Что такое гаметофит в биологии

Споровые растения

Четкое чередование бесполого поколения и гаметофита — это характерная черта всех высших споровых растений. К ним относятся мхи, хвощи, плауны и папоротники. В их жизненных циклах наблюдаются существенные отличия. У мхов преобладающим поколением является гаметофит. Это листостебельные побеги с ризоидами, совокупность которых образует «зеленый ковер». Его мы и привыкли называть мхом. С течением времени на нем появляются новые органы — коробочки со спорами на тонких сухих ножках. Они представляют собой спорофит.

Большинство моховидных являются двудомными растениями. На мужском гаметофите формируются только сперматозоиды. По пленке воды, которая покрывает растения, они передвигаются к женским растениям. На его верхушке формируется единственный орган полового размножения круглой формы, в который проникает сперматозоид.

Остальные споровые растения отличаются от мхов преобладанием бесполого поколения. Рассмотрим их строение на примере папоротника. Его спорофит представлен подземным видоизмененным побегом, который называется корневищем, и придаточными корнями. На нижней стороне листьев папоротников формируются спорангии. Это органы бесполого размножения. Споры, которые в них формируются, созревают и попадают в почву. Во влажной среде из них вырастает половое поколение папоротников — гаметофит. Он имеет вид зеленой сердцевидной пластинки. Эта структура развивается и питается отдельно от спорофита, прикрепляясь к почве при помощи ризоидов.

На нижней поверхности пластинки образуются половые органы — гаметангии. Поскольку яйцеклетки и сперматозоиды на них созревают в разное время, оплодотворение возможно только между разными растениями. Такой тип называют перекрестным. Как и для всех споровых, процесс оплодотворения у папоротников возможен только при наличии воды. Это связано с тем, что растения данной группы являются первыми выходцами на сушу.

Коротко о главном: мхи, папоротники, хвощи, плауны

Отличия мхов от водорослей:Имеются органы (стебель, листья) и ткани (механические, проводящие, покровные).

Отличия мхов от остальных высших растений: 1) Вместо корней – ризоиды. 2) Плохо развиты ткани, особенно механические и проводящие, из-за этого все мхи являются небольшими травами.  3) В жизненном цикле преобладает гаметофит, а спорофит небольшой (коробочка на ножке). У остальных высших растений – наоборот, преобладает спорофит, а гаметофит с ходом эволюции редуцируется. Мхи, таким образом, являются тупиковой ветьвью эволюции растений.

Из споры мха развивается зеленая нить (предросток, протонема), напоминающая зеленую водоросль. Из почек на предростке вырастает гаметофит – растение со стеблем и листьями. На верхушке гаметофита образуются гаметы, оплодотворение происходит в водной среде. Из зиготы вырастает спорофит (коробочка на ножке), он получает питание от гаметофита. В спорофите образуются споры.

Представители мхов: кукушкин лён, сфагнум.

Сфагнум (белый, торфяной мох). Ризоидов нет, вода впитывается мертвыми водозапасающими клетками белого цвета. Эффективно накапливает воду, вызывает заболачивание леса. Содержит антисептик (карболовую кислоту), поэтому не гниет, превращается в торф

Спорофит папоротников состоит из стебля, листьев и корней. Стебель обычно представляет собой короткое корневище, от которого отходят придаточные корни. Листья папоротников (вайи) произошли путем уплощения ветвей, растут верхушкой, совмещают функции фотосинтеза и спороношения. На нижней их стороне образуются скопления спорангиев (сорусы); внутри каждого спорангия происходит мейоз и образуются гаплоидные споры.

Во влажных условиях споры прорастают в заросток (гаплоидный гаметофит). Это зеленая пластинка, способная к фотосинтезу, прикрепленная к почве одноклеточными ризоидами. Она не имеет кутикулы, поэтому может жить только во влажной среде. На нижней стороне заростка образуются сперматозоиды и яйцеклетки. Из зиготы вырастает спорофит, который сначала развивается за счет заростка, но вскоре переходит на самостоятельное питание, а заросток отмирает.

