Спорофит и гаметофит

Гаметофиты высших растений, примеры

В отличие от водорослей, у высших растений всегда правильно чередуются поколения.

• Мужской гаметофит цветковых растений состоит из нескольких клеток и находится внутри оболочки пыльцевого зерна. Женский гаметофит называется «зародышевый мешок» и содержит в себе семь клеток (или 7 ядер). Помещается он внутри семяпочки.
• Гаметофит папоротников, плаунов и хвощей — это самостоятельное растение. Он называется также заростком. У папоротников и хвощей он однолетний и фотосинтезирующий. У плаунов — многолетний, живет под землей и питается не при помощи фотосинтеза, а за счет симбиоза с грибами. 
• Гаметофит мхов выглядит больше, чем спорофит. 

Гаметофиты бывают однодомные, т.е. обоеполые, на которых формируются как мужские, так и женские половые органы, и двудомные, раздельнополые. 

Гаметофитос в папоротниках

В папоротниках гаметофиты мелкие, выполняют фотосинтез и ведут свободный образ жизни, так как им не нужен спорофит для питания.

В видовом Leptosporangiate dryopteris, папоротник gametófito является autótrofo (производит свою собственную еду), осуществляет фотосинтез и владеет структурой, называемой проталлус, которая производит гаметы. Проталлус удерживает спорофит в стадии раннего многоклеточного развития..

В некоторых группах, особенно в генеалогической ветви (Psilotaceae и Ophioglossaceae) гаметофиты находятся под землей и выживают, устанавливая микотрофные отношения с грибами.

Гаметофитос в сосудистых растениях

Во всех сосудистых растениях (со стеблем, листьями и корнями) преобладают спорофиты с тенденцией к мелким женским гаметофитам и зависимые от спорофитов. Это становилось все более и более заметным, так как растения развивались в форме размножения семенами..

Папоротники производят споры одного типа, называемые гомоспорами. Их гаметы являются экзоспорическими, что означает, что гаметофиты свободно живут и развиваются за пределами стенки споры..

Эти экзоспорные гаметофиты могут быть бисексуальными (однодомными), то есть способны продуцировать сперматозоиды и яйцеклетки в одном и том же организме. Если они специализируются на женских и мужских организмах, их отдельно называют диойкосами.

У сосудистых растений гетероспор (они продуцируют как мегапоры, так и микроспоры) есть гаметофит, который развивается в эндоспорикаменте внутри стенки споры. В этом случае гаметофиты являются диоидными, производят яйцеклетки или сперму, но никогда не оба.

Что такое гаметофит

Гаметофит развивается из гаплоидных спор и производит половые клетки, т.е. гаметы. Это многоклеточная гаплоидная фаза в жизненном цикле водорослей и высших растений, которая чередуется с другим многоклеточным поколением — спорофитом.

Термин «гаметофит» может относиться не только непосредственно к фазе жизненного цикла, но и к конкретному растительному организму или органу, производящему гаметы.

История открытия

Первым ученым, который сделал вывод о чередовании гаметофитной и спорофитной фазы в жизни растений, был немецкий ботаник Вильгельм Гофмейстер. Несмотря на то, что он был самоучкой в биологии и не получил классического образования, Гофмейстер, благодаря своему таланту и увлеченности наукой заслужил стоять в одном ряду с такими гигантами как Дарвин и Мендель.

Изучая строение папоротников, мхов и семенных растений, Гофмейстер первый обнаружил, что есть разные поколения, одно из которых образует споры, а другое — гаметы. На примере представителей зеленых растений ученый сделал вывод о дипло-гаплоидном жизненном цикле.

Гаметофиты высших растений, примеры

В отличие от водорослей, у высших растений всегда правильно чередуются поколения.

• Мужской гаметофит цветковых растений состоит из нескольких клеток и находится внутри оболочки пыльцевого зерна. Женский гаметофит называется «зародышевый мешок» и содержит в себе семь клеток (или 7 ядер). Помещается он внутри семяпочки.
• Гаметофит папоротников, плаунов и хвощей — это самостоятельное растение. Он называется также заростком. У папоротников и хвощей он однолетний и фотосинтезирующий. У плаунов — многолетний, живет под землей и питается не при помощи фотосинтеза, а за счет симбиоза с грибами.
• Гаметофит мхов выглядит больше, чем спорофит.

Гаметофиты бывают однодомные, т.е. обоеполые, на которых формируются как мужские, так и женские половые органы, и двудомные, раздельнополые.

Для семенных растений характерны двудомные. У них мужские гаметофиты формируются из микроспор, которые находятся в пыльниках, а женские — из мегаспор в семяпочках.

