Цикл развития папоротника схема с описанием

Фазы жизненных циклов организмов

В жизненных циклах организмов, размножающихся половым путём, выделяются две фазы – гаплоидная и диплоидная ( гаплоидная – гаплофаза и диплоидная – диплофаза )

Для многих организмов , включая и млекопитающих , характерно чередование гаплоидной и диплоидной фаз и часто это чередование имеет регулярный ( циклический ) характер

q При этом ряд поколений особей с бесполым размножением сменяется поколением особей , размножающихся с помощью гамет или осуществляющих половой процесс , вслед за этим вновь наблюдается бесполое размножение

Первичная смена поколений – явление смены поколения особей , размножающихся бесполым путём , поколением особей , размножающихся половым путём с образованием гамет ( имеет регулярный характер ) ; характерно для простейших и большинства растений

Вторичная смены поколений ( гетерогония ) – чередование полового размножения с партеногенезом ( например , у трематод )

v Преобладание ( удлиннение ) диплофазы в историческом развитии ( у большинства современных организмов ) объясняется тем , что

— благодаря гетерозиготнотси и рецессивности в диплоидном состоянии укрываются от естественного отбора , сохраняются и накапливаются в генофонде популяций разнообразные наследственные изменения ( мутацим , новые аллели )

— накопление мутаций ведёт к образованию резерва наследственной изменчивости и эволюционным перспективам вида

v Гаплоидное поколение ( гаплофаза ) у позвоночных животных и у цветковых растений в процессе эволюционного развития сокращается до нескольких клеток и не существует в виде отдельных особей ( у цветковых гаплоидный гаметофит представляет собой группу клеток , дающих начало зародышевому мешку и пыльцевым зёрнам ; у позвоночных животных гаплофаза представлена гаплоидными гаметами )

v Биологический смысл чередования поколений с половым и бесполым размножением заключается в увеличении комбинативной и мутационной наследственной изменчивости , необходимой для преодоления генетического однообразия особей , размножающихся бесполым путём , расширении эволюционных и экологических перспектив группы , а также повышении адаптивных возможностей в разные сезоны ( зимовка , высокая скорость размножения и распространения в благоприятный период )

викторина

1. Что из перечисленного НЕ является гаметофитом?A. Папоротник на лесной подстилке.B. Ковер из зеленого мха.C. Сосна.D. Ни один из вышеперечисленных.

Ответ на вопрос № 1

С верно. Сосны являются спорофитной стадией жизненного цикла сосны; растения, которые мы распознаем как папоротники и мох, с другой стороны, являются стадией гаметофита их жизненных циклов.

2. Что из следующего является преимуществом воспроизводства гаметофитов?A. Гамет может выжить в течение многих лет во враждебных условиях.B. Гамет может породить новые организмы без репродуктивного партнера.C. Гамет способствуют генетическому разнообразию, смешивая и сопоставляя генетические признаки.D. Ни один из вышеперечисленных.

Ответ на вопрос № 2

С верно. Гамет способствуют генетическому разнообразию, которое способствует устойчивости к болезням и изменению условий окружающей среды. Другие перечисленные черты – способность выживать во враждебных условиях и способность размножаться без партнера, являются свойствами спор, а не гамет.

3. Что из перечисленного НЕ относится к гаметофитам и спорофитам?A. Они являются представителями одного и того же вида.B. У них разное количество хромосом.C. Они являются частями одного и того же организма.D. У них разные способы размножения.

Ответ на вопрос № 3

С верно. Хотя они могут выглядеть как разные части одного и того же растения, некоторые виды, гаметофиты и спорофиты на самом деле являются двумя разными организмами. Они имеют разные геномы и производятся разными репродуктивными методами.

