гаплоидных спор для бесполого размножения.
3. Что не является примером спорофита?
A. Bryophyte
B. Protista
C. Gymnosperm
D. Angiosperm
Ответ на вопрос № 3
B — Правильно. Спорофит является частью жизненного цикла всех растений, включая некоторые грибы, а не царства простейших.
Биология 321 — UBC
Введение
к морфологии мха
Шистидий апокарпум |
МОРФОЛОГИЯ
И РАЗВИТИЕ МХОВ
Похожие на растения,
жизненный цикл мха завершается в две отдельные стадии — гаметофит
и спорофит. Термин, который описывает этот тип истории жизни
называется чередованием гетероморфных поколений. У сосудистых растений
доминирующей стадией этого жизненного цикла является диплоидное поколение. Во мхах,
доминирующая стадия — гаплоидное поколение (гаметофит). Это означает
что зеленая лиственная гаметофитная ткань гаплоидна (имеет только один набор
хромосом).
Гриммиа |
ГАМЕТОФИТ
Гаметофит относится
ко всем органам и тканям, входящим в состав гаплоидного поколения. Там
две разные стадии развития гаметофита: протонема,
и гаметофор. Протонема – это первая часть мха,
развивается из прорастающей споры. Его нитевидная форма удивительно
похожие на зеленые водоросли. Этот фотосинтезирующий колонизатор лежит плашмя против
его субстрат, из-за чего кажется, что камень или дерево, на котором он растет, окрашены
зеленый. Протонема в конечном итоге даст листовые побеги, называемые гаметофорами.
Гаметофоры
являются наиболее заметной частью мха. Хотя эти побеги кажутся
варьироваться от мха к мху, есть много морфологических характеристик
характерны для большинства мхов. Например, у большинства мхов
спирально расположенные листья толщиной в один слой клеток (однослойные).
Плагиомниум insigne — на этом снимке показаны листья, расположенные по спирали. к большинству мхов |
Обычно большинство мхов
имеют многоклеточные стебли и ризоиды, связанные с этими стеблями. Из
Конечно, всегда есть исключения из этих норм, но они редки.
Ризоиды мхов
многоклеточные, но однорядные (исключение: мхи Andreaeidae имеют
двурядные ризоиды). Это означает, что для создания
ризоид и что эти клетки выровнены конец к концу, образуя нить.
Ризоиды обычно возникают из клеток коры стебля, но иногда могут
растут из листьев. У мхов ризоиды имеют наклонные поперечные стенки и
являются нефотосинтезирующими. В отличие от корней растений ризоиды не поглощают
вода или питательные вещества из субстрата; вместо этого их основная функция
чтобы прикрепить растение к субстрату. Считается, что ризоиды также играют
роль в удержании воды и проводимости за счет капиллярного действия.
Стебли мхов
являются многоклеточными и могут демонстрировать удивительное количество тканевой дифференциации.
в зависимости от вида мха. Как правило, у большинства мхов корковая
клетки (также называемые клетками паренхимы), которые составляют большую часть стебля, и
клетки с толстыми стенками, называемые стереидами, для структурной поддержки. Некоторые мхи
имеют внутренние проводящие нити, которые направляют воду и даже метаболиты
через ствол. Обычно клетки, проводящие воду, называются гидроидами.
а клетки, проводящие метаболиты, называются лептоидами. Большая шапка для волос
мхи (Polytrichidae) имеют высокодифференцированные стволовые клетки. Стебли могут
также имеют придатки, кроме листьев. Например, парафиллия, которая
крошечные фотосинтетические нити, которые можно найти на стеблях некоторых мхов,
например Hylocomium splenden s. Некоторые виды Sphagnum имеют
ретортные клетки (удлиненные клетки с порой, заканчивающейся на верхнем конце), связанные
с поверхностью штока
Листья очень
интересные органы, потому что они могут показать большую степень специализации
между разными видами мхов. Как правило, большинство листьев являются фотосинтезирующими.
и состоят из одного слоя удлиненных клеток. В отличие от листьев
у листовых печеночников у мхов листья расположены спирально и
никогда не бывают лопастными (хотя это можно оспаривать при рассмотрении листьев
Такакия). Многие листья мха также имеют косту, которая представляет собой среднюю жилку листа.
специализированные клетки, проходящие вдоль листа.
Атрихум лист со специализированными клетками |
Как и ствол,
клетки косты могут показать большую дифференцировку. Эти специализированные
клетки включают: стереиды, направляющие клетки, гидроиды и лептоиды. Направляющие ячейки
заметны большие клетки, которые продолжаются с клетками, образующими
до остальной части листовой пластинки (пластинки). Листья могут иметь множество модификаций
специфичны для семейства или вида и очень полезны, когда
пытаясь идентифицировать мох. Вот список некоторых из этих новых характеристик:
Архегонии и
антеридии — женские и мужские репродуктивные органы мхов.
Самец будет производить свернутые двужгутиковые сперматозоиды, которые будут плавать.
к яйцу, которое находится в архегониях. Потому что нужна вода
чтобы сперматозоиды достигли яйцеклетки, это одна из причин, почему мох
кажется, более распространены во влажных областях. После оплодотворения зигота
созревают, образуя спорофит.
СПОРОФИТ
Атрихум undulatum спорофит | Политрихум пилиферум спорофит |
Спорофит относится
к диплоидному поколению мхов. Остается прикрепленным к гаметофиту
(гаплоидная мать) и фактически паразитирует на ней. спорофит
полагается на гаметофит, чтобы обеспечить его пищей и водой, которые
проходят через трансферные клетки, лежащие в плацентарном слое между
гаметофит и спорофит. Трансфертные клетки имеют извитую ячейку
стенки, которые увеличивают площадь поверхности для обмена питательными веществами. У большинства мхов
спорофит будет иметь следующие анатомические особенности: ножка, щетинка, спорангий
с колумеллой, спорами, крышечкой, зубцами перистома и калиптрой.
Атрихум undulatum зубы — поперечное сечение спорангиев | Перистом зубы члена bridae — вид под микроскопом |
Бартрамиопсис lescurii — беззубый спорангий | Доусония superba спорофит — обратите внимание на множество щетиновидных зубов |
Большинство спорофитов мхов
имеют щетинку, за исключением тех, что у Andreaeidae и Sphagnidae, которые
вместо этого есть псевдоподии. Щетинка – это длинный стеблевидный орган, соединяющий
спорангий в гаметофит. У мхов щетинка удлиняется перед
созревает спорангий, противоположный печеночникам. щетинка
обычно состоит из клеток паренхимы, стероидов и часто хорошо
развитая проводящая нить. Многие виды мхов имеют как гидроиды, так и
лептоиды в щетинке. Основание щетинки называется ножкой.
Спорангий
основное тело спорофита и является органом, в котором находятся споры.
произведено. Как упоминалось ранее, у большинства мхов есть спорангий.
с этими анатомическими особенностями:
Спорогенный слой,
колумелла, перистомные зубы и жаберная крышка.
Также большинство мхов
(кроме Sphagnum ) имеют калиптру для защиты развивающихся спорангиев.
Эта калиптра технически гаметофитная, так как состоит из гаплоидных
ткань, которая когда-то была частью архегония. Калиптра может взять
множество различных форм в зависимости от вида мха. может быть лысым
(у большинства мхов) или мохнатые (у мхов Polytrichidae).