Источник

Гаметофитос у животных

У животных эволюционное развитие начинается с яйца или зиготы, которые проходят серию митозов, чтобы произвести диплоидный организм..

По мере своего развития и созревания он образует гаплоидные гаметы на основе определенных диплоидных клеточных линий в результате мейоза. Мейоз называется гаметогенным или гаметическим.

Этот цикл присутствует у всех животных. Хотя чередование поколений не происходит, чередование двух ядерных фаз: гаплоидной (гаметы) и диплоидной (развитие организма путем митоза, начинающегося с яйца или зиготы).

Следовательно, мейоз — это gamética, и считается, что этот цикл наиболее развит в живых организмах..

Споровые растения

Четкое чередование бесполого поколения и гаметофита — это характерная черта всех высших споровых растений. К ним относятся мхи, хвощи, плауны и папоротники. В их жизненных циклах наблюдаются существенные отличия. У мхов преобладающим поколением является гаметофит. Это листостебельные побеги с ризоидами, совокупность которых образует «зеленый ковер». Его мы и привыкли называть мхом. С течением времени на нем появляются новые органы — коробочки со спорами на тонких сухих ножках. Они представляют собой спорофит.

Большинство моховидных являются двудомными растениями. На мужском гаметофите формируются только сперматозоиды. По пленке воды, которая покрывает растения, они передвигаются к женским растениям. На его верхушке формируется единственный орган полового размножения круглой формы, в который проникает сперматозоид.

Остальные споровые растения отличаются от мхов преобладанием бесполого поколения. Рассмотрим их строение на примере папоротника. Его спорофит представлен подземным видоизмененным побегом, который называется корневищем, и придаточными корнями. На нижней стороне листьев папоротников формируются спорангии. Это органы бесполого размножения. Споры, которые в них формируются, созревают и попадают в почву. Во влажной среде из них вырастает половое поколение папоротников — гаметофит. Он имеет вид зеленой сердцевидной пластинки. Эта структура развивается и питается отдельно от спорофита, прикрепляясь к почве при помощи ризоидов.

На нижней поверхности пластинки образуются половые органы — гаметангии. Поскольку яйцеклетки и сперматозоиды на них созревают в разное время, оплодотворение возможно только между разными растениями. Такой тип называют перекрестным. Как и для всех споровых, процесс оплодотворения у папоротников возможен только при наличии воды. Это связано с тем, что растения данной группы являются первыми выходцами на сушу.

Почему в жизненном цикле растений преобладает спорофит?

Преимущества спорофита:

• в водной среде происходит передвижение гамет, а на поверхности земли растения не способны перемещать свои споры;

• из-за изменчивых условий на поверхности земли диплоидным организмам легче сохранить рецессивные признаки, которые могут стать необходимыми для выживания в изменившейся среде обитания.

В жизни покрытосеменных, голосеменных, большей части споровых, кроме мхов, преобладает гаплоидность

Обусловлено это тем, что в природе важно наличие семени для дальнейшей жизни. . Гаметофит – это, непосредственно, оплодотворение, а спорофит – появление спор

Споры необходимы для дальнейшего распространения, произрастания вида растения на земле. 

Гаметофит – это, непосредственно, оплодотворение, а спорофит – появление спор. Споры необходимы для дальнейшего распространения, произрастания вида растения на земле. 

Именно диплоидный вид организма способен вынести меняющиеся условия наземной жизни.

Споры папоротника

Поэтому диплоидное поколение преобладает у наземных растений, у подводной растительности – водорослей преобладает гаплоидная часть. Даже одноклеточные водоросли — хламидомонады, имеют преобладающую гаплоидность на протяжении своей жизни.

Примеры гаметофитов

Папоротники

Папоротник, который вы себе представляете, когда думаете о парке юрского периода или лесной подстилке, – гаметофит. Изящные листья с бахромой являются гаплоидными – это означает, что они имеют только один набор хромосом и продуцируют половые клетки посредством митоза, как и все гаметофитные растения.

Если вы когда-нибудь увидите папоротник с коричневыми точками, покрывающими его листья, посмотрите поближе. Эти точки на самом деле являются отдельными растениями: крошечное поколение спорофитов, растущее прямо из листьев его родительских гаметофитов.

Крошечные спорофитные растения являются диплоидными – это означает, что они имеют две пары хромосом и будут подвергаться мейозу для образования спор.

Эти споры можно увидеть как мелкий порошок, выходящий из коричневых точек на листьях папоротника, когда придет время. Одна спора папоротника может переноситься ветром, приземляться на новом месте и превращаться в растение гаметофита. Это единственное растение гаметофит может самооплодотворяться и производить поколение новых спорофитов!

