Жизненный цикл покрытосеменных схема
ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, или ЦВЕТКОВЫЕ
Покрытосеменные (Цветковые) — отдел высших растений, отличительной особенностью которых является; 1) наличие цветка в качестве органа полового размножения 2) замкнутого вместилища у семяпочки (а затем и у происшедшего из неё семени, откуда и появилось название покрытосеменные), 3) двойное оплодотворение.
Покрытосеменные представлены: деревьями, травами и промежуточными формами — кустарниками и кустарничками.
Общая характеристика Цветковых растений:
- древесные, кустарниковые и травянистые формы
- однолетние, двулетние и многолетние растения
- более 250 000 видов
- повсеместное распространение (на всех континентах и во всех средах обитания)
- семенное и вегетативное размножение
- генеративные органы — цветки
- после двойного оплодотворения происходит развитие семени с запасом питательных веществ; семя защищено околоплодником и находится внутри плода
Широкое распространение и разнообразие строения цветковых растений обусловлено приобретением ими в процессе эволюции ряда прогрессивных черт:
- наличие цветка — органа, совмещающего функции полового и бесполого размножения;
- образование в составе цветка завязи, заключающей в себе семязачатки и предохраняющей их от действия неблагоприятных условий среды;
- двойное оплодотворение, в результате которого образуется триплоидный (а не гаплоидные, как у голосеменных) эндосперм;
- редукция гаметофита: мужской гаметофит — пыльцевое зерно состоит из двух клеток: вегетативной и генеративной (генеративная делится, образуя два спермия). Женский гаметофит состоит из 8 клеток зародышевого мешка.
Классы Покрытосеменных (Цветковых)
Выделяют два класса цветковых растений: однодольные и двудольные.
Признаки двудольных растений:
- Зародыш имеет 2 семядоли, прорастающие надземно, с 3 проводящими пучками.
- Лист на черешке с сетчатым или ветвящимся жилкованием.
- Проводящая система состоит из одного кольца проводящих лучков, с камбием; во флоэме присутствует паренхима; кора и сердцевина дифференцированы.
- Корневая система стержневая, зародышевый корешок развивается в славный корень.
- Жизненные формы древесные и травянистые.
- Цветок имеет число элементов, кратное 5 или 4.
Признаки однодольных растений:
- Зародыш с одной семядолей, прорастающей подземно, имеет два главных проводящих лучка.
- Лист без черешка, с параллельным или дуговым жилкованием, с влагалищным основанием.
- Проводящая система состоит из многих отдельных пучков; камбий отсутствует; паренхима во флоэме отсутствует; кора и. сердцевина не имеют четкой дифференциации.
- Корневая система мочковатая, зародышевый корешок рано отмирает, заменяясь системой придаточных корней.
- Жизненные формы травянистые, некоторые древесные формы вторичны.
- Цветки имеют число элементов, кратное 3, реже 4.
Основные различия между Двудольными и Однодольными
Жизненный цикл Цветковых растений
Цикл развития. Нажми для увеличения картинки!
Семейства Покрытосеменных (Цветковых)
Первый период — зародышевый . Он начинается с оплодотворения и образования зиготы и заканчивается прорастанием семени. В этот период происходит интенсивное деление клеток: из зиготы сначала образуется зародыш, а потом он развивается в проросток.
Второй период — вегетативный , или период молодости (роста). Проросток формирует корневую систему и надземные органы, самостоятельно производит органические вещества и быстро увеличивается в размерах. Этот период продолжается до образования цветков.
Третий период — генеративный , или период зрелости , начинается с появления генеративных органов (цветков, плодов и семян).
В четвёртом, заключительном периоде жизни — периоде старости — побеги и корни растения растут очень медленно, оно теряет способность образовывать генеративные органы.
Так как общая продолжительность жизни растений различна, то у разных растений продолжительность этих периодов не одинакова.
У двулетних растений первый год жизни — это зародышевый и вегетативный периоды, второй год жизни — генеративный период и старость.
