Размножение и оплодотворение у растений краткое содержание

Обновлено: 20.07.2024

Взрослое растение, как и все живые организмы, способно воспроизводить новые организмы того же вида, что и само растение. Размножение — это увеличение количества себе подобных организмов. Размножение одно из свойств жизни, оно присуще всем организмам. Благодаря размножению вид может существовать очень долго.

Растения способны к половому и бесполому размножению.

В бесполом размножении участвует только одна особь, и оно происходит без участия половых клеток. При этом дочерние организмы по своим свойствам одинаковы с материнским организмом. У растений бесполое размножение представлено вегетативным размножением и размножением спорами.

Размножение спорами есть у водорослей, мхов, папоротников, хвощей и плаунов. Споры представляют собой мелкие клетки, покрытые плотной оболочкой. Они способны длительное время переносить неблагоприятные условия среды. Когда они попадают в благоприятные условия, то прорастают и образуют растения.

При половом размножении происходит слияние женских и мужских половых клеток. Дочерние организмы отличаются от родительских. Процесс слияния половых клеток называется оплодотворением.

Половые клетки по-другому называют гаметами. Женские гаметы — это яйцеклетки, мужские — спермии (неподвижны, у семенных растений) или сперматозоиды (подвижны, у споровых растений).

В результате оплодотворения появляется особая клетка — зигота — которая содержит наследственные свойства яйцеклетки и спермия. Зигота дает начало новому организму.

Хотя дочерний организм похож на родителей у него всегда есть какие-то новые признаки, которых нет ни у одного из родительских организмов. Это главное отличие полового размножения от бесполого. Таким образом, половое размножение обеспечивает группу организмов одного вида разными свойствами. Это повышает шансы группы на выживание.

У цветковых растений оплодотворение достаточно сложное. Его называют двойным оплодотворением, так как оплодотворяется не только яйцеклетка, но и еще одна клетка.

Спермии формируются в пылинках пыльцы, которые, в свою очередь, созревают в пыльниках тычинок. Яйцеклетки образуются в семязачатках, которые находятся в завязи пестика. Из семязачатков развиваются семена после оплодотворения яйцеклетки спермием.

Чтобы оплодотворение произошло, растение должно быть опылено, то есть пыльца должна попасть на рыльце пестика. Когда пылинка пыльцы попадает на рыльце, то она начинает прорастать сквозь рыльце и столбик внутрь завязи, образую пыльцевую трубку. В это время в пылинке образуются два спермия, которые продвигаются к кончику пыльцевой трубки. Пыльцевая трубка проникает внутрь семязачатка.

В семязачатке одна клетка делится и удлиняется, образуя зародышевый мешок. В нем находится яйцеклетка и еще одна особая клетка с двойным набором наследственной информации. Пыльцевая трубка прорастает в этот зародышевый мешок. Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а другой - с особой клеткой. Зародыш растения развивается только из зиготы. От второго слияния образуется питательная ткань (эндосперм). Это обеспечивает зародыш питанием во время прорастания.

Двойное оплодотворение есть только у цветковых (покрытосеменных) растений. Оно было открыто в 1898 году С.Г. Навашиным.

Процесс слияния гамет (половых клеток) называется оплодотворением или копуляцией (сингамией). В результате такого слияния образуется зигота – первая клетка, из которой развивается новый организм. Оплодотворение происходит только при половом размножении.

Оплодотворение характерно различным живым организмам – одноклеточным и многоклеточным растениям и животным. При слиянии двух гамет образуется организм с новым набором хромосом, обеспечивая тем самым генетическое разнообразие.

В зависимости от размера гамет различают три вида сингамии:

изогамия– слияние двух одинаковых по размеру гамет со жгутиками (водоросли – улотрикс, хламидомонада);
анизогамия– образование зиготы двумя разными по размеру гаметами со жгутиками (бурые, зелёные водоросли);
оогамия– слияние двух разных по размеру и поведению клеток, мужская гамета обычно подвижна, женская – статична (млекопитающие, цветковые растения).

По способу оплодотворения выделяют два типа:

наружное– происходит во внешней среде (обычно в воде), характерно кишечнополостным, морским червям, многим рыбам;
внутреннее– перенос мужских гамет в женский организм, свойственный рептилиям, птицам, млекопитающим.

При наружном оплодотворении развитие зародышей происходит во внешней среде, при внутреннем – полностью или частично в утробе матери. Например, для пресмыкающихся характерно внутренне оплодотворение, но наружное развитие зародышей (откладывание яиц).

Внутреннее

При внутреннем оплодотворении подвижная мужская гамета (сперматозоид) достигает неподвижной женской гаметы (ооцита) в половых путях самки. Контакту клеток способствуют специальные вещества, выделяемые ооцитом. Акросома – органелла, находящаяся в передней части сперматозоида, – выделяет ферменты, разрушающие оболочку ооцита.

Пыльца оказывается на липком рыльце пестика и удерживается на его поверхности благодаря своей шереховатой оболочке. Здесь пыльцевое зерно начинает прорастать и превращается в пыльцевую трубку , которая через столбик попадает в завязь.

Одна из клеток пыльцевого зерна делится с образованием двух мужских гамет (спермиев). Затем пыльцевая трубка дорастает до пыльцевхода, и оба спермия проникают в зародышевый мешок. Там происходит два процесса: один спермий соединяется с яйцеклеткой и возникает зигота, а второй спермий проникает к центральной клетке и сливается с ней.