Мхи

мох вы думаете о том, когда вы представляете себе ковер из грубого зеленого растительного материала – гаметофит. Стадия гаметофита мха более продолжительна, в то время как спорофиты появляются более коротко в виде длинных стеблей, которые поднимаются, чтобы выпустить споры на ветер.

Спорофитов мха легко принять за часть растения гаметофита мха, потому что они часто растут прямо с ковра гаметофита.

Тем не менее, стебли спорофитов на самом деле являются независимыми организмами с генами, отличными от мохового ковра под ними.

Спорофиты создаются путем слияния половых клеток гаметофита. В результате они имеют вдвое больше хромосом по сравнению с поколением гаметофитов и в результате содержат уникальную смесь генетических признаков.

Hornwort

Хотя и не такие очаровательные по названию, как папоротники или мхи, носороги на самом деле являются довольно лесными растениями, стадия гаметофита которых состоит из маленьких изумрудно-зеленых листьев, которые растут на влажных почвах.

Как и у мхов, гаметофитная форма роговика – зеленая, долгоживущая и низкорослая; в то время как поколение спорофитов образует длинный, тонкий стебель, из которого выделяются споры, рассеивающиеся на ветру.

Как и у мхов, гаметофиты и спорофиты роговика имеют тенденцию расти прямо друг на друга и могут быть ошибочно приняты за разные части одного и того же растения. Но на самом деле это независимые организмы с разными числами хромосом.

• Смена поколений – Жизненный цикл, в котором растения и некоторые водоросли имеют одно поколение «гаметофитных» организмов, которые размножаются половым путем, чередуясь с поколением «спорофитных» организмов, которые размножаются бесполым путем.
• гамета – «секс» клетка Используется для полового размножения. У животных и наземных растений образуются два типа гамет – сперма и яйца.
• спор – Клетка, которая способна создать новый организм самостоятельно, без репродуктивного партнера.

Жизненный цикл печени

Печеночники, как и большинство растений, демонстрируют смена поколений между гаплоидный организм и диплоид организм. Общая схема этого типа жизненного цикла можно увидеть ниже.

При смене поколений один вид проявляет множество форм. Здесь спорофит, который способен производить гаплоидные споры. Эти споры не могут сливаться вместе, как гамет, и вместо этого они превращаются в новый организм, гаметофит, Гаметофит все еще гаплоидный, но превращается в многоклеточный организм. Гаметофит может производить гаметы, которые похожи на споры, за исключением того, что они не вырастут непосредственно в новый организм. Вместо этого гаметы подвергаются слиянию или оплодотворение и сформировать новый клетка, зигота.

Зигота, теперь диплоидный организм, становится многоклеточной. Развивает специальные органы, способные мейоз, тип деление клеток что уменьшает количество ДНК. Благодаря этому процессу споры снова становятся гаплоидными. Это означает, что они несут только 1 копию ДНК. Они попадают в окружающую среду, и процесс может начаться заново. Спорофиты и гаметофиты обычно выглядят и формируются по-разному, хотя это не всегда так. В случае с печеночниками варианты спорофитов и гаметофитов сильно различаются. Посмотрите на изображение ниже.

У печеночников гаметофит является доминирующим жизненным циклом. Это означает, что печеночники обычно являются гаплоидными организмами. На изображении выше вы увидите двух гаметофитов. Печеночники также страдают диосизмом, то есть имеют гаплоидные гаметофиты с разными полами. Мужские растения производят антеридиальный глава, способный производить сперму. Женская археогенная голова производит яйцо. Сперматозоиды рассеиваются от мужских гаметофитов и переносятся ветром или водой к яйцу, найденному на другом растение.

Когда сперма оплодотворяет яйцеклетку, эмбрион сформирован. Это спорофит, и у печеночников он не станет очень большим. Спорофит печеночника развивается в микроскопические щетинки. Сета, или зрелый спорофит, полностью зависит от гаметофита в пище и выживании и живет в архегонии всю свою жизнь. Щетина отвечает за проведение мейоза и создание гаплоидных спор. Споры будут выпущены в окружающую среду и перерастут во взрослые гаметофиты. Изображение показывает развитие первых ризоидов на споре, которые станут рудиментарной корневой системой для выращенного гаметофита.