Многолетние растения основную часть своего существования находятся в генеративном периоде. За это время они производят много семян, способствуя распространение своего вида.
Итак, в прошлый раз мы учили много умных слов: микроспора, женский гаметофит, антеридий и т.д. И если по отношению к споровому растению все эти слова имеют однозначное наименование, то с отделом Покрытосеменных все немного по-другому. У его представителей каждая из этих структур имеет и традиционное название.
Покрытосеменные - разноспоровые растения, поэтому вспомним схему жизненного цикла разноспорового плауна селагинеллы:
Такой же жизненный цикл будут иметь Покрытосеменные растения. Теперь осталось подобрать для каждой стадии соответствующую структуру Покрытосеменного растения.
Спорофит - и так понятно, взрослое растение. Далее нужно найти спорангии, сидящие на стробилах. Стробилы - это генеративные побеги, на которых имеются спорофиллы - листья, несущие спорангии, иными словами - спороносные колоски. Генеративный побег у нас уже есть - это цветок. За генеративную функцию у него отвечают пестики и тычинки. Вот это и есть наши спорофиллы.
Эволюция тычинок: сначала широкое основание листа, несущего, как и у спорового растения, спорангии, затем листовая пластинка сужается, количество жилок уменьшается, постепенно остается практически одна лишь центральная жилка, на которой сидят спорангии.
Эволюция пестиков: вначале были плодолистики. Это листики, несущие спорангии, и при этом свернувшиеся с местом перегиба по средней жилке, так что спорангии оказались внутри этого свертка. Эту стадию мы и видим на рисунке 1. Затем мы уже можем преобразовывать щель между двумя сторонами спорофилла, которая постепенно замыкается и становится улавливающей поверхностью рыльца.
Совокупность плодолистиков мы называем гинецей. Гинецей может состоять как из отдельных плодолистиков, как на рисунке г), так плодолистики могут срастаться и образовывать пестики с единой (внешне, только внешне) завязью, при дальнейшем срастании может образовываться единый столбик и рыльце. Чаще всего количество лопастей на рыльце может указывать на количество плодолистиков в пестике. Различные типы срастания плодолистиков можно посмотреть на следующем рисунке.
Так как плодолистик это мегаспорофилл (лист, на котором образуются мегаспорангии), то теперь можно на нем найти мегаспорангий. Семяпочка? Не совсем. Мегаспорангий у Покрытосеменных покрыт двумя оболочками, которые называются интегументы. Сам мегаспорангий называется нуцеллус.
Все, путь от мегаспорангия до яйцеклетки пройден.
Теперь разберемся с микроспорангиями.
Мы уже выяснили, что тычинка у нас это микроспорофилл, т.е. лист, несущий микроспорангии. На каждом листе имеется два пыльника, каждый из который состоит из двух пыльцевых мешков. Вот пыльцевой мешок - это и есть микроспорангий. В нем образуется спорогенная ткань (т.е. множество материнских клеток спор), которая делится путем мейоза и образует гаплоидные микроспоры.
Микроспоры - это и есть пыльцевое зерно (рисунок а). Но здесь тут же начинает развиваться мужской гаметофит, сначала состоящий из 2 клеток (рисунок б), а потом из 3 (рисунок в). Опять же, речи о возникновении антеридиев не идет, т.к. гаметофит слишком мал. При опылении пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, в это время оно может представлять собой любую стадию от микроспоры до 3-клеточного гаметофита. Клетка пыльцевой трубки прорастает, два спермия (1n) достигают зародышевого мешка и происходит двойное оплодотворение, которое является специфическим для покрытосеменных растений. При оплодотворении яйцеклетки (1n) образуется зигота (1n + 1n = 2n), при оплодотворении центральной клетки (2n) образуется первичная клетка эндосперма (1n + 2n = 3n). Из зиготы образуется зародыш семени, из первичной клетки эндосперма - соответственно, эндосперм.
Что из всего этого нужно знать? Пожалуй, двойное оплодотворение вместе с плоидностью клеток. Все остальное - это уже для олимпиад и для дополнительных вступительных испытаний в престижные ВУЗы.