Биология

При слиянии половых клеток (гаметы) происходит оплодотворение у растений и животных. Явление характерно разным живым организмам — одноклеточным и многоклеточным. В результате образуется новый организм с другим набором хромосом. Таким способом обеспечивается генетическое разнообразие.

Принципы классификации

С учетом размера гамет биологи выделяют 3 вида сингамии (сливание половых клеток): изогамия, анизогамия и оогамия. Под первым определением подразумевается присоединение двух гамет со жгутиками одинакового размера. При анизогамии может образоваться зигота из двух разных по размеру гамет. Оогамией называется слияние клеток разных размеров и поведения. Подобное явление свойственно цветковым растениям, млекопитающим.

С учетом способа размножения различаются 2 типа процесса:

внешний или наружный — оплодотворение протекает вне организма;
внутренний — процесс, при котором переносятся мужские гаметы в женский организм, что свойственно позвоночным, включая птиц.

В результате внутреннего оплодотворения сперматозоид достигает ооциту (неподвижная гамета женского пола) в организме самки. Для разрушения оболочки ооцита используется органелла — акросома. После проникновения сперматозоида формируется оболочка, обеспечивающая надежную защиту новой клетки.

Следующий этап можно назвать мейозом, так как происходит второе деление в результате оогенеза. Образуется яйцеклетка. Ядра мужской и женской клеток увеличиваются, сближаются и сливаются. Формируется зигота. Для гамет характерен одинарный набор хромосом, а после оплодотворения — двойной или диплоидный.

У растений в результате размножения образуются эндосперм и зигота одновременно. Кратко об этапах двойного оплодотворения:

Образование гаметы.
Появление центральной клетки с ядром и 5 маленьких органелл.
Спермия попадает в семязачаток.
Происходит сливание одного спермия с яйцеклеткой. Появляется зигота. Второй спермий объединяется с центральным ядром, что способствует формированию эндосперм.

Водоросли и покрытосеменные растения

Для большинства грибов, многоклеточных водорослей и высших споровых характерно образование гамет в гаметангиях (специальные органы для полового размножения). Женские клетки называются архегониями, а мужские — антеридиями. Покрытосеменные размножаются с помощью гамет.

В тычинках, которые являются мужскими органами, образуется и развивается мужской гаметофит. У голосеменных наблюдается аналогичная схема оплодотворения, но процесс протекает в пыльцевом зерне. На следующем этапе происходит деление клетки путем мейоза. Таким методом появляются 4 гаплоидные микроспоры. Их ядра подразделяются митозом на 2 гаплоидных ядра:

Вокруг первой части клетки частично концентрируется цитоплазма. Формируется вегетативная клетка.

На мембране микроспоры возникает прочная оболочка. Она не растворяется в щелочах, кислотах. Само пыльцевое зерно состоит из генеративной, вегетативной клеток, покрытых двумя оболочками.

Параллельно при прорастании пыльцевого зерна происходит митоз из генеративной клетки. Это приводит к появлению двух спермий. Из множества подобных частиц состоит пыльца растений. Она созревает в пыльниках до распускания цветка. Для появления семязачатка используются выросты стенок завязи.

Одним концом он фиксируется к стенке завязи. В него поступают питательные вещества по пучку, а с другой стороны появляется отверстие. По внешнему виду он похож на микропиле либо пыльцевход. В семязачатке образуется мегаспора гаплоидного типа с тремя тельцами. На следующем этапе размножения зарождается мешок, отмирают неправильные тельца.

В ядре мегаспоры происходит митоз с последующим появлением группы из 4 ядер. На другом этапе наблюдается появление диплоидного центрального ядра. Вокруг него формируется цитоплазма и следующие отдельные органеллы:

яйцеклетка;
маленькие клетки-спутницы;
3 небольшие клетки-антиподы;
зародышевый мешок.

В зрелом женском гаметофите содержатся 7 клеток. Если гаметы созрели, наступает естественное либо искусственное опыление. В результате пыльцевое зерно переносится на пестик. Явление протекает по следующим схемам:

Самоопыление. В процессе участвует личная пыльца цветка.
Перекрестное. Применяется пыльца иного цветка.

Двойное оплодотворение

С помощью гаметофитов осуществляется постоянная выработка ферментов и фитогормонов, необходимых для оплодотворения. В пестике содержатся аминокислоты триптофана, а в зернах — гормон роста. В результате попадания пыльцевых зерен на рыльце активируются химические реакции, которые стимулируют прорастание зерен. Таким способом формируется пыльцевая трубка.

На следующем этапе делится генеративная клетка. Появляются две спермии. Они быстро смещаются в сторону трубки. Повышается концентрация ионов калия. Когда пыльцевая трубка внедряется в мешок, головка разрывается, наступает двойное оплодотворение. В мешочек проникают 2 спермия:

один участвует в образовании зиготы;
второй — образует триплоидную клетку.

Элементы семязачатка способствуют появлению семени. Из зиготы формируется диплоидный зародыш, а триплоидная органелла превращается в эндосперм (образование, состоящее из нескольких клеток). В паренхиме накапливаются следующие вещества:

При оплодотворении повышается синтез ауксина. Стимулируется разрастание завязи. Время между опылением и оплодотворением минимум составляет 15 минут.

Открытие двойного оплодотворения у покрытосеменного растения присвоено русскому ученому С. Г. Навашину в 1898 г. Явление имеет большое значение в сельском хозяйстве, так как одновременно формируется эндосперма и обеспечение зиготой питания зародыша. При этом семяпочка не способно запасаться питательными веществами. Ресурсы направлены на развитие зародыша.

Читайте также: