какое значение имеют мелкие размеры и легкость спор в расселении растений
Какое значение имеют мелкие размеры и легкость спор в расселении растений
Широко распространено во всех группах растений. В бесполом размножении принимает участие один организм. Собственно бесполое размножение происходит путем митотического деления или с помощью спор. Особой формой бесполого размножения является вегетативное.
Деление
Размножение путем деления характерно для одноклеточных водорослей. Деление происходит путем митоза. В результате деления образуются две идентичные родительской дочерние особи.
Размножение спорами
Споры — репродуктивные, одноклеточные образования, при прорастании которых развиваются новые особи. У наземных растений и грибов споры не имеют специальных приспособлений для активного передвижения. У большинства обитающих в воде водорослей споры подвижны, так как имеют жгутики. Такие споры называют зооспорами.
Споры образуются в органах бесполого размножения — спорангиях или зооспорангиях. У водорослей практически любая клетка может стать спорангием, у высших растений спорангий — многоклеточный орган. У растений споры всегда гаплоидны. Если они возникают на диплоидном растении, то их образованию предшествует мейоз, если на гаплоидном — митоз.
Растение, на котором образуются споры, называют спорофит. Различают равноспоровые и разноспоровые растения.
Ø Равноспоровые растения — растения, у которых все образующиеся споры имеют одинаковые размеры.
Ø Разноспоровые растения — растения, образующие споры, отличающиеся по величине и физиологическим особенностям:
· микроспоры — более мелкие споры, формирующиеся в микроспорангиях, из них вырастают мужские заростки (гаметофиты);
· мегаспоры — более крупные споры, формирующиеся в мегаспорангиях, из них вырастают женские заростки (гаметофиты).
Ø Разноспоровость чаще встречается среди высших растений (некоторые плауны, папоротники, все голосеменные и покрытосеменные).
Размножение спорами имеет большое приспособительное значение:
· в результате мейоза происходит рекомбинация генетического материала;
· обычно у растений споры образуются в огромных количествах, что обеспечивает высокую интенсивность размножения;
· благодаря малым размерам и легкости споры разносятся на большое расстояние, обеспечивая расселение растений и освоение ими новых территорий;
· плотная оболочка споры служит надежной защитой от неблагоприятных условий среды.
Вегетативное размножение — это увеличение числа особей за счет отделения жизнеспособных частей вегетативного тела и их последующей регенерации (восстановления до целого организма). Данный способ размножения широко распространен в природе. Вегетативным способом размножаются водоросли, высшие растения. Особенно разнообразны способы вегетативного размножения у покрытосеменных растений.
Вегетативное размножение бывает естественным и искусственным.
Естественное вегетативное размножения является важной характерной особенностью многих видов. Благодаря этому способу размножения происходит быстрое увеличение числа особей вида, их расселение и как следствие — успех в борьбе за существование. Естественное вегетативное размножение происходит несколькими путями:
фрагментация материнской особи на две или более дочерних в результате перегнивания протонемы или слоевища (моховидные);
разрушение участков наземно-ползучих и полегающих побегов (плауны, голосеменные, цветковые);
с помощью особых структур (клубни, луковицы, корневища, клубнелуковицы, пазушные почки, придаточные почки на листьях или корнях, выводковые корзиночки моховидных и т.д.), специально предназначенных для вегетативного размножения.
Искусственное вегетативное размножение осуществляется при участии человека при выращивании культурных растений. В практике сельского хозяйства искусственное вегетативное размножение обладает рядом преимуществ над семенным:
обеспечивает получение потомков, повторяющих признаки родительского организма;
осуществляется быстрее, ускоряет получение продуктивных потомков;
позволяет получить большое количество потомков;
позволяет воспроизвести клоны, которые образуют нежизнеспособные семена или вообще их не образуют.
Существуют различные способы вегетативного размножения:
· специализированными вегетативными структурами;
· частями вегетативных органов, отделенных от материнского растения до или после их укоренения;
Фрагментация
Фрагментацией называют разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых регенерирует в новую особь (рис. 34). Такое размножение характерно для нитчатых и пластинчатых водорослей (обрывки нитей или части таллома), некоторых цветковых растений (например, элодея канадская). В Европу попали только женские экземпляры элодеи, не способные образовывать семена из-за отсутствия мужских растений и единственным способом размножения оказалась фрагментация.
Специальные вегетативные структуры
Специальные вегетативные структуры, используемые для вегетативного размножения, являются видоизменениями побега и корня. Эти структуры возобновляют растения и себя через образование придаточных корней и побегов и используются человеком для их размножения.
· Вегетативное размножение луковичных растений осуществляют разросшимися взрослыми луковицами, детками, отдельными чешуями.
В сельском хозяйстве корневищами размножают ревень, мяту, спаржу, бамбук, в декоративном садоводстве — ландыш, ирис и другие. Они легко размножаются делением корневища на части, каждая из которых должна содержать вегетативную почку.
Из сельскохозяйственных растений, размножающихся клубнями, наиболее известны картофель и топинамбур. Их можно размножать, высаживая целые клубни. Но при посадке целого клубня верхушечная почка тормозит развитие остальных. Поэтому клубни рекомендуется резать на части, так как это нарушает доминирование верхушечной почки.
Данные приемы вегетативного размножения растений очень эффективны, так как развивающееся растения длительное время сохраняет связь с материнским, что способствует более быстрому и мощному развитию корневой системы.
Флоксы, дельфиниумы, примулы, лук-батун, ревень хорошо размножаются частями кустов. Кусты обычно делят весной или во второй половине лета.
Отводки — это участки побегов, которые специально прижимаются к земле, а после развития придаточных корней отделяются от материнского растения. Отводками размножаются крыжовник, виноград, из дикорастущих — пихта, черемуха.
При размножении отводками побеги пригибаются к земле и засыпаются. При достаточном увлажнении на засыпанном участке побега образуются придаточные корни. Уко-
ренившийся побег отделяют от материнского растения и пересаживают на постоянное место. Для лучшего укоренения побег можно надрезать. Это нарушает отток питательных веществ и их скопление в месте надреза, что создает благоприятные условия для образования придаточных корней.
Корневые отпрыски — побеги, возникающие из придаточных почек на корнях. Корневыми отпрысками размножается растения, легко образующие на корнях придаточные почки: вишня, слива, малина, сирень, осина, осот, бодяк полевой и др.
Корневые отпрыски обычно выкапывают и пересаживают в период покоя растения.
Существует целый ряд растений, способных размножаться с помощью черенков. Черенок — отрезок вегетативного органа.
В зависимости от происхождения различают стеблевые, корневые и листовые черенки.
Стеблевые черенки
Стеблевой черенок представляет собой участок надземного побега. Стеблевыми черенками размножают виноград, смородину, крыжовник, декоративные виды спиреи, красный перец, баклажан и другие. Для размножения берут черенки длиной от 2-3 до 6-8 см, состоящих из одного междоузлия и двух узлов. На верхнем узле листья оставляются (если листовые пластинки крупные, то их наполовину срезают). Черенки высаживают в специальные парнички, а после укоренения — в открытый грунт.
Листовые черенки
Листовой черенок представляет собой листовую пластинку с черешком или часть листовой пластинки. Листовыми черенками размножаются бегонии, узумбарская фиалка (сенполия), глоксиния, колеус. Листовые черенки могут воспроизводить придаточные корни и почки, из которых развиваются побеги.
Листовые черенки помещают в парничок нижней стороной на песок. Для предотвращения оттока питательных веществ крупные жилки перерезают. Иногда для образования придаточных корней и почек листовой черенок достаточно поместить в склянку с водой.
На листьях бриофиллума в углах зубчиков листовой пластинки образуются придаточные почки, развивающиеся в новые растения с придаточными корнями. Опадая, они закрепляются в почве.
Корневые черенки
Корневой черенок представляет собой часть корня. Ими размножаются виды, на корнях которых легко развиваются придаточные почки: хрен, малина, вишня, розы.
Корневые черенки заготавливают осенью, реже весной. Для этого используют боковые корни первого порядка в возрасте 2-3 лет. Длина черенка до 10-15 см, диаметр — 0,6-1,5 см. черенки высаживают в почву на глубину 2-3 см.
Черенками размножаются и многие дикорастущие растения: ива, тополь, осина, одуванчик.
Прививки
Прививка (или трансплантация) — искусственное сращивание части (черенка, почки) одного растения с побегом другого. Черенок или почка с прилегающим к ней участком коры и древесины (глазок), привитые на другое растение, называют привоем. Подвой — растение или его часть, на котором осуществлена прививка. Прививка позволяет использовать корневую систему подвоя для сохранения или размножения определенного сорта, замены сорта, получения новых сортов, ускорения плодоношения, получения морозоустойчивых растений, ремонта или омоложения старых взрослых деревьев.
Известно более 100 способов прививки, однако все их можно свести к двум основным типам:
Ø прививка сближением, когда привой и подвой остаются на своих корнях;
Ø прививка отделенным привоем, когда корни имеет только подвой.
Наиболее распространенными способами прививки являются следующие:
Культура тканей
Культура тканей представляет собой рост тканей или органов на искусственных средах. Метод культуры тканей позволяет получать клоны некоторых высших растений. Клонирование — получение совокупности особей из одной материнской вегетативным путем. Клонирование используется для размножения ценных сортов растений и для оздоровления посадочного материала.
6 .3. Половое размножение
Половое размножение связано с образованием растениями особого типа клеток — гамет. Растение, на котором происходит образование гамет, называют гаметофитом. Процесс формирования гамет называют гаметогенезом. Он происходит в особых органах — гаметангиях. У равноспоровых растений гаметофит обычно обоеполый: несет и женские, и мужские гаметангии. У разноспоровых растений из микроспор развивается гаметофит с мужскими гаметангиями, а из мегаспор — гаметофит с женскими гаметангиями.
Гаметы всегда гаплоидны. При слиянии мужской и женской гамет происходит образование зиготы, из которой развивается новый организм. Процесс слияния гамет называют оплодотворением.
Сущность полового процесса едина для всех живых организмов, а его формы разнообразны. Различают следующие типы полового процесса: хологамия, изогамия, гетерогамия и оогамия.
Хологамия
Хологамия — слияние гаплоидных одноклеточных, внешне неотличимых организмов друг с другом. Этот тип полового процесса характерен для некоторых примитивных водорослей. В данном случае сливаются не гаметы, а целые организмы, выступающие в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота обычно сразу же делится мейотически и образуется 4 дочерних гаплоидных одноклеточных организма.
Конъюгация
Особой формой полового процесса является конъюгация, характерная для некоторых нитчатых водорослей. Отдельные гаплоидные клетки нитевидных талломов, расположенных близко друг от друга, начинают образовывать выросты. Они растут навстречу друг другу, соединяются, перегородки в месте стыка растворяются, и содержимое одной клетки (мужской) переходит в другую (женскую). В результате конъюгации образуется диплоидная зигота.
Изогамия
При изогамии (равный брак) гаметы морфологически сходны между собой, то есть одинаковы по форме и размерам, но физиологически они разнокачественны. Данный половой процесс характерен для многих водорослей и некоторых грибов. Изогамия происходит только в воде, для передвижения в которой гаметы снабжены жгутиками. Они очень похожи на зооспоры, но имеют меньшие размеры.
Гетерогамия
При гетерогамии (разный брак) происходит слияние подвижных половых клеток, сходных по форме, но различающихся размерами. Женская гамета в несколько раз больше мужской и менее подвижна. Гетерогамия характерна для тех же групп организмов, что и изогамия, и также происходит в воде.
Параграф 20. Мхи.
Вопросы в начале параграфа
1. Что такое ризоиды?
Ризоиды – это бесцветные ветвистые нитеобразные клетки, при помощи которых слоевище водорослей прикрепляется к грунту.
2. Почему водоросли относят к низшим растениям?
У водорослей нет тканей и органов. У них есть только единое вегетативное тело, не делящееся на листья, стебли и корни. Поэтому они и относятся к низшим растениям.
3. Что такое спора?
Спора – это клетка растений и грибов, служащая для их размножения и распространения.
Лабораторная работа на тему «Строение мха»
1. Рассмотрите растение мха. Определите особенности его внешнего строения, найдите стебель и листья.
Рассмотрим стебелек мха сфагнума и стебелек мха кукушкин лен.
2. Определите форму, расположение, размер и окраску листьев. Рассмотрите лист под микроскопом и зарисуйте его.
Листья сфагнума имеют продолговатую форму с заостренными концами светло-зеленого цвета. Они расположены так, что из каждого узелка на стебле вырастает сразу несколько листиков. Внизу стебля нет ни корней, ни ризоидов.
Стебелек кукушкина льна густо по спирали покрыт жесткими удлиненными листочками темно-зеленого цвета. Сверху стебля листики молодые, затем идут старые листья, нижняя часть стебля оголена и заканчивается ризоидами.
3. Определите, ветвистый или не ветвистый стебель у растения.
У сфагнума стебель ветвистый, а у мха кукушкин лен – нет.
4. Рассмотрите верхушки стебля, найдите мужские и женские растения.
Мужские растения кукушкин лен имеют на самом верху стебля как бы метелочку из листиков, а у женских растений стебелек заканчивается коричневой коробочкой на длинной ножке.
У сфагнума нет деления на женские и мужские растения.
5. Рассмотрите коробочку со спорами. Каково значение спор в жизни мхов.
Споры при созревании высыпаются из коробочки, давая жизнь новым растениям.
6. Сравните строение мха со строением водоросли. В чем их сходство и различие.
Мхи относятся к высшим споровым растениям, в отличие от водорослей, так как у них есть деление на органы – стебель и листья.
Сходство мхов и водорослей:
• наличие пластид в клетках позволяет осуществлять процесс фотосинтеза,
• неограниченный рост в течение всего существования.
Различие мхов и водорослей:
• мхи существуют там, где повышенная влажность, в то время как водоросли могут существовать только в водной среде,
• мхи имеют листья и стебель в отличие от водорослей, тело которых представлено слоевищем,
• мхи размножаются спорами, а водоросли делением,
• мхи питаются влагой из почвы через ризоиды, а водоросли всасывают питательные вещества из окружающей среды всем телом.
7. Запишите свои ответы на вопросы.
Вопросы в конце параграфа
1. Почему мхи называют высшими споровыми растениями?
Мхи относятся к высшим споровым растениям,так как у них есть деление на органы – стебель и листья, а размножаются они спорами.
2. Каково строение кукушкина льна?
3. Чем сфагнум отличается от кукушкина льна?
1) Сфагнум – растение с сильно ветвящимся стеблем в отличие от прямого стебля кукушкина льна.
2) Сфагнум не имеет ризоидов. Он питается через стебель и листья, в которых присутствуют мертвые клетки, способные поглощать, удерживать, а затем отдавать живым клеткам большое количество воды.
3) У сфагнума нет женских и мужских растений, как у кукушкина льна. У него все особи обоеполые.
4) На одном растении сфагнума может располагаться от 3-х до 5-ти коробочек со спорами, а у кукушкина льна только одна.
5) Цвет сфагнума светло-зеленый, в то время, как кукушкин лен имеет более темную окраску.
4. Чем мох отличается от водоросли?
Различие мхов и водорослей:
• мхи существуют во влажной среде, в то время, как водоросли могут существовать только в водной,
• мхи имеют листья и стебель в отличие от водорослей, тело которых представлено слоевищем,
• мхи размножаются спорами, а водоросли делением,
• мхи питаются влагой из почвы через ризоиды, а водоросли всасывают питательные вещества из окружающей среды всем телом.
5. Какое значение имеют мхи в природе и жизни человека?
Мхи, отмирая, образуют торф, который широко используется человеком в качестве топлива, удобрения, а так же сырья для промышленности. Из торфа получают древесный спирт, карболовую кислоту, пластмассы, изоляционную ленту, смолу и многие другие ценные материалы.
При экстремальных условиях сфагнум может использоваться вместо ваты при повреждениях кожного покрова, так как он обладает хорошими бактерицидными свойствами и высокой влагоемкостью.
Почему даже самые крупные мхи не достигают размеров более 80 см?
У мха нет полноценных корней, а ризоиды не способны удержать слишком высокие растения. Кроме того, так как мхи не имеют проводящей системы, питательные вещества, поглощаемые ризоидами из почвы, не смогут подниматься высоко и питать все растение.
Задания для любознательных
1. Рассмотрите под микроскопом листья мха сфагнума. Отметьте особенности строения двух типов клеток, из которых они состоят.
Стебель и ветви сфагнума покрыты светло-зелеными листьями. Каждый лист состоит из одного слоя клеток. Клетки эти двух разных типов. Узкие зеленые клетки содержат оболочки, цитоплазму, ядро, вакуоль, хлоропласты. В этих клетках образуются органические вещества, которые поступают из листьев в стебель.Они мелкие и, соединяясь друг с другом, образуют единую сеть.
Между зелеными клетками находятся другие клетки, более крупные. Их цитоплазма разрушена. Есть только оболочки с отверстиями. Поэтому эти клетки прозрачны и могут заполняться водой или воздухом. Благодаря им, сфагнум может поглощать и удерживать большое количество воды и воздуха, создавая запас необходимых растению веществ.
2. Поместите в банку с влажной почвой немного риччии. Банку накройте стеклом и поставьте в теплое светлое место. Следите, чтобы почва была постоянно влажной. Наблюдайте, что будет происходить с риччией.
При достаточном освещении и благоприятной температуре мох риччия очень быстро разрастается, образуя плотные зеленые подушки.
Вопросы в начале параграфа
Ризоиды – это бесцветные ветвистые нитеобразные клетки, при помощи которых слоевище водорослей прикрепляется к грунту.
2. Почему водоросли относят к низшим растениям?
У водорослей нет тканей и органов. У них есть только единое вегетативное тело, не делящееся на листья, стебли и корни. Поэтому они и относятся к низшим растениям.
Спора – это клетка растений и грибов, служащая для их размножения и распространения.
Лабораторные работы
Лабораторная работа «Строение мха»
1. Рассмотрите растение мха. Определите особенности его внешнего строения, найдите стебель и листья.
Рассмотрим стебелек мха сфагнума и стебелек мха кукушкин лен.
2. Определите форму, расположение, размер и окраску листьев. Рассмотрите лист под микроскопом и зарисуйте его.
Листья сфагнума имеют продолговатую форму с заостренными концами светло-зеленого цвета. Они расположены так, что из каждого узелка на стебле вырастает сразу несколько листиков. Внизу стебля нет ни корней, ни ризоидов.
Стебелек кукушкина льна густо по спирали покрыт жесткими удлиненными листочками темно-зеленого цвета. Сверху стебля листики молодые, затем идут старые листья, нижняя часть стебля оголена и заканчивается ризоидами.
3. Определите, ветвистый или не ветвистый стебель у растения.
У сфагнума стебель ветвистый, а у мха кукушкин лен – нет.
4. Рассмотрите верхушки стебля, найдите мужские и женские растения.
Мужские растения кукушкин лен имеют на самом верху стебля как бы метелочку из листиков, а у женских растений стебелек заканчивается коричневой коробочкой на длинной ножке.
У сфагнума нет деления на женские и мужские растения.
5. Рассмотрите коробочку со спорами. Каково значение спор в жизни мхов.
Споры при созревании высыпаются из коробочки, давая жизнь новым растениям.
6. Сравните строение мха со строением водоросли. В чем их сходство и различие.
Мхи относятся к высшим споровым растениям, в отличие от водорослей, так как у них есть деление на органы – стебель и листья.
