Размножение растений

Насінні рослини ділять на голонасінні і покритонасінні. Відмінність покритонасінних від голонасінних полягає в тому, що у покритонасінних рослин насіння розташоване в зав'язі, а у голонасінних — сім'ябруньки, що пізніше трансформуються в насіння, не мають ізольованого вмістища, а покриті тонкими лусочками і прикріплені до стержня.

 

2.2.1 Розмноження голонасінних рослин

Відділ голонасінних рослин включає 4 класи: хвойні, гінкгові, гнетові, саговники. До голонасінних відносяться близько 800 сучасного вигляду. Переважаюча більшість видів цього відділу (більше 500) складають клас хвойних рослин.

Будова насіння голонасінних схожа. У цих рослин сім'ябруньки, що складаються з мегаспорангія і захисної оболонки, розташовані відкрито на внутрішній стороні лусковидного листя. У хвойних таке листя з прилеглими сім'ябруньками схоже на спіраль і формує шишку.

Для голонасінних, як і для інших вищих рослин, характерне закономірне чергування поколінь в циклі розвитку — безстатевого (спорофіт) і статевого (гематофіт). Спорофіт у голонасінних — ця доросла багаторічна деревна або чагарникова рослина. Гаметофіт же розвивається на спорофіті. Гаметофіти формуються в шишках і надійно захищені від дії зовнішніх умов спеціальними утвореннями.

З верхівкової бруньки розвиваються пагони, на їх вершині розташовані маленькі (не більше 5 мм завдовжки) червоні шишечки. Кожна шишечка складається з осі, до якої прикріплені луски. У основі кожної луски лежать два сім'язачатки (сім'ябруньки). Сім'язачатки — особливі утворення, з яких розвивається насіння. Сім'язачатком є спорангій, оточений покривами. Покриви на вершині сім'язачатку не змикаються і утворюють пилковхід. В спорангії формується одна мегаспора, яка збільшується в розмірах і проростає в жіночий гематофіт. На ньому формується два архегонія з яйцеклітинами — жіночими гаметами. Жіночий гематофіт ніколи не покидає меж спорангія. Шишки, в яких формуються сім'язачатки, називають жіночими.

Малюнок 4. Цикл розмноження голонасінних.

 

В основі молодих пагонів формуються чоловічі шишки. Вони дрібні, жовті, зібрані в колоски — в групи чоловічих шишок. Кожна шишка складається з осі і луски. З нижнього боку луски є по два спорангії, де утворюється безліч мікроспор. Кожна мікроспора покривається щільною оболонкою, і її вміст ділиться. В результаті формуються пилкові зерна з повітряними мішками, які заповнені повітрям і легко переносяться вітром. Перенесення пилку з чоловічих шишок на жіночі називається запиленням. Пилкові зерна є чоловічим гематофітом, який складається з чотирьох клітин. Згодом тут утворюються чоловічі статеві клітини — спермії. На відміну від гамет папоротей (сперматозоїдів) спермії голонасінних нерухомі (не мають джгутиків).

Після запилення луски жіночих шишок змикаються і шишки опускаються вершиною вниз. Це оберігає їх від попадання води між лусками і їх загнивання. Проте до цього часу сім'язачатки ще не готові до запліднення. Тільки через рік відбувається запліднення. Пилкові зерна проростають через пилковхід. Одна з клітин пилкового зерна утворює пилкову трубку, яка проникає всередину сім'язачатку. По пилковій трубці опускаються два спермії, утворені в пилковому зерні напередодні. Один із сперміїв зливається з яйцеклітиною; інший спермій гине. Так відбувається запліднення і утворюється зигота. В результаті ділення зиготи утворюється зародок насіння — зачаток нової рослини.

2.2.2. Розмноження покритонасінних рослин

Квіткові, або покритонасінні, рослини — це найбільший відділ рослинного світу, що налічує більше 250 000 видів. Покритонасінні перевершують за чисельністю усі інші групи вищих рослин. Ростуть вони в найрізноманітніших умовах усіх кліматичних зон. В результаті пристосування до різних умов існування вони набули величезного різноманіття за величиною, зовнішньою і внутрішньою будовою, тривалістю життя.

Органом статевого розмноження покритонасінних рослин є квітка. Квітка — видозмінений, укорочений, нерозгалужений пагін, призначений для утворення спор і гамет та статевого процесу, що завершується утворенням насіння і плоду.

У квітки розрізняють квітконіжку, квітколоже, оцвітину, тичинки і маточки. У деяких квіток окремі частини можуть бути відсутніми.

Квітки більшості видів рослин мають і тичинки, і маточки. Такі квітки називають двостатевими (вишня, горох). Квітки, які мають тільки маточки, називають маточковими (жіночими). Квітки, які мають тільки тичинки, називають тичинковими (чоловічими). Залежно від розподілу одностатевих квіток на рослинах розрізняють: однодомні рослини — рослини, у яких на одних і тих же екземплярах розташовуються і жіночі, і чоловічі квітки (огірок, кукурудза, дуб); дводомні рослини — рослини, у яких на одних екземплярах розташовуються жіночі, а на інших — чоловічі квітки (кропива дводомна, коноплі, обліпиха); багатодомні рослини — рослини, у яких на одних і тих же екземплярах зустрічаються як двостатеві, так і одностатеві квітки в різних кількісних співвідношеннях (гречка, деякі види ясена, клена).

Малюнок 5. Будова квітки

 

Сукупність тичинок однієї квітки називається андроцей. Кількість тичинок в квітці — від однієї (орхідні) до декількох сотень (деякі кактуси). У більшості рослин тичинка складається з тичинкової нитки і пильовика. Тичинкова нитка — нижня, як правило, звужена стерильна частина тичинки. Нижній кінець тичинкової нитки відходить від квітколожа, а верхній кінець несе пильовик. Пильовик — верхня розширена фертильна частина тичинки. Пильовик складається з двох половинок, сполучених зв'язником. Кожна половинка має два пилкові гнізда (мікроспорангія), в яких відбувається утворення мікроспор, а згодом пилку. Зв'язник є продовженням тичинкової нитки, через нього в пильовик поступають поживні речовини.

Мікрогаметогенез — процес утворення чоловічих статевих клітин (сперміїв), відбувається в пилковому зерні, яке є чоловічим гематофітом покритонасінних рослин. Кожне пилкове зерно містить дві гаплоїдні клітини: вегетативну і генеративну. З генеративної (спермагенної) далі утворюються два спермії. З вегетативної (сифоногенної) згодом утворюється пилкова трубка.

Сукупність маточок однієї квітки — гінецей. Зазвичай в маточці виділяють три частини: зав'язь, стовпчик і рильце. Зав'язь — замкнута нижня порожниста частина маточки, що несе і захищає сім'язачатки. У зав'язі може розташовуватися від одного (пшениця, вишня) до декількох тисяч (мак) сім'язачатків. Стінки зав'язі виконують функцію захисту сім'язачатків від несприятливих чинників середовища (висихання, коливання температур, поїдання комахами і так далі). Усередині зав'язі відбувається мегаспорогенез і мегагаметогенез. Стовпчик — середня подовжена стерильна частина маточки, що відходить зазвичай від верхівки зав'язі, сполучає зав'язь і рильце. Рильце — верхня розширена частина маточки, призначено для сприйняття пилку. Рильце може бути різноманітної форми (дволопатеве, зірчасте, пір'ясте і так далі) і розміру залежно від особливостей запилення. За відсутності стовпчика рильце називають сидячим.

Сім'язачаток складається з нуцеллуса (ядра) — центральної частини, що є мегаспорангієм, двох покривів, які при зімкненні утворюють вузький канал — пилковхід, через який пилкова трубка проникає до зародкового мішка. За допомогою сім'яніжки сім'язачаток прикріпляється до плаценти.

У сім'язачатку відбуваються мегаспорогенез, мегагаметогенез і процес запліднення. Після запліднення (рідше без нього) з сім'язачатку формується насіння.

Процес формування мегаспор називається мегаспорогенезом. Він відбувається в нуцеллусі сім'язачатку. Після заставляння сім'язачатку і формування нуцеллуса в області пилковходу починає розростатися одна спорогенна клітина — мегаспороцит, або материнська клітина мегаспор. Материнська клітина мегаспор має диплоїдний набір хромосом. У більшості покритонасінних з неї шляхом мейозу утворюються чотири гаплоиїні мегаспори. З них лише одна дає початок жіночому гематофіту — зародковому мішку. Інші мегаспори відмирають.

Процесу запліднення передує запилення — перенесення пилку від пилкових мішків тичинок до рилець маточок. Потрапивши на рильці маточки, під впливом речовин, що виділяються маточкою, пилок починає проростати: утворюється пилкова трубка, що впроваджується в тканину рильця. Кінчик пилкової трубки виділяє речовини, що розм'якшують тканину рильця і стовпчика. В процесі формування пилкової трубки бере участь сифоногенна клітина. У міру зростання пилкової трубки в неї переходить спермагенна клітина, яка ділиться митозом з утворенням двох сперміїв (у деяких рослин спермагенна клітина дає початок двом сперміям ще до проростання пилку). Пилкова трубка просувається по стовпчику маточки і вростає в зародковий мішок, як правило, через пилковхід. Після проникнення в зародковий мішок кінчик пилкової трубки розривається, і спермії потрапляють всередину. Один із сперміїв зливається з яйцеклітиною, утворюючи диплоїдну зиготу. Другий спермій зливається з центральною клітиною зародкового мішка утворюючи триплоїдну клітину, з якої далі формується ендосперм насіння, що забезпечує живлення зародка. Синергіди і антиподи дегенерують. Вищеописаний процес має назву подвійного запліднення.

Після подвійного запліднення з яйцеклітини формується зародок насіння, з центрального ядра зародкового мішка — ендосперм, з усього сім'язачатку — насіння, а із стінок зав'язі — околоплідник. В цілому із зав'язі маточки формується плід з насінням. [5] [6]

Малюнок 6. Цикл розмноження квіткових рослин

 

Відділ покритонасінні за будовою насіння, квітки та органів рослини підрозділяється на 2 класи - дводольні та однодольні. Основні відмінності між ними показані в додатку Д. [7]

 

 Висновки

 

Таким чином, розглянувши основні типи та закономірності розмноження рослин, можемо зробити наступні висновки.

Існує два способи розмноження рослин: статевий та безстатевий. При статевому розмноженні новий організм є результатом з’єднання двох гамет. Безстатеве розмноження – це появлення нового організму з органів або їх частин.

Безстатеве розмноження може бути здійснено вегетативним способом або спорами. Статеве розмноження здійснюється з утворенням насіння.

Нижчі рослини розмножуються найчастіше безстатево. Розвиток вищих рослин поєднує поетапне безстатеве і статеве розмноження. Насінні рослини розмножуються статево. Їх розділяють на голонасінні та покритонасінні. Вони розрізняються типами статевих органів та процесом запліднення.

При безстатевому розмноженні дочірній організм є генетичною копією материнського, при статевому відбувається утворення деякого нового організму з новими якостями, привнесеними іншою клітиною.

 

Перелік посилань

 

1 «Біологічний енциклопедичний словар.» Під ред. М. С. Гилярова; М.: Рад. Енциклопедія, 1986.

2 «Словар ботанічних термінів» Під ред. І.А. Дудки; К.: Наукова Думка, 1984.

3 «Біологічний енциклопедичний словар.» Під ред. М. С. Гилярова; М.: Рад. Енциклопедія, 1986.

4 «Велика радянська енциклопедія в 30 т.» М.: Рад. Енциклопедія, 1969-1978.

5 «Морфологія і анатомія рослин» Під ред. Т.І. Серебрякової; М.: Академкнига, 1978.

6 «Життя рослин» Т. 1-6. М.: Просвіта, 1974-1982.

7 «Курс систематики вищих рослин» Б. М Козо-Полянський; В., 1965.

 

Додаток А

Вегетативне розмноження рослин

1 – кореневищами; 2 - кореневими паростками; 3 – вусами; 4 – столонами; 5 – живородне; 6 – бульбами; 7 - цибулинами.

 

 

Додаток Б

Спорангії папороті

Частина листа папороті з  дозріваючими спорангіями:

Спорангії зі спорами:

 

Додаток В

Шишки модрини сибірської

Жіноча (зліва) та чоловіча (справа) шишка:

Запліднена шишка:

 

Додаток Г

Квітки та плоди деяких квіткових рослин

Яблуня домашня:

Томат їстівний:

Дуб англійський:

Додаток Д

Таблиця 1. Відмінності між  однодольними та дводольними рослинами.

Дводольні	Однодольні
Зародки з двома сім'ядолями, що проростають зазвичай на поверхні грунту.	Зародок з однією сім'ядолею, що у більшості випадків проростає в грунті.
Листя з пір'ястим, рідше – з пальчастим жилкуванням. Черешок зазвичай ясно виражений. Листових слідів зазвичай 1-3.	Листя зазвичай з паралельним  жилкуванням. Лист не розділений на черешок та пластинку. Листових слідів багато.
Провідна система зазвичай з одного кільця провідних пучків, як правило, з камбієм. У флоемі зазвичай є паренхіма. Кора і серцевина зазвичай добре диференційовані.	Провідна система зазвичай з 2-3 (іноді більше) кілець провідних пучків. У флоемі немає паренхіми. Чіткої диференціації кори та серцевини немає.
Первинний корінець зазвичай розвивається в головний корінь, від якого відходять дрібніші бічні корені. Чехлик і епідерма зазвичай мають загальне походження в онтогенезі.	Первинний корінець рано відмирає, замінюючись системою додаткових коренів. Чехлик і епідерма мають в онтогенезі різне походження.
Деревні або трав'янисті рослини, іноді вторинні деревовидні форми (наприклад, саксаул).	Трави, іноді вторинні деревовидні рослини (наприклад, пальми).
Квітки п’ятичленні, рідше чотиричленні і лише у деяких примітивних груп тричленні.	Квітки тричленні, рідше чотири- або двочленні, ніколи не бувають п’ятичленними.