У большинства других наземных растений противоположность печеночникам верна. Как правило, класс спорофитов является гораздо более представительным видом. У папоротников и у всех высших сосудистых растений мы видим спорофит, в то время как гаметофит сильно уменьшен. Например, цветок содержит весь гаметофит у большинства цветковых растений. Один Цветочная пыльца зерно на самом деле мужской гаметофит, и производит сперму. Образующееся семя – зигота, которая будет производить спорофит. Споры производятся, но вместо того, чтобы выделяться с образованием крупных гаметофитов, они удерживаются внутри растения с образованием мелких гаметофитов. Эти люди с гаметофитом производят гамет, и процесс повторяется. Печеночники делают противоположность этому процессу.

По сравнению с человеческая биология Жизненный цикл печеночника и чередование поколений могут показаться очень разными. Тем не менее, люди также производят сперматозоиды и яйцеклетки, которые являются гаплоидными. Действительно, единственная разница заключается в том, когда и как происходит оплодотворение. У людей и большинства других животных, размножающихся половым путем, мейоз приводит к появлению отдельных клеток, которые подвергаются оплодотворению и создают новый организм. В смене поколений после мейоза просто еще один шаг. На этом этапе гаплоидная клетка подвергается митоз Врастает в многоклеточный организм. Эта структура или организм затем производит гаметы, которые могут сливаться вместе, чтобы создать зиготу.

Однако это не единственный способ размножения печеночников. Посмотрите на изображение выше снова. Вы заметите, что у гаметофитов есть маленькие чашки, называемые чашками геммы. Эти чашки содержат небольшие скопления клеток, известные как геммы. Когда дождь или вода попадают в чашку, геммы рассеиваются из растения и способны вырасти в полноценные гаметофиты в нужных условиях. Хотя печеночники обладают способностью размножаться посредством вышеупомянутого процесса смены поколений, этот гораздо более простой процесс бесполое размножение вероятно, составляет большой процент размножения и распространения растения.

Общая характеристика

У высших растений выработалось много различных приспособлений и свойств для жизни в разнообразных условиях суши. Наибольшего развития и приспособленности к наземному образу жизни достигли покрытосеменные.

Признаки, характерные для высших растений:

• Дифференцировка на органы и ткани;
• проводящая система, состоящая из ксилемы и флоэмы;
• правильная смена поколений;
• органы полового размножения: антеридии и архегонии;
• для тела растений характерно листостеблевое строение.

Основания для разделения растений на высшие и низшие

Все представители растительного мира в зависимости от строения делятся на 2 группы — низшие и высшие.

Основным критерием, по которому растения относят к высшим, является наличие сложной тканевой структуры. Она представлена проводящими и механическими тканями. Также отличительным признаком является наличие трахей, трахеид и ситовидных трубок, которые быстро доставляют питательные вещества от корня к листьям, соцветиям, стеблям.

Низшие в свою очередь имеют примитивное строение, состоят из одной клетки, есть многоклеточные организмы, тело которых называют талломом. Они лишены корней, стеблей, и листьев.

Отсутствие мышечной и нервной тканей

Высшие растения — это группа живых организмов, занимающих особое место в природе. Представители растительного мира способны к фотосинтезу, они преобразуют энергию солнечного света в органические вещества и кислород. Питание они получают из почвы и окружающей их среды, таким образом, им не нужно перемещаться в поисках пищи. Оплодотворение осуществляется с помощью грызунов, насекомых, ветра, поэтому мышечная и нервная ткань у них не развита. В отличие от животных, которые преодолевают огромные расстояния для добычи пищи, и поиска благоприятных мест размножения и выращивания потомства.

Значение в природе и жизни человека

1. Обогащение кислородом атмосферного воздуха.
2. Неотъемлемое звено пищевых цепочек.
3. Используются в качестве строительного материала, сырья для изготовления бумаги, мебели и д.т.
4. Применение полезных свойств в медицине.
5. Производство натуральных тканей (лен, хлопок).
6. Очищают воздух от пылевых загрязнений.

Гаметофитос в растениях с семенами

Растения, у которых есть семена, называются покрытосеменными и голосеменными, все они являются эндоспорическими и гетероспорами..

У этих растений гаметофиты превращаются в многоклеточные организмы, когда они находятся внутри стенки спор, а мегапоры остаются в спорангии..

В семенных растениях микроигра известна как пыльца. Микрогаметофитос растения с семенами образуется двумя или тремя клетками, когда зерна пыльцы покидают эспоранжио.

Все растения с семенами являются гетероспорами и дают споры разных размеров: большие женские споры и маленькие мужские споры. 

Мегагаметроид развивается внутри мегапоры в сосудистых растениях без семян и внутри мегаспорангии в конусе или цветке растений с семенами.