Разрез спороносного листа папоротника

Берется небольшой кусок или долька какого-нибудь возможно более твердого листа. Например, от «козьяго языка» — Phyllitis scolopendrium — или мужского папоротника — Dryopteris filixmas. Живой и спиртовый материал одинаково пригодны. Первый подкупает живостью окраски, второй тем, что не надо выгонять из препарата, воздух. Режется именно тот участок листа, на нижней стороне которого сидят кучки спор. Однако, еще лучше сначала рассмотреть этот участок, положив его плашмя, нижней стороной кверху на столик микроскопа и взяв слабое увеличение, при падающем свете. Мы увидим на зеленой матовой поверхности листа большое темное пятно, прикрытое на середине или с боков так называемым индузием или покрывалом. У мужского папоротника кучки спорангиев — сорусы — сидят на боковых жилках, на середине между средней жилкой и краем листовой дольки. Индузии их почковидные с легким вдавлением у выемки. На удачном разрезе он имеет вид довольно массивной колонки, дающей на верхушке зонтикообразное расширение. Края последнего загнуты вниз, а ткань состоит всего из одного слоя клеток, лишенных хлорофилльных зерен. В основании колонки видны трахеиды, которыми заканчивается короткая ветвь листовой жилки, питающая данный сорус. Как раз здесь от поверхности колонки отходят ножки спорангиев цилиндрические, изогнутые, в ширину из 2-3 рядов клеток. На них иногда видны короткие ответвления, заканчивающиеся выделительной железкой. Спорангии представляют собою как бы прямое продолжение ножек и имеют форму двояковыпуклого округлого мешка с твердыми стенками. По средней его линии проходит так называемое механическое кольцо из расположенных столбчато толстостенных клеток, с ярко окрашенными оболочками. Кольцо опоясывает приблизительно две трети окружности спорангия, остальная же треть соответствует тонкостенным узким клеткам, длинная ось которых параллельна длинной оси клеток кольца, но перпендикулярна длинной оси остальных клеток стенки спорангия. Эти последние многогранны, тонкостенны, с слегка волнистыми краями, и настолько прозрачны, что сквозь них хорошо видны находящиеся внутри споры.

Теперь попробуем искусственно вызвать раскрывание спорангия и разбрасывание спор. Для этого прибавим к воде, в которой мы рассматривали препарат, каплю глицерина или спирта, отнимающих воду. Мы увидим, как кольцо сократится, и разорвет брюшную стенку спорангия, причем это произойдет настолько энергично, что споры разлетятся по всему препарату. Очевидно, то же происходит в природе при подсыхании зрелых спорангиев.

Поперечный разрез листовой пластинки доказывает почти полное отсутствие палиссадной паренхимы и преобладание губчатой с сильноразвитыми межклетниками. Разрезы жилок показывают концентрическое расположение проводящих элементов, причем водоносная ткань, занимает центральное положение.

Внешний вид папоротника

Это многолетнее растение с толстым и коротким корневищем, поверхность которого покрыта прошлогодними остатками листовых черешков и широкими черными чешуйками. Стебель развит очень слабо, его практически нет, а крупные темно-зеленые листья, достигающие порой 1 метра в длину, растут пучком непосредственно из корневища.

Жизненный цикл щитовника мужского предусматривает развитие листьев в течение нескольких лет. Листовые зачатки, появляющиеся в точке роста у основания корневища, перезимовывают, после чего приобретают улиткообразную форму.

В таком виде они проводят еще один год, в течение которого их нежные ткани очень хорошо защищены от любых внешних повреждений и от высыхания. И только на третий год листья развертываются и достигают полного развития. Живут они всего один сезон. Выполнив свою вегетативную функцию, к осени листья увядают.

Этапы жизненного цикла папоротника

Для появления нового молодого росточка необходимы несколько этапов. Жизненный цикл папоротника – совокупность всех фаз, начиная от зарождения жизни и заканчивая фазой зрелости, когда растение уже способно дать начало новой жизни. Цикл носит замкнутый характер.

Стадии жизненного цикла папоротника располагаются в такой последовательности:

• Спора.
• Гаметофит (заросток).
• Яйцеклетки, сперматозоиды.
• Зигота.
• Зародыш.
• Молодое растение.

Когда все стадии будут пройдены, молодое растение, развившись и укрепившись, будет способно повторить этот цикл для рождения следующего поколения.

Значение папоротникообразных

Именно внешнее строение папоротника и его особенности в настоящее время сделали это растение одной из самых популярных декоративных культур. Оно широко используется для озеленения различных ландшафтов и территорий. Да и любители комнатных растений давно уже присмотрели различные виды папоротников для озеленения домов, квартир и различных помещений.

В природе эти растения являются составной частью многих экосистем, значительно увеличивая их биомассу.