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
У высших растений, в отличие от низших, зигота дает начало многоклеточному зародышу . В результате роста и дифференциации зародыша развивается спорофит. Как и зигота, все клетки зародыша и развивающегося из него спорофита характеризуются удвоенным числом хромосом.
На спорофите образуются спорангии , в которых развиваются споры — очень маленькие, обычно едва различимые невооруженным глазом одноклеточные образования, служащие для бесполого размножения. При образовании спор число хромосом в результате мейоза уменьшается вдвое, и поэтому каждая спора по отношению к клеткам спорофита является гаплоидной.
Развитие половых клеток у цветковых растений
У растений наблюдается регулярная смена ядерных фаз (гаплоидной и диплоидной). Особого внимания заслуживают цветковые растения – самые распространенные на Земле. В жизненном цикле высших растений выделяют смену двух поколений: гаметофита и спорофита. Гаметофит – небольшое растеньице полового поколения, на котором формируются половые органы, продуцирующие гаметы. На нем развиваются как женские, так и мужские гаметы. У семенных растений гаметофиты практически утратили способность к самостоятельному существованию. Преобладающим поколением является спорофит (большинство клеток диплоидны), обычно представляющий собой крупное листостебельное растение, существующее достаточно длительный срок. Спорофит образуется после слияния мужских и женских гаплоидных гамет.
Цветок – основной орган размножения покрытосеменных цветковых растений. Цветок можно считать как спорофитом, органом бесполого размножения (так как он производит микроспоры и мегаспоры), так и гаметофитом – органом полового размножения (так как из микроспор развиваются мужские гаметы– спермии, а из мегаспор – женские – яйцеклетки).
Развитие пыльцевых зерен происходит в пыльцевых гнездах – микроспорангиях пыльников – в два этапа.
Этап первый – микроспорогенез спорогенной ткани делятся митозом, образуя клетки микроспор – микроспороциты (2n). Микроспороциты делятся мейозом, образуя микроспоры (n). Каждая материнская клетка дает четыре микроспоры (тетрада микроспор).
Этап второй – микрогаметогенез – развитие микрогаметофита. Каждая микроспора (n) делится митозом, образуя микрогаметофит – мужской гаметофит, или пыльцевое зерно . Сначала осуществляется процесс бесполого размножения спорофита, для чего и используются мелкие споры. Затем внутри пыльцевого мешка из прорастающей (делящейся) споры формируется микроскопический мужской гаметофит, являющийся уже новым половым поколением.
Развитие зародышевого мешка происходит в семязачатке (мегаспорангии) в два этапа . Первый этап – мегаспорогенез – развитие мегаспор . Спорогенные клетки (2n) делятся митозом, образуя клетки мегаспор – мегаспороциты (2n). Мегаспороциты делятся мейозом, образуя мегаспоры (n). Каждая материнская клетка дает четыре мегаспоры. В мегагаметофите развивается только одна из микроспор (обычно нижняя), остальные дегенерируют. Второй этап – метагаметогенез – развитие мегагаметофита (зародышевого мешка). Оставшаяся из четырех одна мегаспора (n) последовательно делится тремя митозами без цитокинеза (делятся только ядра). Образуется по четыре ядра на полюсах зародышевого мешка – восьмиядерный зародышевый мешок .
Два ядра от полюсов отходят к центру и сливаются вместе, образуя центральные (вторичные) ядра (2n). Остающиеся на полюсах ядра превращаются в клетки: антиподы (n), яйцеклетку (n), синергиды (n). Формируется мегагаметофит (зародышевый мешок).
первый спермий (n) + яйцеклетка (n) = зигота (2n);
второй спермий (n) + центральное ядро (2n) = первичное ядро эндосперма (Зn).
Результатом полового размножения гаметофита цветкового растения является образование диплоидной зиготы и крупной триплоидной клетки. Их деление путем митоза в конечном итоге приводит к формированию зародыша и эндосперма семени (запасы питательных веществ). Семя – это важный этап в развитии нового поколения спорофита.
Читайте также: