Nepohlavné rozmnožovanie kvitnúcich rastlín. Ako sa rastliny rozmnožujú. Rozmnožovanie spórami

Rozmnožovanie rastlín- súbor procesov vedúcich k zvýšeniu počtu jedincov určitého druhu; rastliny majú asexuálne, sexuálne a vegetatívny(asexuálne a sexuálne rozmnožovanie sú spojené do konceptu generatívnej reprodukcie). Predmetom je štúdium rôznych aspektov reprodukcie reprodukčná biológia.

Nepohlavné rozmnožovanie sa od vegetatívneho rozmnožovania líši tým, že pri vegetatívnom rozmnožovaní vzniká dcérsky jedinec, geneticky identický s materským ( klonovať), nevyhnutne prijíma fragment materského organizmu, pretože je z neho vytvorený; Pri asexuálnom rozmnožovaní sa to nestane.

Generatívna reprodukcia je založená na striedaní dvoch jadrových fáz – haploidnej a diploidnej. Toto striedanie je spôsobené dvoma alternatívnymi procesmi - oplodnením a redukčným delením (meiózou). V rastlinách je haploidná fáza, ktorá produkuje haploidné gaméty, tzv gametofyt a diploidná fáza, ktorá tvorí haploidné spóry, z ktorých sa vyvíjajú gametofyty, - sporofyt. Sporofyt a gametofyt sa môžu navzájom morfologicky líšiť ( heteromorfný životný cyklus) a mať rovnakú štruktúru ( izomorfný životný cyklus).

Rozdiel medzi sexuálnou reprodukciou a sexuálnou reprodukciou je v tom, že v prvom prípade sa na gametofyte vytvorí jedno embryo sporofytu av druhom prípade niekoľko. Väčšina rastlín sa rozmnožuje sexuálne

nepohlavné rozmnožovanie rastliny sa vykonávajú haploidnými spórami - aplanomeiospóry. Vytvárajú sa v špeciálnych telesách - sporangia. V riasach sú vo väčšine prípadov sporangiá jednobunkové (len u niektorých rias sú sporangiá mnohobunkové, ale nerozlišujú sa na tkanivá).

Vo vyšších rastlinách sú sporangiá mnohobunkové, ich bunky sú diferencované. Plodné bunky sú archespórium- sporogénne tkanivo, vonkajšie sterilné bunky tvoria ochrannú stenu. Výstelková vrstva je tvorená vonkajšími bunkami archespória - tapetum, ktorý sa rozširuje do formy periplasmodium. Živiny v ňom obsiahnuté sa spotrebúvajú na tvorbu spór.

Bunky archesporia, ktoré sa delia mitózou, dávajú vznik sporocyty, ktoré meiózou vytvárajú tetrády spór.

Spóry sú pokryté dvoj- alebo trojvrstvovou membránou - sporoderm. Spóry sú ľahké, bohaté na cytoplazmu, majú veľké jadro, proplastidy; náhradné látky sú často zastúpené tukami.

Spóry sa vyvinú na gametofyty. Kedy izosporózne Všetky spóry v rastlinách majú rovnakú veľkosť. Tento jav bol pomenovaný izospóry. o heterosporia vznikajú spóry rôznych veľkostí. Z väčších spór (megaspóry) vznikajú samičie gametofyty a z menších (mikrospóry) samčie; takéto rastliny sa nazývajú heterosporózne.

sexuálny proces v rastlinnom svete je mimoriadne rôznorodý a často veľmi zložitý, ale v podstate sa scvrkáva na splynutie dvoch zárodočných buniek (gamét) – samčej a samičej.

Gaméty sa vyskytujú v určitých bunkách alebo orgánoch rastlín. V niektorých prípadoch sú gaméty rovnakej veľkosti a tvaru a obe sú pohyblivé v dôsledku prítomnosti bičíkov (izogamia); niekedy sa od seba trochu líšia veľkosťou (heterogamia). Ale častejšie - pri takzvanej oogamii - sa veľkosti gamét výrazne líšia: mužská gaméta, nazývaná spermie, je malá, pohyblivá a samica - vajíčko - je nehybná a veľká. Proces fúzie gamét sa nazýva oplodnenie. Gaméty majú vo svojom jadre jednu sadu chromozómov a v bunke vytvorenej po splynutí gamét, ktorá sa nazýva zygota, sa počet chromozómov zdvojnásobí. Zygota vyklíči a dá vznik novej rastline.

Pohlavný proces sa u rastlín uskutočňuje v určitom čase a v určitom štádiu svojho vývoja, počas ktorého sa rastlina môže rozmnožovať aj nepohlavne (s tvorbou spór) a vegetatívne.

Sexuálne rozmnožovanie vzniklo vo svete rastlín v procese evolúcie. Baktérie a modrozelené riasy ho ešte nemajú. Vo väčšine rias a húb, ako aj vo všetkých vyšších suchozemských rastlinách, je pohlavný proces jasne vyjadrený.

Pohlavné rozmnožovanie je pre organizmus veľmi dôležité v tom, že fúziou otcovských a materských buniek vzniká nový organizmus. Má väčšiu variabilitu, lepšie prispôsobenú podmienkam prostredia.

Najjednoduchší proces sexuálneho rozmnožovania možno pozorovať u jednobunkových rias, napríklad u chlamydomonas.

Význam asexuálneho: v prvom rade - rýchlosť: asexuálne rozmnožovanie vyžaduje podstatne menej energie, čo znamená, že dáva viac príležitostí, zhruba povedané, na 1 J vynaloženej energie. Dôsledkom tohto prvého je väčšia šanca na rozšírenie za predpokladu, že genotyp nepohlavne sa rozmnožujúcej rastliny je dostatočne optimálny pre miestne podmienky. V tomto prípade potomkovia rastliny robia druh expanzie. Nakoniec zachovanie genotypu: pohlavné rozmnožovanie je odrazovým mostíkom pre možnosť speciácie a nepohlavné rozmnožovanie je druh konzervácie existujúceho genotypu.

Sexuálny význam: Pri pohlavnom rozmnožovaní sa v porovnaní s vegetatívnym rozmnožovaním dosahuje: 1) vyššia miera rozmnožovania, t.j. oveľa väčší počet základov nových jedincov; 2) možnosť osídlenia na oveľa väčšie vzdialenosti a následne osídlenia väčšieho územia; 3) prenos semien do iných podmienok, čo umožňuje rôzne zmeny pod vplyvom nových podmienok a následne poskytuje nový materiál pre prirodzený výber. Ešte dôležitejšie je, že počas vegetatívneho (alebo nepohlavného) rozmnožovania nová rastlina úplne zdedí všetky vlastnosti materskej rastliny, vrátane stareckých zmien súvisiacich s vekom, ktoré sa u väčšiny vyskytujú skôr alebo neskôr; okrem toho nezískava žiadne nové vlastnosti a je schopná žiť len v rovnakých hraniciach vonkajších podmienok ako materská rastlina.