Папоротниковидные известны с карбона, но, в отличие от появившихся примерно тогда же хвощей и плаунов, папоротники и в настоящее время насчитывают 12 тысяч видов, широко распространены и представлены многими жизненными формами:

• по всему миру растут многолетние травянистые папоротники (щитовник, кочедыжник, орляк)
• в тропиках встречаются плавающие формы, лианы, эпифиты и древовидные папоротники, достигающие до 25 м в высоту.

Гигантские древовидные хвощи и плауны образовали каменноугольные леса. Современные хвощи и плауны – многолетние травянистые растения с хорошо развитым корневищем. Органом спороношения хвощей и плаунов является спороносный колосок, в котором путем мейоза образуются гаплоидные споры. Спора прорастает в заросток – гаметофит, не нем образуются гаметы, при их слиянии образуется зигота, из которой вырастает спорофит.

Хвощ полевой имеет мощное корневище и членистый стебель. Фотосинтез осуществляется главным и боковыми побегами, листья маленькие, буроватые, не фотосинтезируют. У хвоща полевого образуются надземные побеги двух видов: весенние – бурые, спороносные, отмирают после спороношения, и летние – зеленые, вегетативные, отмирают к осени. Заросток хвощей – зеленая многократно ветвящаяся пластинка.

Плаун булавовидный растет в хвойных лесах. Стебель дихотомически ветвится, от него в почву отходят придаточные корни, а наверх – ветви. Стебель и ветви покрыты мелкими чешуевидными зелеными листьями. Заростки плаунов созревают за 10-15 лет, питаются гетеротрофно – либо за счет питательных веществ, запасенных в споре, либо за счет сожительства с почвенными грибами.

Последнее изменение: Среда, 4 мая 2016, 22:32

викторина

1. Что такое спорофит?A. Это спорообразующая фаза растенийB. Фаза в жизненном цикле растений, продуцирующих гаплоидные спорыC. Жизненный цикл эксклюзив для мхов и папоротниковD. Оба а и БE. Ни один из вышеперечисленных

Ответ на вопрос № 1

D верно. Спорофит – это спорообразующая фаза растений, которая производит гаплоидные споры.

2. Какова функция спорофита?A. Это производит гаметы во время процесса митозаB. Он производит гаплоидные споры для бесполого размноженияC. Производит новые растенияD. Это способствует митозу для производства многоклеточный споры

Ответ на вопрос № 2

В верно. Функция спорофита состоит в том, чтобы производить гаплоидные споры для бесполого размножения.

3. Что не является примером спорофита?A. Bryophyte B. протистыC. голосеменныхD. покрытосемянное

Ответ на вопрос № 3

В верно. Спорофит является частью жизненного цикла всех растений, включая некоторые грибы а не из царство протисты.

Определение гаметофита

Гаметофиты являются стадией, которая производит половые клетки в растениях и водоросли что проходит смена поколений, Среди наземных растений эти половые клетки можно обозначать как «сперма» и «яйцеклетка», при этом «мужские» и «женские» половые клетки объединяются, чтобы произвести потомство.

В отличие от животных и других организмов, которые используют половое размножение гаметофиты не продуцируют свои половые клетки через мейоз.

Вместо этого все клетки в гаметофите организм находятся гаплоидный – то есть, имея только одну копию каждого хромосома – и эти гаплоидные организмы производят гаметы через митоз.

Это в отличие от животных и других организмов, которые диплоид – иметь две копии каждой хромосомы – и кто должен сократить количество своих хромосом пополам, прежде чем они смогут создать половые клетки с нужным количеством хромосом для получения здорового диплоидного потомства.

Потомки гаметофитов действительно являются диплоидными растениями, и эти диплоидные растения будут использовать мейоз для размножения. Но, как ни странно, диплоидные потомки гаметофитов называются спорофитами.

Вместо того чтобы использовать мейоз для производства половых клеток, они используют мейоз для получения спор, которые затем подвергаются митозу, чтобы вырасти в совершенно новые гаплоидные организмы, например, гаметофиты!

Это чередование поколений является стратегией выживания, в которой растение или водоросли чередуются между различными репродуктивными методами.

Гаметофит – обычно считающийся первой стадией цикла – размножается половым путем, объединяя репродуктивные клетки двух разных организмов для получения генетически разнообразного потомства.

Это позволяет растению Население смешивать и сопоставлять признаки во время размножения гаметофита, что делает население более устойчивым к болезням и более адаптируемым к изменяющимся условиям окружающей среды.

спорофит С другой стороны, потомство гаметофитов может быстро распространяться и не нуждается в партнерах для размножения.

Это позволяет одному спорофиту основать целую новую популяцию, которая затем может смешивать гены с соседними популяциями в поколении гаметофитов. Споры могут также выживать в течение многих лет в неблагоприятных условиях, в то время как сперматозоиды и яйцеклетки не могут.

Такое чередование поколений позволяет родительскому растению воспользоваться преимуществами полового размножения, такими как генетическая рекомбинация который способствует генетическому разнообразию – и преимущества бесполое размножение такие как скорость и быстрый рост.

Обычные растения, которые используют смену поколений, включают мхи, папоротники и сосны. При странном эволюционном перевороте семенные растения, использующие смену поколений, такие как хвойные и другие сосны, развивают стадию своего полного жизненного цикла гаметофита внутри замкнутого конуса.

Напротив, в некоторых других вид Чередование поколений вполне заметно. Например, среди папоротников спорофит – это знакомое крупное лиственное растение, которое часто можно увидеть на лесных полах.

Гаметофит, с другой стороны, является крошечным сердце -образное растение, которое можно легко принять за совершенно иной вид от поколения спорофитов.

Наземные растения

В наземные растения, анизогамия универсален. Как и у животных, женские и мужские гаметы называются соответственно яйца и сперма. В современных наземных растениях спорофит или гаметофит могут быть редуцированными (гетероморфными).

Мохообразные

В мохообразные (мхи, печеночники, и роголистник), гаметофит — наиболее заметная стадия жизненного цикла. Гаметофит мохообразных более долгоживущий, питательно независимый, а спорофиты, как правило, прикреплены к гаметофитам и зависят от них. Когда спора мха прорастает, она разрастается, образуя клеточную нить (называемую протонема). Зрелый гаметофит мхов развивается в листовые побеги, производящие половые органы (гаметангия), производящие гаметы. Яйца развиваются в архегония и сперма в антеридия.

У некоторых групп мохообразных, например у многих печеночников отряда Маршантиалес, гаметы образуются на специализированных структурах, называемых гаметофоры (или гаметангиофоры).

Сосудистые растения

Все сосудистые растения являются спорофитами с доминированием, и тенденция к меньшему размеру и более зависимым от спорофитов женским гаметофитам очевидна по мере того, как наземные растения развивают размножение семян.Сосудистые растения, такие как папоротники, которые продуцируют только один тип спор, называются гомоспорами. У них есть экзоспорические гаметофиты, то есть гаметофит является свободноживущим и развивается за пределами стенки спор. Экзоспорические гаметофиты могут быть бисексуальными и способны продуцировать и сперматозоиды, и яйцеклетки одновременно. слоевище (однообразный), или специализировались на отдельные мужские и женские организмы (двояковыпуклые).

В гетероспористый сосудистые растения (растения, которые продуцируют как микроспоры, так и мегаспоры), гаметофит развивается эндоспорически (внутри стенки спор). Эти гаметофиты двояковыпуклый, производя либо сперму, либо яйца, но не то и другое одновременно.

Папоротники

В большинстве папоротники, например, в лептоспорангиатный папоротник Дриоптерис, гаметофит — это фотосинтетический свободная жизнь автотрофный организм называется проталлус который производит гаметы и поддерживает спорофит во время его раннего многоклеточного развития. Однако в некоторых группах, особенно в кладе, включающей Ophioglossaceae и Псилотовидные, гаметофиты являются подземными и существуют за счет образования микотрофный отношения с грибами.

Ликофиты

Сохранившийся ликофиты производят два разных типа гаметофитов. В гомоспоровых семьях Lycopodiaceae и Huperziaceae, споры прорастают в бисексуальных свободноживущих, подземных и микотрофный гаметофиты, которые получают питательные вещества в результате симбиоза с грибами. В Изотес и Селагинелла, которые гетероспористыймикроспоры и мегаспоры распространяются из спорангиев либо пассивно, либо путем активного выброса. Микроспоры производят микрогаметофиты, которые производят сперму. Мегаспоры производят уменьшенные мегагаметофиты внутри стенки спор. По достижении зрелости мегаспора раскрывается в шве трилета, позволяя мужским гаметам получить доступ к яйцеклеткам в архегониях внутри. Гаметофиты Изотес кажутся похожими в этом отношении на таковые из вымерших Каменноугольный древовидные ликофиты Лепидодендрон и Лепидостробус.

Семенные растения

В семенные растения (голосеменные и покрытосеменные) бывают эндоспоровыми и гетероспоровыми. Гаметофиты развиваются в многоклеточные организмы, все еще заключенные в стенке спор, а мегаспоры сохраняются в спорангии.

Гаметофитос у животных

У животных эволюционное развитие начинается с яйца или зиготы, которые проходят серию митозов, чтобы произвести диплоидный организм..

По мере своего развития и созревания он образует гаплоидные гаметы на основе определенных диплоидных клеточных линий в результате мейоза. Мейоз называется гаметогенным или гаметическим.

Этот цикл присутствует у всех животных. Хотя чередование поколений не происходит, чередование двух ядерных фаз: гаплоидной (гаметы) и диплоидной (развитие организма путем митоза, начинающегося с яйца или зиготы).

Следовательно, мейоз — это gamética, и считается, что этот цикл наиболее развит в живых организмах..

Виды садовых папоротников

Одним из главных преимуществ большинства садовых видов папоротников — это способность расти в тенистых и влажных местах не теряя декоративности. Их красивые листья (правильнее называть их вайи) сочетаются со многими цветочно-декоративными растениями, создавая для них эффектный фон. Прекрасно смотрятся папоротники в моногруппах, или как одиночные растения — солитеры на газоне.

Большинство папоротников размножаются делением корневищ растений, а некоторые ценные виды — спорами. В природных условиях нашей страны наиболее распространены следующие виды папоротников.

Кочедыжник женский, или Папоротник женский (Athyrium filix-femina).

Самый характерный, известный и узнаваемый из всех видов папоротников. Широко распространен в природе по всей умеренной зоне Северного полушария. Имеет красивые светло-зеленые ажурные листья, которые резко контрастируют с грубыми листьями щитовника мужского. Спороносные органы на нижней стороне листьев прикрыты бахромчатым покрывальцем. На одном месте данный вид может расти до 10 лет; возможен самосев. Достигает высоты до 1-1,2 м. Предпочитает тень и влажные места.

Наиболее известны такие: «Fildiae» — листья стоячие, удлиненные, узкие; «Minutissima» — очень густой и сильно кустящийся папоротник с листьями до 30 см; «Victoria» — длина листьев до 50 см, ширина 10-12 см, дольки листьев расположены крестообразно и образуют правильную решетку. Это один из самых красивых садовых форм кочедыжника женского.

Щитовник мужской, или Папоротник мужской (Dryopteris filix-mas).

Многолетнее споровое растение семейства многоножковых, с толстым корневищем, плотно усаженными остатками черешков листьев прошлых лет. Листья темно-зеленые, кожистые, блестящие. Высота куста до 1,1 м. С нижней стороны пластинки листа щитовника располагаются спороносные органы, защищённые почковидными покрывальцами, словно щитом, за что и получил своё название. Этот вид широко распространен в Европе, Северной Америке, Сибири. Является одним из самых распространённых видов этого рода как в природе, так и в искусственном озеленении.

Имеет следующие садовые формы: Crispa — отличается густо-курчавыми листьями; Furcata — листья неоднократно вильчато делятся, особенно на концах.

Орляк обыкновенный (Pteridium aquilinum)

Многолетний стройный папоротник, достигающий высоты 60 см. В природе вырастает до 1,5 м. Растёт в европейской части России, в Сибири, на Дальнем Востоке, на Урале. У орляка длинное, горизонтальное, сильно разветвлённое корневище. Листья светло-зеленые, плотные, дельтовидные, расположены горизонтально, почти перпендикулярно к черешку. Край сегментов листьев орляка завёрнут, прикрывая спороносные органы на нижней стороне листа. Предпочитает полутенистые места. Может расти на довольно бедных сухих почвах.

Страусник обыкновенный или Страусовое перо (Matteucia struthiopteris)

Папоротник страусник — один из самых эффектных многолетних видов. Он красив, легко размножается отрезками ползучих корневищ, образуя пышные заросли, легок в культуре. Этот вид наиболее часто применяется сегодня в ландшафтном озеленении.

У страусника имеются два типа листьев: стерильные и спороносные. В первом случае растения достигают высоты до 1,5 м, их почти вертикально стоящие листья образуют красивую густую правильную воронку. Листья светло-зеленые, ланцетные двояко-перистые. Страусник хорошо растет как в тени, так же на солнце, почти на любых почвах, но требователен к влажности почвы.

Спороносные (внутри воронки 2-3 более мелких необычных листа (вайи). Данный вид получил своё название за сходство вайи с пером страуса, что означает «страусовый папоротник». Большие стерильные листья страусника осенью отмирают, а спороносные зимуют. Когда весной края спороносных листьев разворачиваются, то освободившиеся споры падают на влажную землю и прорастают. Спороносные листья страусника часто используются аранжировщиками как сухоцвет, при составлении зимних букетов, флористических композиций.

Распространение щитовника мужского

Этот вид папоротника освоил достаточно большие территории и встречается почти повсеместно – от Скандинавии до Средиземноморья, в Северной Америке и даже в Арктике. Широко распространен он и в России. Щитовник мужской предпочитает хвойные и смешанные леса, где высокая влажность и слабое проникновение солнечных лучей.

Больше всего обнаружено зарослей папоротника в местах с преобладанием таких деревьев, как осина, липа, береза, а также в елово-пихтовых лесах. Реже можно встретить это растение в сосняках, т. к. влага там сохраняется очень плохо. В горной местности щитовник произрастает на защищенных от ветра склонах и в расщелинах скал.

Функция гаметофитов

Растения гаметофита продуцируют половые клетки, называемые на сухих растениях «спермой» и «яйцеклеткой», для того чтобы позволить их линии пройти половое размножение.

Существует много известных преимуществ полового размножения, поскольку способность комбинировать генетические признаки двух индивидуумов приводит к различным комбинациям признаков в популяции.

Это разнообразие чрезвычайно полезно для устойчивости к болезням и способности реагировать на изменения окружающей среды.

Для практического примера преимуществ полового размножения, посмотрите не иначе, как ирландский картофельный голод.

В Ирландии во время голода урожай картофеля, который размножался бесполым путем, выращивался много лет и распространялся по островам. Это означало, что все зерновые культуры, питающие ирландцев, были генетически идентичны друг другу, поскольку были получены бесполым путем из крошечной родительской популяции.

Когда новая болезнь поразила ирландский картофель из-за отсутствия генетического обмена или разнообразия, практически весь картофель на острове погиб. Результатом стало одно из худших гуманитарных бедствий в истории, потому что все картофельные культуры, на которые люди рассчитывали в пищу, погибли.

В результате миллионы ирландцев были вынуждены покинуть Ирландию в поисках лучшей жизни, а миллионы погибли.

Отмирание папоротников не будет иметь катастрофических последствий для человеческой популяции, но это будет иметь катастрофические последствия для популяции папоротников – поэтому папоротники и другие растения, практикующие смену поколений, используют гаметофиты для полового размножения и сохранения генетически разнообразных популяций.

Интересно, что гаметофиты или спорофиты являются «доминирующими», зависит от растения. Например, среди папоротников поколение гаметофитов поглощает больше ресурсов жизненного цикла, превращаясь в большое видимое растение, которое мы узнаем.

В отличие от этого, среди хвойных деревьев «доминирует» поколение спорофитов, превращающееся в огромные долгоживущие деревья, в то время как поколение гаметофитов ограничено крошечным организмом, растущим внутри конуса.

Что такое гаметофит и спорофит в биологии

Спорофит – одно из чередующихся поколений, относится к бесполому.

Многоклеточная диплоидная фаза, происходящая в период жизни водорослей и растений.

Бесполое развитие происходит из зиготы, в которой появляются споры. Образование зиготы происходит на половой гаплоидной фазе из женской яйцеклетки, оплодотворенной мужской гаметой.

Гаметофит — гаплоидная или половая фаза в жизненном цикле растений, которая, в свою очередь, развивается из спор и производит половые мужские и женские клетки, или гаметы.

Когда гаметы сливаются вместе или оплодотворяются, снова наступает гаплоидное поколение.

Гаметы бывают двух видов:

1. Мужские гаметы.

   Появляются из мужских гаметангий – антеридий. У споровых и водорослей они называются сперматозоидами, у семенных – спермиями. Отличаются между собой подвижностью, сперматозоиды имеют жгутики, поэтому могут двигаться.

2. Женские гаметы,

   представляющие собой неподвижные яйцеклетки. Образуются в женских гаметангиях, которые носят название – архегонии.

У наземной растительности оплодотворение яйцеклетки происходит в архегонии, после которого появляются споры. Жизненный цикл продолжает свое чередование.

Чередование поколений особо выражено у споровых растений. У папоротников, плаунов, хвощей гаметофит находится раздельно от спорофита, но преобладает гаплоидность.

Гаметофит выражен недолговечным маленьким ростком, на котором затем вырастает спорофит. У мхов нет разделения между фазами, коробочка со спорами развивается на гаметофите.

Цветковые или покрытосеменные растения для размножения используют опыление, когда мужские гаметы в тычинках переносятся к женским в пестиках. У голосеменных растений семена находятся в открытом виде – шишках, и оплодотворение происходит, как и у покрытосеменных.

Однако семя голосеменных развивается из семязачатка, который открыт на семенной чешуе, у покрытосеменных оно находится внутри плода.

Схема жизненного цикла высших растений проста: постоянное чередование полового (гаплоидного) с бесполым (диплоидным) поколением.

Продолжительность жизненного цикла

Ранней весной ветер разносит пыльцевые зерна открывшихся микростробил. После попадания пыльцы на семязачаток, шишка закрывается, чешуйки плотно склеиваются смолой. Оплодотворение происходит через год после образования гамет, которые созревают в шишках до того времени, когда зигота (оплодотворенная яйцеклетка) разовьется в зародыш, а семязачаток — в семя.

Яйцеклетка не покидает спорангия на протяжении обеих фаз. Гаметофит развивается внутри стробилы. Зародыш имеет зачаточные побег и корень, вокруг него накапливаются питательные вещества и оболочка.

Через три года мегастробила становится коричневой, раскрывает чешуйки и дает возможность созревшим семенам покинуть свое убежище. Попав в благоприятную почву, они дадут начало новому спорофиту.

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.