Микроигра семян, которая представляет собой пыльцевое зерно, перемещается туда, где находится яйцеклетка, переносится физическим или животным вектором и производит митоз из двух сперматозоидов..

голосеменных

У растений голосеменных мегагейм состоит из нескольких тысяч клеток и имеет от одной до нескольких архегоний, каждая с одной яйцеклеткой. Гаметофит превращается в ткани для хранения пищи в семени.

покрытосеменные

У растений покрытосеменных мегагейма сводится к нескольким ядрам и клеткам и называется зародышевым мешком. Репрезентативный эмбриональный мешок имеет семь клеток и восемь ядер, и одним из них является яйцеклетка.

Два ядра соединяются с ядром спермы, образуя эндосперм, который затем трансформируется в ткань для хранения пищи в семени..

Растения с семенами характеризуются тем, что мегаспора удерживается в спорофите тканями, называемыми кожными покровами. Они имеют функцию обертывания и защиты мегаспорангии.

У растений голосеменных мегапоры окружены кожным покровом, а у растений покрытосеменных — двумя кожными покровами..

Для множества, образованного мегаспорангием, мегаспорой и покровами — это называется яйцеклеткой. Внутри каждой яйцеклетки женский гаметофит развивается из мегапор, производя одну или несколько женских гамет.

Когда пыльцевые зерна прорастают и начинается рост, начинается появление пыльцевой трубки, функция которой заключается во введении мужских гамет в женский гаметофит в яйцеклетку..

У семенных растений женский гаметофит остается в яйцеклетке спорофита. Мужские гаметофиты обнаруживаются в пыльцевых зернах и являются путешественниками, поэтому их можно переносить на большие расстояния ветром или опылителями, в зависимости от вида..

Отличие гаметофита и спорофита в жизни растений

Рассмотрим, какие основные особенности можно выделить у этих двух поколений, в чем заключается их жизненный цикл.

Гаметофит

• Развивается из споры.
• Гаплоид, т.е. имеет одинарный набор непарных хромосом.
• Размножение у него происходит половым способом.
• В процессе размножения на специальных органах гаметангиях образует мужские и женские половые клетки, которые называются гаметы.
• Гаметангии, где образуются мужские клетки, называются антеридии, а где женские — архегонии.
• Процесс деления гаплоидных клеток, в результате чего появляются гаметы, называется митоз.
• При оплодотворении женской гаметы мужской образуется зигота, которая впоследствии производит споры.

Спорофит

• Развивается из зиготы.
• Диплоид, т.е. с двумя наборами хромосом.
• Размножается бесполым способом.
• В процессе размножения на специальных органах спорангиях образуются споры — микроскопические зачатки растений.
• Когда в спорангии происходит деление диплоидных клеток с образованием спор, то это называется мейоз.
• Из каждой споры, которая начинает потом делиться по способу митоза, вырастает заросток — гаметофит, из которого впоследствии появляются гаметы.
• Спорангии бывают двух видов: макро- и микроспорангии. Из макроспор, которые производит макроспорангий, развивается женский гаметофит, а из микроспор — мужской.
• Если споры одинаковы по размеру и физиологическим особенностям, то такие организмы называются равноспоровыми, а гаметофиты, которые появляются из них — обоеполые.

Почему спорофиты преобладают

Как половой, так и бесполый способ размножения имеют свои преимущества. Первый позволяет получить генетическое разнообразие. Новое растение не будет тождественно родительскому

Это дает возможность естественного отбора, что важно для сохранения вида. Второй способ просто «тиражирует» особь, воспроизводит её наследственный материал без изменений, что хорошо для быстрого увеличения численности

У всех высших растений, за исключением мохообразных, в жизненном цикле наблюдается преобладание спорофита, гаметофит при этом сравнительно менее долговечен и мало развит. В процессе эволюции мы видим его дальнейшую редукцию, гаметофит уменьшается.

Почему это происходит? Есть несколько причин, почему значение спорофита оказалось выше.

• Диплоидность спорофита обеспечивает более высокий уровень синтетических процессов. Также такой организм более стабилен с генетической точки зрения, потому что рецессивные мутации, снижающие жизнестойкость растения, не проявляются в фенотипе в диплоидном состоянии.
• Условия существования на суше могут сильно меняться, а сохранение в генофонде рецессивных мутаций, которых бы просто не осталось при естественном отборе, т.е. значительный генный полиморфизм, может сослужить важную службу растению при изменении жизненных условий и позволит ему выжить в неблагоприятной среде, где гаплоидные организмы просто вымрут.
• Чтобы гаметы смогли передвигаться, им необходима водная среда, а споры, в отличие от гамет, на суше распространяются очень легко.