Сходство мхов и водорослей:
· наличие пластид в клетках позволяет осуществлять процесс фотосинтеза,
· неограниченный рост в течение всего существования.
Различие мхов и водорослей:
· мхи существуют там, где повышенная влажность, в то время как водоросли могут существовать только в водной среде,
· мхи имеют листья и стебель в отличие от водорослей, тело которых представлено слоевищем,
· мхи размножаются спорами, а водоросли делением,
· мхи питаются влагой из почвы через ризоиды, а водоросли всасывают питательные вещества из окружающей среды всем телом.
7. Запишите свои ответы на вопросы.
Вопросы в конце параграфа
1. Почему мхи называют высшими споровыми растениями?
Мхи относятся к высшим споровым растениям,так как у них есть деление на органы – стебель и листья, а размножаются они спорами.
2. Каково строение кукушкина льна?
3. Чем сфагнум отличается от кукушкина льна?
1) Сфагнум – растение с сильно ветвящимся стеблем в отличие от прямого стебля кукушкина льна.
2) Сфагнум не имеет ризоидов. Он питается через стебель и листья, в которых присутствуют мертвые клетки, способные поглощать, удерживать, а затем отдавать живым клеткам большое количество воды.
3) У сфагнума нет женских и мужских растений, как у кукушкина льна. У него все особи обоеполые.
4) На одном растении сфагнума может располагаться от 3-х до 5-ти коробочек со спорами, а у кукушкина льна только одна.
5) Цвет сфагнума светло-зеленый, в то время, как кукушкин лен имеет более темную окраску.
4. Чем мох отличается от водоросли?
Различие мхов и водорослей:
· мхи существуют во влажной среде, в то время, как водоросли могут существовать только в водной,
· мхи имеют листья и стебель в отличие от водорослей, тело которых представлено слоевищем,
· мхи размножаются спорами, а водоросли делением,
· мхи питаются влагой из почвы через ризоиды, а водоросли всасывают питательные вещества из окружающей среды всем телом.
5. Какое значение имеют мхи в природе и жизни человека?
Мхи, отмирая, образуют торф, который широко используется человеком в качестве топлива, удобрения, а так же сырья для промышленности. Из торфа получают древесный спирт, карболовую кислоту, пластмассы, изоляционную ленту, смолу и многие другие ценные материалы.
При экстремальных условиях сфагнум может использоваться вместо ваты при повреждениях кожного покрова, так как он обладает хорошими бактерицидными свойствами и высокой влагоемкостью.
Подумайте
Почему даже самые крупные мхи не достигают размеров более 80 см?
У мха нет полноценных корней, а ризоиды не способны удержать слишком высокие растения. Кроме того, так как мхи не имеют проводящей системы, питательные вещества, поглощаемые ризоидами из почвы, не смогут подниматься высоко и питать все растение.
Задания для любознательных
1. Рассмотрите под микроскопом листья мха сфагнума. Отметьте особенности строения двух типов клеток, из которых они состоят.
Стебель и ветви сфагнума покрыты светло-зелеными листьями. Каждый лист состоит из одного слоя клеток. Клетки эти двух разных типов. Узкие зеленые клетки содержат оболочки, цитоплазму, ядро, вакуоль, хлоропласты. В этих клетках образуются органические вещества, которые поступают из листьев в стебель.Они мелкие и, соединяясь друг с другом, образуют единую сеть.
Между зелеными клетками находятся другие клетки, более крупные. Их цитоплазма разрушена. Есть только оболочки с отверстиями. Поэтому эти клетки прозрачны и могут заполняться водой или воздухом. Благодаря им, сфагнум может поглощать и удерживать большое количество воды и воздуха, создавая запас необходимых растению веществ.
2. Поместите в банку с влажной почвой немного риччии. Банку накройте стеклом и поставьте в теплое светлое место. Следите, чтобы почва была постоянно влажной. Наблюдайте, что будет происходить с риччией.
При достаточном освещении и благоприятной температуре мох риччия очень быстро разрастается, образуя плотные зеленые подушки.