Жизненный цикл мохообразных и папоротникообразных растений

Циклы развития водорослей весьма многообразны, отличаются большой пластичностью и предопределяются многими экологическими факторами.

1. Гаплофазный тип характеризуется отсутствием чередования поколений. Вся вегетативная жизнь водорослей проходит в гаплоидном состоянии, т.е. они являются гаплонтами. Диплоидна лишь зигота, прорастание которой сопровождается редукционным делением ядра (зиготическая редукция). Развивающиеся при этом водоросли оказываются гаплоидными. Примером являются многие зеленые (вольвоксовые, большинство хлорококковых, конъюгаты) и харовые водоросли.
2. Диплофазный тип отличается тем, что вся вегетативная жизнь водорослей осуществляется в диплоидном состоянии, а гаплоидная фаза представлена только гаметами. Перед их образованием происходит редукционное деление ядра (гаметическая редукция). Зигота без деления ядра прорастает в диплоидный таллом. Эти водоросли являются диплонтами. Такой тип развития характерен для многих зеленых водорослей, имеющих сифоновую структуру, всех диатомовых и некоторых представителей бурых.
3. Диплогаплофазный тип характеризуется тем, что в клетках диплоидных талломов (спорофитов) многих водорослей редукционное деление ядра предшествует образованию зоо- или апланоспор (спорическая редукция). Споры развиваются в гаплоидные организмы (гаметофиты), размножающиеся только половым путем. Оплодотворенная яйцеклетка — зигота — прорастает в диплоидный спорофит, несущий органы бесполого размножения. Таким образом, у этих водорослей имеет место чередование форм развития (генераций): диплоидного бесполого спорофита и гаплоидного полового гаметофита. Оба поколения по внешнему виду могут не различаться и занимать одинаковое место в цикле развития (изоморфная смена генераций) или же резко различаться по морфологическим признакам (гетероморфная смена генераций). Изоморфная смена генераций характерна для ряда зеленых (ульва, энтероморфа, кладофора), бурых и большинства красных водорослей.

Мхи по сравнению с другими высшими растениями наиболее примитивно организованы.

В отделе Моховидных развито половое поколение – гаметофит, который представляет из себя прежде всего взрослое растение мха. Бесполое же поколение (спорофит) представлен у мхов спорогоном (коробочка на ножке), который развивается на гаметофите после оплодотворения.

У низших мхов нет дифференцировки тела на вегетативные органы, и оно представляет собой плоскую листовидную пластинку – таллом, лежащую на почве или ином субстрате, прикрепляемую к ней тонкими ризоидами.

Развитие мха начинается со споры, т.е. с одноклеточного, микроскопически гаплоидного зачатка. После того, как спора попадает на влажный субстрат, из нее вырастает тонкая обычно ветвистая, зеленая нить или пластинку водорослей. Эта маленькая нить (пластинка) называется протонемой. Через некоторое время на протонеме появляются почки, дающие начало взрослому растению мха. У настоящих мхов стебель (каулидий) и листочки (филлидии) ясно отличаются друг от друга; стебель чаще всего в нижней части бывает покрыт волосками или ризоидами. На верхушках главных стеблей или боковых веточек развиваются половые органы: антеридии♂ архегонии ♀, в которых образуются половые клетки. Внутри антеридия развиваются сперматозоиды, архегоний же содержит в себе яйцеклетку. Все стадии развития мха, начиная со споры и кончая стеблем с листочками и половыми органами, объединяются в понятие полового поколения или гаметофита.

Оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом совершается с помощью капель воды внутри архегония в сырую погоду; после оплодотворения на гаметофите вырастает коробочка со спорангием, в котором после редукционного деления образуются споры. Коробочка сидит на тонкой ножке. Это – спорогон мха или бесполое поколение (спорофит). К моменту созревания спор коробочка открывается наверху крышечкой и споры высыпаются.

Цикл развития папоротника.

Спорофит так называется взрослое листостебельное растение, которое образует значительные заросли в лесах умеренного пояса. Спорофит является преобладающим поколением этих растений. 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. Результатом развития спор является заросток. Это и есть особь полового поколения, которая является следующим звеном в цикле развития папоротника. Внешне он представляет собой пластину зеленого цвета сердцевидной формы. Заросток развивается на почве, к которой прикрепляется с помощью ризоидов. По мере развития гаметофита на его нижней стороне формируются органы полового размножения. В них созревают половые клетки двух видов: яйцеклетки и сперматозоиды. Оплодотворение у папоротников имеет свои особенности. Во-первых, мужские и женские половые клетки на одном заростке созревают в разное время. Поэтому слияние гамет возможно только между разными растениями. Такой тип оплодотворения называется перекрестным. Второй особенностью этого процесса у папоротников является обязательное наличие воды. Дело в том, что половые клетки споровых растений не могут самостоятельно двигаться. Поэтому сперматозоид может добраться до яйцеклетки только с помощью воды. Таким образом, папоротники хоть и относятся к группе первых наземных растений, но не утратили связь с прежней средой обитания. Далее из оплодотворенной яйцеклетки развивается растение бесполого поколения, на нем созревают споры, и процесс повторяется.

Наша сегодняшняя статья посвящена высшие споровым растениям в ЕГЭ по биологии голосеменные, мхи, папоротники вы встретите их сразу в нескольких заданиях. Поэтому давайте рассмотрим их основные характеристики.

Высшие споровые растения имеют дифференцированное на органы тело. К ним относятся мхи, папоротники, хвощи, плауны.

Гаметофит –растения, на которых образуются половые органы и половые клетки (женские органы – архегонии и мужские – антеридии). Гаметофит двудомный и однодомный.

Каждый архегоний расположен на верхушках растений, содержит одну яйцеклетку, на других растениях расположены только антеридии, содержащие спермогенную ткань и бесплодные клетки.

Спорофит – растения, на котором образуются неполовые органы спорангии, у которых созревают споры. Связь между половым и бесполым поколением осуществляется через зиготу.

Отдел Мохообразные

Изучает мхи наука бриология. Широко распространены в северных широтах. Тело мохообразных дифференцировано на стеблеподобную ось и листоподобные выросты – филлоиды. Некоторые виды мхов имеют ризоиды. У мохообразных не развита проводящая ткань, но развиты покровные и механическая ткани. В жизненном цикле доминирует гаметофит (взрослые многолетние растения).

Представители Отдела: слоевищные мхи (маршанция изменчивая), зеленые мхи (кукушкин лен).

Рассмотрим цикл развития на примере кукушкиного льна. Растение произрастает в виде куртин, с содержанием нескольких сотен растений. Кукушкин лен – двудомное или однодомное растение. Как мы писали выше в тезисах на одних побегах формируются архегонии, а на других — антеридии. Созревшие сперматозоиды переносятся к яйцеклеткам посредством воды. В результате оплодотворения образуется спорофит с двойным диплоидным набором хромосом в клетках. Состоит из стопы, ножки, коробочки, перистомы (для рассеивания спор) и крышечки. Питательный вещества спорофит получает от гаметофита через гаусторию.

Белые мхи

Представителем белых мхов является торфяной мох (сфагнум). Отличительные характеристики сфагнума:

— спорофит без перистомов;

— протонема в виде пластинки;

— ризоиды отсутствуют;

— растет верхушкой на 5-7 см в год, а снизу столько же отмирает.

Мхи гигроскопично поглощают влагу, увеличивая свой вес от от 10 до 40 раз.

Имеют важное значение в прокорме животных, образуют торф, вызывают заболачивание.

Хвощи

В жизненном цикле хвощей доминирует спорофит. Побеги у хвощей подразделяются на весенние (не ассимилирующие, не фотосинтезирующие) и летние (ассимилирующие). Рассмотрим хвощ полевой. Корень растения представлен клубнями, стебли выполняют функцию фотосинтеза, на верхушках стеблей образуются спороносные колоски – стробилы. При помощи элатер (спирально закрученных ленточных структур. За счет них споры объединятся в колонии, в виде которых разлетаются далее, попадая в почву, при наличии воды происходит оплодотворение (гаметофиты двудомные).

Значение хвощей

Вместе с папоротниками и плаунами приняли участие в образовании каменного угля. Молодые клубни хвощей употребляют в пищу. Не поедаются животными, так как во всех частях растения накапливается диоксид кремния. Стебли хвощей можно использовать как полировочный материал. Служат индикатором кислотности почв. Побеги хвоща полевого используются в медицине. Относится к сорным растениям.

Отдел Плауновидные

Плаун булавовидный. Многолетнее растение обладает тонким ползучим стеблем, листья очень мелкие, поэтому плауны именуются «слепой ветвью» эволюции. От основного ползучего стебля берут начало боковые побеги, оканчивающиеся спороносными колосками. Споры образуют в дальнейшем гаметофит однодомный. В случае неблагоприятных условий развитие затормаживается. Развитие гаметофита занимает срок от 15 до 20 лет. Питательной средой для него служат почвенные грибы.

Значение плауновидных

Широко используются споры плаунов в медицине, в пиротехнике для изготовления фейерверков и бенгальских огней, в металлургии в фасованном литье.

Отдел Папоротникообразные

Папоротникообразные подразделяются на разноспоровые (сульфиния плавающая) и равноспоровые (орляк обыкновенный)

Развитие папоротника щитовника мужского.

Щитовник мужской – многолетние растение, стебель располагается практически горизонтально по отношению к земле и представлено корневищем. Вайи (листья) характеризуются верхушечным ростом несут функцию фотосинтеза и спороношения. Сорусы рас полагаются на внутренней стороне листа, содержащие спорангии. Их защищает зонтиковидное покрывало именуемое индузиумом. Спорангия однослойная, имеет на гребне утолщенную оболочку – колечко.  В его нижней части расположено устье, где происходит разрыв при созревании спор. Далее происходит выбрасывание спор за счет напряжения кольца и его сокращения. 

Споры прорастают с превращением в заросток. За счет почвенной влаги происходит проникновение сперматозоидов внутрь яйцеклетки с последующим оплодотворением. Образуется новое растение.

Значение папоротников

Листья папоротника активно используют в пищу, из корневища щитовника мужского делают глистогонное лекарство, имеют огромную декоративную функцию в ландшафтном дизайне.

Группа семенных растений. Отдел Голосеменных

Общая характеристика Отдела.

1. Представлены всеми жизненными формами, за исключением трав.
2. В жизненном цикле доминирует спорофит.
3. Появляется семя с ЗПВ и зародышем.
4. Семяпочки лежат на семенных чешуях голо.
5. Оплодотворение происходит в отсутствии воды. Спермии продвигаются по пыльцевой трубке.7
6. Ксилема представлена трахеидами.

Сосна обыкновенная

Корневая система стержневая без придаточных корней. Светолюбивое растение, в древесине множество смоляных ходов, заполненных смолой, бальзамом, эфирными маслами. Листья – хвоя, устьица спрятаны в глубине кутикулы,  экономно испаряется влага, вечнозеленые растения ( за исключением лиственницы).

 Женские шишки (мегастробилы) образуются на концах побега текущего года, а мужские (микростробилы) на концах побега прошлого года.

Строение мегастробилы: сначала идет ось шишки, вдоль которой располагаются покровные чешуи, в пазухах которых располагаются семенные чешуи с двумя семяпочками. Семяпочка имеет микропиле – отверстие для проникновения пыльцевой трубки. В результате опыления происходит образование гаметофита с последующим образованием двух архегоний. Между опылением и оплодотворением проходит 12 месяцев, в течении которых образуется пыльцевая трубка. Один из спермиев погибает.

После оплодотворения семена развиваются в течении полугода. Семя снабжено крылышком для переноса его ветром. Зародыш состоит из 12-15 семядолей.

Значение голосеменных.

1. Получение смолы, канифоли, скипидара.
2. Из хвои синтезируют витамин С, эфирные масла.
3. Хвоя идет на корм животным.
4. Используются в качестве декоративных растений.
5. Древесина имеет ценное значение
6. Семена сосны сибирской – кедровые орешки, а вот сам Кедр произрастает в Ливане и в Ливии.