Однако самое большое значение папоротникообразных заключается в образовании очень важного полезного ископаемого — каменного угля. В древности все споровые растения представляли собой гигантские деревья

Из их отмерших стволов в условиях высокого давления и недостатка кислорода и образовался каменный уголь. Ученые-палеонтологи до сих пор находят в пластах этого вещества окаменевшие остатки древних споровых растений.

Велико значение папоротникообразных и в медицине. Например, корневища щитовника мужского обладают очень сильным противоглистным действием. А вот адиантум (венерин волос) вызывает рвотный рефлекс, при этом не раздражая слизистые оболочки. Действует он и как слабительное и мочегонное средство. Гроздовник простой издавна использовался в качестве противоядия от змеиных укусов. В тибетской медицине широко используется многоножка виргинская. Из нее изготовляют болеутоляющие и противопростудные лекарства.

Строение папоротника является наиболее сложным и прогрессивным среди всех высших споровых растений. В его жизненном цикле преобладает спорофит. Современные папоротники чаще всего представлены травянистыми жизненными формами, которые занимают важную нишу в разнообразных экосистемах.

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.

Пора перейти к циклу развития папоротника

Основные стадии развития папоротника

Из спорангиев, когда в них созревают споры, они начинают вылетать. Сами спорангии удивительно приспособлены для этого. Когда споры в них уже созрели, спорангии особым образом трескаются, а часто, даже ещё и выворачиваются наружу. Споры от этого высыпаются и летят по ветру. Споры очень лёгкие и по воздуху они могут, как пыль, улететь на значительное расстояние от папоротника, от той вайи, где они образовались.

Из спор, когда они падают на влажную почву, начинает образовываться следующее поколение. Вспомним, по чередованию, из спор должно вырасти половое поколение. Оно совершенно не похоже на бесполое. Помните комплимент, которым старуха Шапокляк одарила крокодила Гену? Она сказала: «Это хорошо, что вы зеленый и плоский». Вот так можно охарактеризовать и половое поколение папоротника — крохотная зелёная пластинка примерно с ноготок размером, немножко похожа на сердечко.

Главное, что есть у этого маленького, плоского, зелёного сердечка, находится не с верхней стороны, а с нижней. От нижней стороны гаметофита — этого зелёного плоского сердечка — отходят тонкие ниточки. Это не корни — это ризоиды, те самые ризоиды, о которых можно услышать у водорослей или мохообразных. У гаметофита (полового поколения папоротников), настоящих корней нет. Он прикрепляется к почве ризоидами — теми же органами прикрепления, что были у древних растений — его предков.

Увидим мы здесь и более важные части, например, небольшие мешочки, в которых должны созревать яйцеклетки, ведь перед нами половое поколение. Мы должны найти, где здесь образуются половые клетки. Итак, яйцеклетки созревают недалеко от выреза, который делает нашу пластинку похожей на сердечко. Рядом, но ближе краешку, располагаются другие мешочки. В этих мешочках, которые идут по краю, созревают сперматозоиды. И вот здесь, понятно почему, у гаметофита такое строение и почему он такой плоский.

После дождя вода затекает под тонкую пластинку и некоторое время там остаётся. Образуется влажная среда, в которой сперматозоиды из своих мешочков переплывают к яйцеклеткам. Итак, перед нами гаметофит. Этот гаметофит — обоеполый, то есть он гермафродитный, и под ним образуется влажная среда, в которой по этой водяной плёночке переплывает сперматозоид к яйцеклетке. Это означает, что происходит оплодотворение и там, где только что были яйцеклетки, уже образуются зиготы, то есть, оплодотворённые яйцеклетки, первые клетки нового будущего организма.

Внешний вид папоротника

Это многолетнее растение с толстым и коротким корневищем, поверхность которого покрыта прошлогодними остатками листовых черешков и широкими черными чешуйками. Стебель развит очень слабо, его практически нет, а крупные темно-зеленые листья, достигающие порой 1 метра в длину, растут пучком непосредственно из корневища.

Очень декоративны и удивительно красивы широкие ажурные листы, когда провисают под своей тяжестью, склоняясь к земле. Растут довольно медленно, долгое время остаются мягкими и нежными, поэтому их очень легко повредить. На нижней стороне расположены по 5–8 сорусов, скрытых почковидными покрывальцами. Дваждыперистая заостренная пластинка листа имеет удлиненную эллиптическую форму.

Жизненный цикл щитовника мужского предусматривает развитие листьев в течение нескольких лет. Листовые зачатки, появляющиеся в точке роста у основания корневища, перезимовывают, после чего приобретают улиткообразную форму.

В таком виде они проводят еще один год, в течение которого их нежные ткани очень хорошо защищены от любых внешних повреждений и от высыхания. И только на третий год листья развертываются и достигают полного развития. Живут они всего один сезон. Выполнив свою вегетативную функцию, к осени листья увядают.

Пора перейти к циклу развития папоротника

Основные стадии развития папоротника

Из спорангиев, когда в них созревают споры, они начинают вылетать. Сами спорангии удивительно приспособлены для этого. Когда споры в них уже созрели, спорангии особым образом трескаются, а часто, даже ещё и выворачиваются наружу. Споры от этого высыпаются и летят по ветру. Споры очень лёгкие и по воздуху они могут, как пыль, улететь на значительное расстояние от папоротника, от той вайи, где они образовались.

Из спор, когда они падают на влажную почву, начинает образовываться следующее поколение. Вспомним, по чередованию, из спор должно вырасти половое поколение. Оно совершенно не похоже на бесполое. Помните комплимент, которым старуха Шапокляк одарила крокодила Гену? Она сказала: «Это хорошо, что вы зеленый и плоский». Вот так можно охарактеризовать и половое поколение папоротника — крохотная зелёная пластинка примерно с ноготок размером, немножко похожа на сердечко.

Главное, что есть у этого маленького, плоского, зелёного сердечка, находится не с верхней стороны, а с нижней. От нижней стороны гаметофита — этого зелёного плоского сердечка — отходят тонкие ниточки. Это не корни — это ризоиды, те самые ризоиды, о которых можно услышать у водорослей или мохообразных. У гаметофита (полового поколения папоротников), настоящих корней нет. Он прикрепляется к почве ризоидами — теми же органами прикрепления, что были у древних растений — его предков.

Увидим мы здесь и более важные части, например, небольшие мешочки, в которых должны созревать яйцеклетки, ведь перед нами половое поколение. Мы должны найти, где здесь образуются половые клетки. Итак, яйцеклетки созревают недалеко от выреза, который делает нашу пластинку похожей на сердечко. Рядом, но ближе краешку, располагаются другие мешочки. В этих мешочках, которые идут по краю, созревают сперматозоиды. И вот здесь, понятно почему, у гаметофита такое строение и почему он такой плоский.

После дождя вода затекает под тонкую пластинку и некоторое время там остаётся. Образуется влажная среда, в которой сперматозоиды из своих мешочков переплывают к яйцеклеткам. Итак, перед нами гаметофит. Этот гаметофит — обоеполый, то есть он гермафродитный, и под ним образуется влажная среда, в которой по этой водяной плёночке переплывает сперматозоид к яйцеклетке. Это означает, что происходит оплодотворение и там, где только что были яйцеклетки, уже образуются зиготы, то есть, оплодотворённые яйцеклетки, первые клетки нового будущего организма.

Жизненный цикл высших растений

Существуя на Земле, каждое растение проходит свой путь. Жизненный цикл папоротника – движение от зарождения жизни до полного созревания растения, способного дать новую жизнь. Цикл состоит из двух фаз: бесполой и половой. Эти фазы определяют поочередность поколений, одна происходит с помощью гамет – половая, вторая – с помощью спор – бесполая.

Сливаясь, гаметы образуют диплоидную зиготу, которая дает начало новому поколению, бесполому. В бесполом поколении размножение происходит с помощью спор. Гаплоидные споры дают начало половому поколению. Одно из поколений всегда преобладает над другим и составляет большую часть жизненного цикла растения.

Где расположены спорангии

Следующим этапом цикла развития папоротника является созревание органов бесполого размножения. Они называются спорангиями. Эти структуры имеют вид небольших коричневых бугорков, расположенных на нижней стороне листьев. Сверху они дополнительно защищены пленчатыми «покрывальцами». Спорангии папоротников собраны в группы, которые называются сорусами.

В конце лета эти структуры темнеют. Это значит, что спорангии созрели. Далее они раскрываются, и в землю высыпаются тысячи мелких клеток. Это и есть споры. При наличии достаточного количества влаги они сразу начинают прорастать.

Таблица «Отличия гаметофита и спорофита у растений»

Гаметофит и спорофит могут отличаться по размеру и этапам формирования.