Pri pohlavnom rozmnožovaní dochádza k úplnej obnove, život začína v plnom zmysle od začiatku a všetky vekové zmeny rodičov sa neprenášajú na potomstvo. Navyše, a to je veľmi dôležité, sa pri pohlavnom rozmnožovaní kombinujú viac-menej odlišné otcovské a materské dedičné sklony, potomstvo je rozmanitejšie, s novými kombináciami otcovských a materských vlastností a niekedy aj s úplne novými charaktermi. Takto geneticky heterogénnejšie potomstvo má širšiu amplitúdu adaptability na vonkajšie podmienky, niektorí jeho zástupcovia sa znesú v podmienkach, kde by ich rodičia zomreli a celý druh (komplex foriem, ktoré sú si najbližšie) bude odolnejší v boj o existenciu. Takéto pohlavne sa rozmnožujúce druhy sa ukázali ako víťazné v boji o život.

Ako všetky živé organizmy, aj rastliny sa rozmnožujú. Existujú tri spôsoby rozmnožovania rastlín - vegetatívny, asexuálny a sexuálne. Pri vegetatívnej metóde vzniká nový jedinec z časti vegetatívnych orgánov rastlín, to znamená z listu, stonky alebo koreňa. Niekedy vzniká nový jedinec aj z jedinej bunky toho či onoho vegetatívneho orgánu rastliny. Pri nepohlavnom rozmnožovaní vznikajú v rastlinách špeciálne bunky (spóry), z ktorých vyrastajú nové samostatne žijúce jedince podobné matke. Tento spôsob rozmnožovania je charakteristický pre niektoré riasy (obr. 1) a huby (pozri čl. „Huby“). Pohlavné rozmnožovanie sa zásadne líši od vegetatívneho a nepohlavného rozmnožovania. Sexuálny proces v rastlinnom svete je mimoriadne rôznorodý a často veľmi zložitý, ale v podstate sa scvrkáva na splynutie dvoch pohlavných buniek – gaméta, muž a žena.

Ryža. 1. Nepohlavné rozmnožovanie chlamydomonas: 1 - chlamydomonas; 2-tvorba zoospór; 3 - dochádzanie zoospór.

Gaméty sa vyskytujú v určitých bunkách alebo orgánoch rastlín. V niektorých prípadoch sú gaméty rovnakej veľkosti a tvaru, obe majú bičíky, a preto sú mobilné. Toto je izogamia(obr. 3). Niekedy sa od seba mierne líšia veľkosťou. Toto je heterogamie(obr. 2). Ale častejšie – s tzv oogamia - veľkosti gamét sú výrazne odlišné: mužská gaméta, tzv spermie, malé, mobilné a ženské - vajíčko - nehybné a veľké (obr. 4). Proces fúzie gamét je tzv oplodnenie. Gaméty majú vo svojom jadre jednu sadu chromozómov a v bunke vzniknutej po splynutí gamét, tzv. zygota, počet chromozómov sa zdvojnásobí (pozri článok "Bunka"). Zygota vyklíči a dá vzniknúť novému jedincovi.

ryža. 2. Heterogamia pri chlamydomonas. Obe gaméty sú pohyblivé, ale líšia sa veľkosťou.

Sexuálny proces sa v rastline uskutočňuje v určitom čase a v určitom štádiu vývoja. Počas svojho vývoja sa rastlina môže rozmnožovať aj nepohlavne (s tvorbou spór) a vegetatívne.

Ryža. 3. Izogamia u chlamydomonas: 1 - tvorba gamét; 2 - gaméty; 3 - fúzia gamét; 4 - zygota (sú viditeľné bičíky); 5 - zygota s vypustenými bičíkmi; 6,7,8 - klíčenie zygoty a vytvorenie štyroch nových jedincov chlamydomonas.

Sexuálne rozmnožovanie vzniklo vo svete rastlín v procese evolúcie. Modrozelené riasy ho zatiaľ nemajú. Rozmnožujú sa len vegetatívne, rozdelením bunky na dve. Vo väčšine rias a húb, ako aj vo všetkých vyšších suchozemských rastlinách, je pohlavný proces jasne vyjadrený. Pohlavné rozmnožovanie je pre organizmus veľmi dôležité, keďže fúziou otcovských a materských buniek vzniká nový organizmus, ktorý má väčšiu variabilitu a je lepšie prispôsobený podmienkam prostredia.

Proces sexuálneho rozmnožovania je najjednoduchší v jednobunkových riasach, napríklad v chlamydomonas. Chlamydomonas sa rozmnožuje asexuálne aj sexuálne. Pri nepohlavnom rozmnožovaní chlamydomonas stráca bičíky a delí sa na 2, 4 (zriedka 8) buniek spór. Každý z nich je vybavený dvoma bičíkmi. Toto je zoospóry. Po deštrukcii bunkovej membrány, vo vnútri ktorej vznikli, sa zoospóry rozptýlia a dorastú do veľkosti materskej bunky (obr. 1).

Ryža. 4 Oogamia u chlamydomonas: 1 - nepohyblivé vajíčko, a - spermia; 2 - oplodnenie (fúzia spermie s vajíčkom); 3 - zygota, pokrytá hustou škrupinou.

Pri pohlavnom rozmnožovaní (obr. 3) dochádza k rozdeleniu obsahu bunky chlamydomonas a vzniku veľkého počtu gamét (32 alebo aj 64). Potom sa obal materskej bunky prerazí a gaméty, ktoré majú po dvoch bičíkoch, vstúpia do vody, plávajú, spoja sa do párov so svojimi výronkami, kde sa bičíky nachádzajú, a nakoniec sa navzájom úplne spoja. U väčšiny Chlamydomonas je ťažké rozlíšiť, ktoré gaméty sú mužské a ktoré ženské. Sú rovnakého tvaru a rovnako mobilné. Existujú však niektoré typy chlamydomonas, ktoré tvoria nepohyblivé veľké ženské gaméty (vajíčka), zatiaľ čo iné produkujú malé mobilné samčie pohlavné bunky (spermie). Po splynutí gamét bičík zanikne, vznikne zygota, ktorá sa ihneď prekryje membránou (obr. 4).

Po určitom čase zygota vyklíči. Prvým delením jej jadra je redukcia – špeciálne delenie jadra, pri ktorom sa počet chromozómov v bunke zníži na polovicu (pozri čl. „Bunka“). V dôsledku druhého delenia každého z jadier sa vytvoria 4 bunky s jednou sadou chromozómov v jadrách. Škrupina zygoty praskne a nové bunky vstupujú do vody a plávajú pomocou dvoch bičíkov. Po dosiahnutí veľkosti materskej bunky sa môžu opäť rozmnožovať nepohlavne a sexuálne.

Obdobie od objavenia sa gaméty po vytvorenie nových gamét sa nazýva vývojový cyklus rastlín. V niektorých mnohobunkových riasach sú obe pohlavné bunky nepohyblivé. Takže v spirogyre počas sexuálneho procesu obsah jednej bunky preteká do druhej, kde sa ich cytoplazma a jadrá spájajú a vzniká zygota. U iných mnohobunkových rias je proces sexuálneho rozmnožovania zložitejší.

Tento proces je v suchozemských rastlinách veľmi rôznorodý. V machoch, paprade, nahosemenných, ako sú ihličnany, ako aj v kvitnúcich rastlinách sa vyskytuje rôznymi spôsobmi. V súvislosti s výstupom z vody na pevninu sa machy, paprade, prasličky, palice a semenné rastliny značne skomplikovali nielen v štruktúre, ale aj v procese rozmnožovania. Rovnako ako mnohé riasy majú pravidelné striedanie asexuálnych a sexuálnych generácií. Zygota klíči bez redukčného delenia a jedinec, ktorý sa z nej vyvíja, má dvojitú sadu chromozómov.

Ryža. 5. Vývoj machov: 1 - dospelá rastlina; 2 - klíčenie spór (2 fázy); 3 - predpestovanie s mladými rastlinami machu; 4 - samčia rastlina s anterídiami; 5 - anteridium; 6 - spermie; 7 - archegónium, pripravené na oplodnenie; 8 - oplodnené archegónium; 9 - prvé štádiá vývoja sporogónu; 10 - mladý sporogon prenikol nôžkou do hornej časti stonky; 11 - zrelá schránka s bunkami (a), z ktorej sa následne tvoria spóry; 12 - príprava buniek na redukčné delenie; 13 - haploidné spóry.

Ide o asexuálnu generáciu, keďže na takejto rastline sa tvoria spóry. Počas ich tvorby dochádza k redukčnému deleniu, v dôsledku čoho spóra dostáva jednu sadu chromozómov. Z klíčiacej spóry vzniká pohlavné pokolenie – organizmus tvoriaci zárodočné bunky – gaméty. Všetky bunky tohto jedinca nesú jednu sadu chromozómov. Zygota vytvorená v dôsledku oplodnenia gamét znova klíči a dáva asexuálnu generáciu (s dvojitou sadou chromozómov). Vo vývojovom cykle rastliny môže prevládať pohlavná (machy) alebo nepohlavná (iné vyššie rastliny) generácia.

Zvážte vývojový cyklus mach kukučka ľan(obr. 5). Stonky tohto machu sú malé, silné, s početnými malými, úzkymi, tuhými listami. V hornej časti niektorých z týchto stoniek sa vyvíjajú krabice, ktoré sedia na predĺženej stonke a sú pokryté čiapočkou, ako je kapucňa. (1). Krabica na nohe sa nazýva sporogon. V samotnej krabici, pokrytej vekom, sa vytvorí množstvo spór. Sú malé ako prach. Keď sú vytvorené, dochádza k redukcii delenia a spór

získať jednu sadu chromozómov (haploidné spóry). Po ich dozretí sa uzáver zhodí, veko škatuľky sa odrazí a spóry sa vysypú. Spóry padajú na pôdu a klíčia vo vlhkom počasí (2). Vytvára sa zelené rozvetvené mnohobunkové vlákno, ktoré sa plazí po vlhkom povrchu pôdy a bezfarebné vlákna ponorené do pôdy absorbujú pôdne roztoky. Zelená niť sa nazýva predrast (3). Na predraste sa tvoria púčiky. Z púčikov sa vyvinú nové stonky ľanu kukučieho.

Na vrcholoch niektorých stoniek sa objavujú mnohobunkové malé džbánkové výrastky, sediace na malej stopke. Toto sú ženské reprodukčné orgány archegónium. Do ich spodnej rozšírenej časti je umiestnené jedno nepohyblivé vajíčko. Na vrcholoch iných stoniek machu rastú mnohobunkové, ale jednostenné predĺžené vaky - anteridia (4, 5). V ich vnútri sa tvoria početné malé samčie gaméty - spermie. (6). Počas dažďa alebo silnej rosy vaky navrchu praskajú a v slizničnej hmote z nich vyčnieva veľa spermií, vybavených dvoma bičíkmi, pomocou ktorých sa presúvajú na vrchol tých stoniek kukučky, kde sa nachádzajú archegóniá. . Po preniknutí cez hrdlo archegónia dovnútra sa spermie zlúčia s vajíčkom (7, 8). V dôsledku toho sa vytvorí zygota, ktorá bez chromozómovej redukcie vyklíči tu, na vrchole stonky kukučky a vytvorí nepohlavnú generáciu - sporogon, pozostávajúcu zo schránky a nohy. Sporogónová noha preniká do tkanív stonky a vysáva z nej živiny. (9, 10), V sporogonovom boxe sa tvoria spóry (11, 12, 13). Toto je vývojový cyklus machov. Dominuje v nich pohlavné pokolenie (samotná machovka).

Ryža. 7. Papraď: 1 - vzhľad paprade (nepohlavná generácia); 2 - plátok listu zo spodnej strany (sori oblečené v závoji sú viditeľné); 3 - rez sorus, a - sporangia, b - závoj; 4 - samostatná výtrusnica, z ktorej sa vysypú výtrusy.

Teraz zvážte vývojový cyklus papraď, rozmiestnené na tienistých miestach v listnatých lesoch (obr. 6, 7). Z vrcholu jej podzemného podzemku každoročne vyrastie zväzok perovitých listov. (1). Na spodnom povrchu listov pozdĺž stredného rebra je ľahké si všimnúť zväzky sporangií - takzvané sori, pokryté závojom, ktorý v priereze pripomína otvorený dáždnik. (2, 3). Bikonvexné sporangium má vzhľad šošovice a nachádza sa na stopke. Vo vnútri sporangia je množstvo malých spór, ktoré sú výsledkom redukčného delenia.

Ryža. 8. Pohlavné rozmnožovanie paprade: 1 - rast, a - archegónia, b - anteridia, c - rizoidy; 2 - spermie vychádzajú zo zrelého anteridia; 3 - archegónia, pripravená na oplodnenie; 4 - výhonok s mladou sporozónou, a - prvý list, b - chrbtica.

V suchom počasí, keď sú už výtrusy zrelé, sa výtrusnica otvára (4). Spóry, ktoré sa vysypú z ostrého zatlačenia, sa rozptýlia a padajú na povrch pôdy. V priaznivých podmienkach - teplo a vlhko, výtrus vyklíči a vytvorí veľmi malú (2-5 mm v priemere) tenkú zelenú platničku v tvare srdca - výrastok (obr. 8). Svojím spodným povrchom je porast pevne pritlačený k zemi v dôsledku rizoidov, ktoré absorbujú roztoky minerálnych solí z pôdy. Rast papradie je obojpohlavný: na jej spodnom povrchu sú ženské (archegónia) a mužské (anterídia) pohlavné orgány. Premnožením je pohlavné pokolenie paprade. Počas dažďa alebo silnej rosy vychádzajú polybičíkovité spermie z anterídia do vody a smerujú k archegóniu. Prebieha tam oplodnenie, po ktorom sa získa zygota - bunka s dvojitou sadou chromozómov. Tu, na klíčku, vyklíči a vytvorí sa zárodok. Rastie stále viac a tvorí všetky časti dospelej rastliny: stonku, list, korene. Potom sa na spodnom povrchu listu dospelej rastliny znovu objavia sori so sporangiou.

Ryža. 9. Samčie a samičie šišky: 1 - kolekcia samčích šišiek; 2 - mladá ženská šiška na vrchole výhonku; 3 - minuloročný ženský kužeľ; 4 - váhy mužského kužeľa (pohľad zboku a zdola); 5 - šupiny ženského kužeľa (pohľad zvonku a zvnútra); 6 - mierka zrelej samičej šišky s dvoma okrídlenými semenami, krídlo a semeno sú zobrazené oddelene; 7 - pozdĺžny rez samčím kužeľom, na osi sú umiestnené šupiny so sporangiou; 8 - oddelené sporangium so spórami (prachové častice).

Vo vývojovom cykle papraďorastov teda prevláda nepohlavná generácia, ktorá tvorí výtrusnice s výtrusmi (vlastná papraď). Sexuálna generácia (prerastanie) je malá a netrvá dlho. Obe generácie existujú oddelene, nezávisle. Podobným spôsobom sa rozmnožujú prasličky a machovky, ktoré sa spolu s papraďorastmi spájajú do triedy papraďorastov.

Reprodukcia je iná semienko rastliny. Nerozhadzujú spóry, ale semená. Tieto rastliny však produkujú aj spóry, ako aj dva druhy buniek sexuálneho rozmnožovania: samčie a samičie.

o nahosemenné rastliny, vzniká napríklad borovica, smrek pánske a ženské šišky(obr. 9). Samčie šištice sú zoskupené v tesných zhlukoch na báze výhonkov vyvíjajúcich sa v tomto roku. Samičie šištice sedia jednotlivo, najprv na vrchole výhonku a potom, v dôsledku rastu výhonku, sú na jeho základni. Samčí kužeľ pozostáva zo šupín tesne usadených na jeho osi. Na spodnom povrchu váhy sa nachádzajú dve sporangie. Vo vnútri sporangia vzniká redukčným delením obrovské množstvo spór (prachových častíc). Obsah každého prachového zrna pozostáva z hustej plazmy a jadra. Prachové zrno je obalené v obale, ktorý tvorí dva bublinkové vzduchové vaky (obr. 10). Toto zariadenie prispieva k šíreniu prachových častíc vysypaných vetrom z prasknutého prašníka. Zrnko prachu vyrastie do mužského výrastku. Zároveň sa delí jeho jadro, vznikajú dve rýchlo kolabujúce bunky a dve bunky, ktoré vydržia dlhšie – väčšia vegetatívna a menšia anteridiálna. V takomto dvojbunkovom stave je prachová častica unášaná vetrom a dopadá na povrch samičieho kužeľa, kde prebieha proces oplodnenia.

Ryža. 10. Prach (výtrus) a vývoj samčieho borovicového porastu: 1 - zrelý výtrus, a - vzdušné vaky; 2-5 - klíčenie spór a tvorba samčieho výrastku, b, c - skoré miznúce bunky výrastku, d - anterídiová bunka, e - vegetatívne jadro (jadro bunky peľovej trubice), e - sesterská bunka, g - generatívna bunka (jej ďalším delením vznikajú dve spermie (mužské gaméty).

Samičia šiška pozostáva z malých krycích šupín, v pazuchách ktorých sa vyvíjajú veľké mäsité semenné šupiny. Na ich spodnej strane, na ich vnútornej (hornej) strane, sú po dve oválne vajíčka (obr. 11). V hornej časti vajíčka je malý otvor - vstup do peľu. Vo vajíčku sa jedna z buniek, ktorá vyniká vo veľkých veľkostiach, delí redukciou, čo vedie k vytvoreniu štyroch spór. Traja zomrú a štvrtý sa začne deliť. V dôsledku opakovaného delenia buniek vytvorených v tomto prípade sa vytvorí ženský výrastok, ktorý zaberá stred vajíčka. Na výrastku sú vytvorené dve malé archegóniá veľmi zjednodušenej štruktúry s malými krčkami, z ktorých každé obsahuje jedno vajíčko.

Ryža. 11. Borovicové vajíčko: 1 - pozdĺžny rez plodnicou, o - ženský rast, b - archegónia, c - nucellus, d - obal; 2 - horná časť vajíčka v pozdĺžnom reze pri väčšom zväčšení, a - ženský výrastok, b - archegonium ovum, c - nucellus, d - obal, e - vstup peľu, e - peľová trubica, ktorá vyklíčila cez nucellus a dosiahol ženský výrastok. V peľovej trubici sú viditeľné 4 jadrá (2 spermie, vegetatívne jadro a jadro sesterskej bunky).

Ak teraz rozrežeme vajíčko pozdĺžne, vidíme, že výrastok je obklopený obsahom vajíčka (nucellus), ktorý je zase zakrytý vajíčkom. Na vrchu zostala len malá diera – peľový vchod. Cez ňu sa dostane zrnko prachu unášané vetrom na vrch vajíčka. Vtiahne sa do vajíčka, kde vyklíči ďalšie leto. Prachové zrno tvorí peľovú trubicu, ktorá preniká do jadra a rastie smerom ku krčku jedného z archegónií. Súčasne sa anteriiálna bunka rozdelí na dve. Jedna z vytvorených buniek sa ďalej ničí a druhá (generatívna bunka) sa zväčšuje, delí sa a vytvára dve zárodočné bunky - samčie gaméty alebo spermie, ktoré nemajú bičíky.

Treba však poznamenať, že staršie nahosemenné rastliny (ginko a cykasy) majú pohyblivé spermie. To naznačuje ich pôvod z rastlín podobných papraďorastom.

Po dosiahnutí archegónia peľová trubica praskne a jedna zo spermií vstúpi do archegónia a splynie s vajíčkom. Dochádza k oplodneniu a vytvára sa zygota. Ostatné spermie čoskoro odumrú. Zo zygoty sa vytvorí embryo novej rastliny, ktorá sa živí rezervnými látkami buniek samičieho výrastku (endosperm). Z vajíčka sa teraz stane semeno. Semeno je obalené v hustej šupke, do ktorej sa zmenil obal vajíčka.

Ryža. 12. Stavba a klíčivosť semena borovice: 1 - štruktúra semena, a - šupka (obal) semena, b - zvyšok jadra, c - endosperm, v strede ktorého je zárodok. sa nachádza, d - kotyledóny embrya, e - hypokotylné koleno (rudimentárny kmeň) f - chrbtica, g - prívesky; 2 - klíčenie semienka borovice, a - šupka semena, b - klíčne listy, c - podklíčne kolienko, d - koreň, e - výhonok s prvými listami.

Semená dozrievajú na jeseň. Sedia na spodnej časti váhy kužeľa. Na jeseň, v druhom roku svojej existencie, kužeľ rastie. Zo zelenej sa stáva hnedá, šupiny vysychajú, rozchádzajú sa, semená vypadávajú a rozptýlia sa. Po dosiahnutí priaznivých podmienok semená vyklíčia a vyvinú sa z nich nové rastliny (obr. 12).

Vo vývojovom cykle borovice, ako aj u papraďorastov prevláda asexuálna generácia. Sexuálna generácia je tu ešte jednoduchšie usporiadaná. Zároveň stratil schopnosť samostatného života a vyvíja sa vo vnútri tkanív nepohlavnej generácie (ženský výrastok je vo vnútri vajíčka a mužský výrastok je vo vnútri prachového zrna).

Funkcia reprodukcie krytosemenné rastliny(alebo kvitnúce) rastliny - vznik kvetu ako špecializovaného orgánu prispôsobeného na pohlavné rozmnožovanie (obr. 13). Vonkajšia časť kvetu pozostáva z periantu, zvyčajne vo forme okvetných lístkov a sepalov. Ale hlavnú časť kvetu tvoria tie, ktoré sa nachádzajú v jeho strede. tĺčik(alebo piestiky) a tyčinky, nachádza okolo piestika. Tyčinky pozostávajú z tyčiniek a prašníkov a piestik pozostáva z jedného alebo viacerých plodolistov zrastených dohromady s okrajmi omotanými dovnútra. V dutine vytvorenej počas tejto fúzie sú skryté jedno alebo viac vajíčok, ktoré sa zvyčajne nachádzajú pozdĺž okrajov plodolistov.

Ryža. 13. Rozmnožovanie v krytosemenných (kvitnúcich) rastlinách. Pozdĺžny rez kvetom (odstránené kališné lístky a okvetné lístky): a - tyčinka, na jej priečnom reze sú viditeľné hniezda prašníkov; b - prašník v pozdĺžnom reze, je viditeľný peľ; in - vlákno tyčinky; g - vaječník; d - stĺpec; e - stigma paličky; g - škvrna prachu rastúca na stigme; h) peľová trubica, ktorá vyklíčila cez tkanivá stigmy a štýlu a dostala sa do embryového vaku vajíčka; a - embryonálny vak.

V spodnej časti je piestik rozšírený. Toto je vaječník. V hornej časti sa piestik stenčuje a vytvára stĺpec, ktorý končí inak usporiadanou bliznou, ktorá slúži na zachytávanie a vnímanie peľu. Plodnice sa potom menia a vo veľkej miere sa podieľajú na tvorbe plod.

Rovnako ako u gymnospermov, aj tu je centrálna časť vajíčka obsadená homogénnym tkanivom živých buniek - nucellus. Z vonkajšej strany je nucellus prekrytý dvoma, menej často jedným krytom. V hornej časti sa kryty nezatvárajú. Je tu diera - peľový vstup. Krátko po vytvorení jadra vytvorí jedna z jeho horných buniek redukčným delením štyri spóry. Jeden z nich silno rastie a začína sa deliť, v dôsledku čoho sa vytvára ženský rast - embryonálny vak. Zvyšné tri spóry odumierajú.

Ryža. 14. Peľ krytosemennej (kvitnúcej) rastliny a jej klíčenie: 1 - zrnko prachu, vnútri je viditeľné zaoblené vegetatívne jadro - jadro bunky peľovej trubice (a) a zakrivená generatívna bunka (b); 2 - peľová trubica je vytiahnutá cez pór vo vonkajšom obale prachovej častice; 3 - vegetatívne jadro zostúpilo do peľovej trubice; 4, 5 - generatívna bunka sa rozdelila, vytvorili sa dve spermie (c); 6 - zrelé spermie (c).

Samičí rast u krytosemenných rastlín je ešte zjednodušený ako u nahosemenných a pozostáva len z 8 buniek. Tvorí sa takto. Jadro sporu je rozdelené na dve časti. Divergujúc smerom k pólom embryového vaku sa opäť delia dvakrát. Teraz sú na póloch už štyri jadrá. Čoskoro sa od každej z týchto štyroch oddelí jedno jadro smerom do stredu vaku. Toto sú polárne jadrá. Tu sa približujú, potom sa spájajú a tvoria sekundárne (centrálne) jadro embryového vaku.

Jadrá zostávajúce na póloch sú pokryté cytoplazmou. Na každom z pólov sú vytvorené tri bunky. Bunky opačné od semennej šnúry sa nazývajú antipódy. Tri bunky umiestnené blízko horného konca embryového vaku nie sú identické. Stredný je vajíčko, a dve menšie bunky umiestnené po stranách v jej blízkosti sa nazývajú pomocné. Stred zárodočného vaku je vyplnený cytoplazmou a vakuolami so sekundárnym jadrom v strede.

Ryža. 15. Embryonálny vak (samičí zárodok) krytosemennej (kvitnúcej) rastliny a dvojité oplodnenie: 1 - vajíčko; 2 - pomocné bunky; 3 - otvorená peľová trubica. Jedna zo spermií (4a) sa spojí s vajíčkom; 5 - polárne jadrá splývajúce s druhou spermiou (4b); 6 - tri bunky v spodnej časti embryového vaku (antipódy).

V prašníku tyčinky sa v každom z jej štyroch hniezd tvoria spóry (prachové častice). Vznikajú zo špeciálnych peľových materských buniek v dôsledku ich redukčného delenia. Obsah prachového zrna pozostáva z veľkého jadra a cytoplazmy (obr. 14). Zrnko prachu je obklopené dvoma škrupinami: vnútorným a vonkajším. Vo vonkajšom plášti sú otvory alebo tenké škvrny. Aj v prašníkovom hniezde v každom prachovom zrnku sa začína tvorba samčieho výrastku. V porovnaní s nahosemennými rastlinami je ešte zjednodušený. Jadro prachového zrna sa rozdelí a vytvoria sa dve bunky: väčšia - vegetatívna a menšia - generatívna. Potom sa prašník otvorí, peľ z neho sa vysype a pomocou vetra, hmyzu či vody sa u niektorých tropických rastlín pomocou vtákov dostane na stigmu piestika. Tento proces sa nazýva opelenie.

Asi 10 % kvitnúcich rastlín je opeľovaných vetrom. Kvety vetrom opeľovaných rastlín sú nenápadné. Majú periant vo forme filmov, šupín; často úplne chýba, napríklad v obilninách, ostriciach, duboch, brezách, osikách a jelšách. Peľ týchto rastlín je veľmi malý, s hladkým vonkajším plášťom. Produkuje sa veľa peľu, pretože vietor je nespoľahlivý opeľovač. Len malá časť prachových častíc padá na stigmu piestika.

Väčšina kvitnúcich rastlín je opeľovaná hmyzom: včely, osy, čmeliaky, motýle, muchy. Hmyz navštevuje kvety kvôli sladkej šťave (nektáru), ktorú vylučujú špeciálne nektárové žľazy umiestnené na okvetných lístkoch, tyčinkách alebo na nádobe. Koruny kvetov rastlín opeľovaných hmyzom sú pestrofarebné a dobre viditeľné už z diaľky. Ich peľ je väčší, vonkajší obal prachových častíc má výrastky vo forme hrotov, hľúz, a preto sa peľ ľahko zdržiava na stigme piestika.

Ryža. 16. Štruktúra a klíčivosť semena v ricínovom bôbu: 1 - semenáč (2 štádiá vývoja), a - obal semena, b - endosperm, v strede ktorého sa nachádza zárodok, c - klíčne listy, d - podklíčne kolienko - embryonálny kmeň, e - koreň; 2 - rez osiva.

Je veľmi dôležité, aby peľ neklesol na stigmu toho istého kvetu. V prípade samoopelenia, ako poznamenal Charles Darwin, sa získajú slabšie potomstvo. Rastliny majú rôzne úpravy, ktoré zabezpečujú krížové opelenie, pri ktorom peľ padá na stigmu iného kvetu. Takže vo vetrom opeľovaných rastlinách sú kvety väčšinou obojpohlavné: niektoré kvety obsahujú iba tyčinky (tyčinkové kvety), iné iba piestiky (piestikové kvety). V hmyzom opeľovaných rastlinách sú kvety zvyčajne obojpohlavné, majú tyčinky a piestiky. Veľmi často tyčinky dozrievajú a začnú vysypávať peľ oveľa skôr, ako sa piestik úplne vytvorí. V mnohých rastlinách dozrievajú piestiky skôr ako tyčinky. V niektorých rastlinách, ako je prvosienka, pľúcnik, nezábudky, tyčinky a piestiky nemajú rovnakú dĺžku. Najzdravšie a najenergickejšie potomstvo vyrastie zo semien produkovaných prenosom peľu z kvetov s dlhými tyčinkami na stigmy piestikov s dlhými nástavcami.

Peľ, ktorý padol na bliznu piestika, vyklíči (obr. 14). Vegetatívna bunka umiestnená vo vnútri prachového zrna rastie a naťahuje sa do peľovej trubice, ktorá vystupuje cez otvor vo vonkajšom obale prachového zrna a pohybuje sa vo forme tenkého vlákna cez voľné tkanivo blizny a steny piestika do vajíčka. Cez peľový vchod ide do embryového vaku.

Počas rastu peľovej trubice do nej preniká generatívna bunka. Tu sa delí a vytvára dve mužské pohlavné bunky (spermie). Po dosiahnutí embryového vaku peľová trubica, ktorá obsahuje vegetatívne jadro a dve spermie, praskne a jej obsah sa vyleje do embryového vaku (obr. 15). Jedna zo spermií sa spojí s vajíčkom. Vzniká zygota. Druhá spermia ide do stredu embryového vaku a tam sa spája so sekundárnym jadrom. Takzvaný dvojité oplodnenie, charakteristické pre kvitnúce rastliny. Česť jeho objaveniu na konci 19. storočia patrí nášmu ruskému vedcovi S. G. Navashinovi.

Oplodnené sekundárne jadro sa začne rýchlo deliť. Výsledkom je, že embryonálny vak je naplnený masou buniek obsahujúcich živiny (škrob, olej). Toto tkanivo používané na výživu embrya sa nazýva endosperm. Oplodnené vajíčko - zygota začína rásť a deliť sa, v dôsledku čoho sa vytvorí embryo, čo je malá rastlina pozostávajúca z kotyledónov (dva alebo jedného), podklíčneho kolena a koreňa.

Medzitým sa vajíčko zmení na semeno, jeho obaly stvrdnú a vytvoria obal semena (obr. 16). Steny vaječníka (plodolistu) rastú, stávajú sa šťavnatými alebo tvrdými, kožovitými alebo drevnatými. Teraz sa vaječník zmení na ovocie, ktoré spoľahlivo chráni semená. Plody sú roznášané živočíchmi alebo vetrom a po zničení stien (oplodie) sa semená uvoľňujú. Semeno vyklíči za priaznivých podmienok a vytvorí novú asexuálnu generáciu kvitnúcej rastliny. Vo vývojovom cykle krytosemenných rastlín teda prevláda aj nepohlavná generácia.

Ako sme už povedali, nižšie rastliny, ako aj machy a paprade, potrebujú vodu na sexuálny proces, v ktorom sa spermie aktívne pohybujú smerom k vajíčkam. Tieto rastliny rastú buď vo vode (riasy), alebo na vlhkých, tienistých miestach (machy, paprade, prasličky, machovky). Sexuálny proces v semenných rastlinách a najmä v kvitnúcich rastlinách nie je spojený s vodou, ktorej nedostatok je tak akútne pociťovaný počas života na zemi. Samčie gaméty (spermie) sú dodávané do vajíčok peľovou trubicou. Okrem toho semienko spoľahlivo chráni embryo. Vďaka týmto vlastnostiam si semenné rastliny a najmä krytosemenné rastliny dokázali podmaniť krajinu. V súčasnosti dominujú na Zemi.

reprodukcie- vlastnosť živých organizmov rozmnožovať sa vlastného druhu. Existujú dve hlavné spôsob chovu- asexuálny a sexuálny.

Asexuálna reprodukcia sa uskutočňuje za účasti iba jedného rodiča a prebieha bez tvorby gamét. Dcérska generácia u niektorých druhov vzniká z jednej alebo zo skupiny buniek rodičovského organizmu, u iných druhov - v špecializovaných orgánoch. Sú nasledujúce metódy asexuálnej reprodukcie: štiepenie, pučenie, fragmentácia, polyembryónia, tvorba spór, vegetatívne rozmnožovanie.

divízie- spôsob nepohlavného rozmnožovania, charakteristický pre jednobunkové organizmy, pri ktorom sa materský jedinec delí na dve alebo viac dcérskych buniek. Rozlišujeme: a) jednoduché binárne štiepenie (prokaryoty), b) mitotické binárne štiepenie (prvoky, jednobunkové riasy), c) viacnásobné štiepenie, alebo schizogóniu (malarické plazmodium, trypanozómy). Pri delení paramecia (1) sa mikronukleus delí mitózou, makronukleus amitózou. Počas schizogónie (2) sa jadro najskôr opakovane delí mitózou, potom je každé z dcérskych jadier obklopené cytoplazmou a vzniká niekoľko nezávislých organizmov.

pučanie- spôsob nepohlavného rozmnožovania, pri ktorom sa tvoria nové jedince vo forme výrastkov na tele rodičovského jedinca (3). Dcérske jedince sa môžu oddeliť od matky a prejsť k samostatnému životnému štýlu (hydra, kvasinky), môžu k nej zostať pripútané, v tomto prípade tvoria kolónie (koralové polypy).

Fragmentácia(4) - spôsob nepohlavného rozmnožovania, pri ktorom sa tvoria nové jedince z fragmentov (častí), na ktoré sa rozpadá rodičovský jedinec (annelids, hviezdice, spirogyra, elodea). Fragmentácia je založená na schopnosti organizmov regenerovať sa.

Polyembryónia- spôsob nepohlavného rozmnožovania, pri ktorom vznikajú nové jedince z úlomkov (častí), na ktoré sa zárodok rozpadá (jednovaječné dvojčatá).

Vegetatívne rozmnožovanie- spôsob nepohlavného rozmnožovania, pri ktorom vznikajú nové jedince buď z častí vegetatívneho tela materského jedinca, alebo zo špeciálnych štruktúr (podzemok, hľuza a pod.) špeciálne určených pre túto formu rozmnožovania. Vegetatívne rozmnožovanie je charakteristické pre mnohé skupiny rastlín, používa sa v záhradníctve, záhradníctve, šľachtení rastlín (umelé vegetatívne rozmnožovanie).

sporulácia(6) - rozmnožovanie prostredníctvom spór. polemiky- špecializované bunky, u väčšiny druhov sa tvoria v špeciálnych orgánoch - sporangiách. U vyšších rastlín predchádza tvorbe spór meióza.

Klonovanie- súbor metód používaných ľuďmi na získanie geneticky identických kópií buniek alebo jedincov. Klonovať- súbor buniek alebo jedincov pochádzajúcich od spoločného predka nepohlavným rozmnožovaním. Klonovanie je založené na mitóze (u baktérií jednoduché delenie).

Sexuálna reprodukcia sa uskutočňuje za účasti dvoch rodičovských jedincov (muž a žena), v ktorých sa tvoria špecializované bunky v špeciálnych orgánoch - gaméty. Proces tvorby gamét sa nazýva gametogenéza, hlavnou fázou gametogenézy je meióza. Dcérska generácia sa vyvíja z zygoty- bunka, ktorá vznikla splynutím samčích a samičích gamét. Proces fúzie mužských a ženských gamét je tzv oplodnenie. Povinným dôsledkom sexuálneho rozmnožovania je rekombinácia genetického materiálu v dcérskej generácii.

V závislosti od štrukturálnych znakov gamét možno rozlíšiť nasledujúce formy sexuálneho rozmnožovania: izogamia, heterogamia a ovogamia.

izogamia(1) - forma sexuálnej reprodukcie, v ktorej sú gaméty (podmienečne ženské a podmienene samčie) mobilné a majú rovnakú morfológiu a veľkosť.

Heterogamia(2) - forma sexuálneho rozmnožovania, pri ktorej sú ženské a mužské gaméty mobilné, ale ženské sú väčšie ako mužské a menej mobilné.

Ovogamia(3) - forma sexuálneho rozmnožovania, pri ktorej sú ženské pohlavné bunky nepohyblivé a väčšie ako mužské pohlavné bunky. V tomto prípade sa nazývajú ženské pohlavné bunky vajcia, samčie gaméty, ak majú bičíky, - spermie ak nemajú - spermie.

Ovogamia je charakteristická pre väčšinu živočíšnych a rastlinných druhov. Izogamia a heterogamia sa nachádzajú v niektorých primitívnych organizmoch (riasach). Okrem vyššie uvedeného majú niektoré riasy a huby formy reprodukcie, v ktorých sa netvoria zárodočné bunky: chologamia a konjugácia. o chologamia jednobunkové haploidné organizmy sa navzájom spájajú, ktoré v tomto prípade fungujú ako gaméty. Výsledná diploidná zygota sa potom delí meiózou za vzniku štyroch haploidných organizmov. o konjugácie(4) obsah jednotlivých haploidných buniek vláknitých stielok je zrastený. Špeciálne vytvorenými kanálikmi preteká obsah jednej bunky do druhej, vzniká diploidná zygota, ktorá sa po období pokoja zvyčajne delí aj meiózou.

Ísť do prednášky №13"Metódy delenia eukaryotických buniek: mitóza, meióza, amitóza"

Ísť do prednášky №15"Sexuálna reprodukcia v krytosemenných rastlinách"

1. Rozmnožovanie rastlín.

2. Striedanie fáz vývoja.

Reprodukcia rastlín. Jednou z povinných vlastností živých organizmov je rozmnožovanie potomstva (rozmnožovanie). Reprodukcia je spojená s následným presídľovaním rastlín. Podľa V.I.Vernadského reprodukcia a presídlenie, t.j. šírenie života je najdôležitejším biologickým faktorom našej planéty. Počas rozmnožovania sa počet jedincov tohto druhu zvyšuje. Pojem "reprodukcia" odráža kvalitatívnu stránku. Počet jedincov v dôsledku rozmnožovania môže byť niekedy znížený (rozsievky).

Rozmnožovanie ako vlastnosť živej hmoty, t.j. schopnosť jedného jedinca dať vzniknúť svojmu druhu existovala v raných štádiách jeho vývoja. Evolúcia života prebiehala paralelne s evolúciou spôsobov rozmnožovania.

Formy rozmnožovania rastlín možno rozdeliť do dvoch typov: asexuálne a sexuálne.

V skutočnosti sa asexuálna reprodukcia uskutočňuje pomocou špecializovaných buniek - spór. Vznikajú v orgánoch nepohlavného rozmnožovania – sporangiách v dôsledku mitotického delenia. Výtrus počas klíčenia rozmnožuje nového jedinca, podobného matke, s výnimkou výtrusov semenných rastlín, u ktorých výtrus stratil reprodukčnú a usadzovaciu funkciu.

Asexuálna reprodukcia sa uskutočňuje bez účasti zárodočných buniek pomocou spór, ktoré sa tvoria v špecializovaných orgánoch - sporangia alebo zoosporangia. Vo vnútri výtrusnice nastáva redukčné delenie a vytekajú jednobunkové výtrusy alebo zoospóry (s bičíkmi). Väčšina nižších rastlín sa rozmnožuje výtrusmi (riasami), z vyšších výtrusov - machorasty, lykožrúty, prasličky, paprade.

Rozmnožovanie rastlín pomocou vegetatívnych orgánov (časť výhonku, listu, koreňa) alebo delenie jednobunkových rias na polovicu atď. nazývané vegetatívne. Má široké využitie v poľnohospodárstve, najmä pri množení odrodového materiálu, kde je potrebné zachovať materské vlastnosti odrody. Mnohé kultúry sa teda dobre rozmnožujú pomocou lignifikovaných a zelených odrezkov (rakytník, citrónová tráva, aktinídia, čierne ríbezle atď.), iných ovocných stromov (jabloň, hruška, čerešňa, marhuľa atď.) - vrúbľovaním odrodových odrezkov do koruna divokých sadeníc. Cibuľovité rastliny sa rozmnožujú cibuľkami (tulipány, hyacinty, gladioly atď.); mnohé viacročné bylinné rastliny sa pestujú s podzemkami (konvalinka, kupena, trváca lupina, špargľa atď.), koreňovými hľuzami (georgíny, topinambur atď.). Niektoré rastliny sa rozmnožujú pomocou výhonkov (arónia, rakytník, malina a pod.) alebo vrstvením (záhradné jahody, egreše a pod.).

Sexuálnu reprodukciu vykonávajú špeciálne pohlavné bunky - gaméty. Gamety sa tvoria v dôsledku meiózy, sú mužské a ženské. V dôsledku ich splynutia vzniká zygota, z ktorej sa následne vyvinie nový organizmus. Rastliny sa líšia typmi gamét. V niektorých jednobunkových organizmoch určitý čas funguje ako gaméta. Rôzne organizmy (gaméty) sa spájajú. Tento sexuálny proces sa nazýva hologamia. Ak sú mužské a ženské gaméty morfologicky podobné, mobilné, ide o izogaméty a sexuálny proces sa nazýva izogamia. Ak je ženská gaméta o niečo väčšia a menej pohyblivá ako mužská gaméta, ide o heterogaméty a sexuálny proces sa nazýva heterogamia. Oogamia je dokonalejšia z evolučného hľadiska, v ktorej sú ženské gaméty dosť veľké a nepohyblivé a mužské gaméty sú malé a mobilné. Samičia gaméta sa nazýva vajíčko a gametangia, v ktorej sa vajíčko tvorí, sa v nižších rastlinách (riasach) nazýva oogónium a vo vyšších rastlinách archegónium. Mužské gaméty - spermie - majú bičíky.

Vo väčšine semenných rastlín stratili samčie gaméty bičíky a nazývajú sa spermie. Gametangia, v ktorých sa produkujú spermie, sa nazývajú anteridia.

Väčšina rastlín má všetky spôsoby rozmnožovania, avšak pre mnohé riasy, vyššie spórové a semenné rastliny je charakteristické striedanie nepohlavných a pohlavných typov rozmnožovania. Na nepohlavnej generácii v sporofyte alebo diplobionte sa v dôsledku dozrievania spór a následného redukčného delenia vytvárajú spóry a na pohlavnej generácii - gametofyt - samičie a samčie gaméty, ktoré po splynutí tvoria zygotu. Opäť z nej vyrastie sporofyt, t.j. striedanie generácií nastáva so zmenou jadrových fáz.

striedanie fáz vývoja. Zistilo sa striedanie vývojových fáz v rôznych systematických skupinách rastlín. Bolo možné zistiť všeobecný vzorec: sporofyt sa lepšie vyvíja a stáva sa nezávislým; gametofáza sa naopak stále viac znižuje a úplne stráca svoju nezávislosť a závisí od sporofytu (gymnospermy a krytosemenné rastliny). Vo vývoji pohlavného rozmnožovania mala redukcia gametofytu progresívny význam, čo viedlo k vytvoreniu nových základov rozmnožovania a distribúcie - semien a plodov.

Najprimitívnejší cyklus vývoja v machoch. Iba v nich medzi vyššími rastlinami možno vidieť dobre vyvinutý samostatný gametofyt.

V machoch paličkových, prasličkách, papraďorastoch prevláda v dĺžke života sporofyt a gametofyt je zastúpený stélkou (porast).

V týchto rastlinách sexuálny proces a gametofáza slúžia na reprodukciu sporofázy a sporofáza, aj keď nie dlho, je stále závislá na gametofáze.

Väčšia adaptabilita na podmienky suchozemskej existencie je spojená so životným cyklom nahosemenných a krytosemenných. Špecifickosť životného cyklu gymnospermov je vyjadrená v štruktúre vajíčka a jeho premene na semeno. Megaspóra týchto rastlín úplne stratila funkciu zárodku rozmnožovania a distribúcie. Samčí gametofyt (peľ) v neprítomnosti vodného prostredia nadobúda nový význam: pomocou peľovej trubice dodáva do vajíčka gaméty. Mužské pohlavné bunky - spermie - sú nepohyblivé. Zmena generácií sporofytu a gametofytu v gymnospermoch sa teda výrazne líši od predchádzajúcich skupín rastlín, pretože pohlavná generácia - samčí gametofyt (peľové zrno) a samičí gametofyt (primárny endosperm) - je vo výrazne redukovanom stave uzavretá. v tkanivách sporofytu a je na ňom úplne závislý.

Životný cyklus krytosemenných rastlín sa výrazne líši od životného cyklu predchádzajúcich skupín rastlín. Samičí gametofyt krytosemenných rastlín je redukovaný výraznejšie ako gametofyt nahosemenných. Toto je embryonálny vak. Archegónia chýbajú. Oplodnenie je dvojité (jedna spermia oplodňuje vajíčko, druhá - sekundárne jadro embryového vaku). Endosperm je triploidný.

V krytosemenných rastlinách síce dochádza k výmene generácií - sporofyt a gametofyt, ale samčie a samičie gametofyty sú ešte viac redukované - na niekoľko buniek nachádzajúcich sa v pletivách sporofytu. Sporofyt sú bežné stromy, kríky a byliny, ktoré sú nám dobre známe.

Prednáška č.7

Rast a vývoj kvitnúcich rastlín

1. Vplyv faktorov prostredia na rast rastlín.

2. Rastové stimulanty.

3. Rastové pohyby rastlín.

4. Periodicita rastu.

5. Odolnosť proti chladu, zimná odolnosť a mrazuvzdornosť.

6. Individuálny vývoj rastlín.

7. Životné formy rastlín.

Rast a vývoj kvitnúcich rastlín. Rastliny rastú počas celého života. Rast je zväčšenie veľkosti rastliny, ktoré je založené na zväčšení jej hmoty: počtu listov, koreňov, výhonkov, objemu a počtu buniek, objavení sa nových štruktúrnych prvkov v bunkách aj v samotnom tele. .

Rast rastliny ako celku a jej jednotlivých orgánov je spôsobený bunkovým delením vzdelávacieho tkaniva. V závislosti od umiestnenia vzdelávacieho tkaniva v orgánoch rastliny sa rozlišuje niekoľko typov delenia. Apikálny rast - rast stoniek a koreňov so špičkou, kde sa nachádza vzdelávacie tkanivo. Interkalárny rast (interkalárny) – rast stonky v dôsledku interkalovaného meristému v uzloch. Listy sa vyznačujú bazálnymi rastovými štádiami. Prvá fáza je embryonálna, v ktorej sa bunky nepretržite delia v rastových zónach stonky a koreňa. Druhou fázou je zväčšenie veľkosti buniek – rozťahovanie. Tretia fáza rastu – diferenciácia buniek – ich špecializácia v závislosti od typu tkaniva.

Rýchlosť rastu rastlín nie je rovnaká. Väčšina rastie rýchlosťou 0,005 mm za minútu, 0,7 cm za deň.Kvetová šípka sa zväčšuje o 3 cm za deň. Intenzita rastu je spojená s využitím živín nahromadených v cibuľkách v čase kvitnutia. Bambus rastie veľmi rýchlo: 1,6 mm za minútu, 3,6 cm za hodinu, 86,4 cm za deň Príčina výrazného rozdielu v raste u týchto rastlín nie je v rýchlosti delenia buniek, ale vo veľkosti rastovej zóny. U pomaly rastúcich rastlín sa na raste podieľa segment stonky dlhý 0,6 cm a u bambusu je rastová zóna (všetky uzly stonky spolu) až 60 cm.

Vplyv environmentálnych faktorov na rast rastlín. Pre rast rastlín je potrebný komplex priaznivých podmienok - svetlo, teplo, vlhkosť, povaha pôdy, ich vlhkosť a teplota. K dnešnému dňu sa nazhromaždilo veľké množstvo informácií o vplyve rôznych environmentálnych faktorov na rast rastlín. V prírode sa spolu s rastlinami bežnej veľkosti nachádzajú trpaslíci a obri.

Kamenisté suché pôdy rastu neprospievajú, žijú tu zakrpatené rastliny. Rastliny - trpaslíci vznikajú v podmienkach veľmi intenzívneho osvetlenia. V prírode sa trpasličí rastliny vyskytujú vo veľkom počte v tundre, tvoria poddimenzované „lesy“ vysoké až pol metra. Tu spolu s ďalšími faktormi ovplyvňuje vplyv dlhého dňa. Vysoko v horách sú rastliny v ťažkých podmienkach: nízke teploty, vysychanie, silné ultrafialové žiarenie. Stromy staré niekoľko sto rokov tu dosahujú veľkosť silne rozvetvených kríkov.

Rastlinný gigantizmus sa pozoruje aj v prírode a tento jav je charakteristický pre určité oblasti zemegule. Na Ďalekom východe možno pozorovať bylinné a stromové obry. Napríklad angelika medvedia má výšku 3 - 4 m. Na Sachaline a Kurilských ostrovoch dosahuje priemer listov lipňa 150 cm. Obrie rastliny sa nachádzajú aj na Kamčatke - mäta, kostrava. Rastliny európskej časti Ruska presadené na Ďaleký východ rastú intenzívnejšie ako vo svojej vlasti a rastliny Ďalekého východu presadené do európskej časti krajiny strácajú svoj gigantický majetok.

Rastliny - obry sa nachádzajú aj v iných častiach sveta. Vo východnej Afrike v nadmorskej výške 3600 - 4700 m žijú vresy vysoké až 20 m. na Havajských ostrovoch nájdete muškáty, nočné muškáty, na Pamíre kríky čučoriedky vysoké až 4 m. Mierne pod týmito výškami rastú rovnaké druhy, ale obyčajných veľkostí. Analýzou charakteristík rastu rastlín v rôznych oblastiach zemegule vedci dospeli k záveru, že intenzívny rast súvisí s miestami, kde je vysoká sopečná aktivita, intenzita horských stavebných procesov, kde sa látky pohybujú z hlbín Zeme na povrch. . Gigantizmus rastlín v takýchto oblastiach je spôsobený určitými stopovými prvkami. Takže osiky s listami s priemerom 30 cm sa nachádzajú na miestach, kde je v pôde tórium.

Ďalším stimulantom je roztopená voda. Zvyšuje rast fytoplanktónu v oceáne a vyšších suchozemských rastlín. Takáto voda je intenzívnejšie absorbovaná rastlinnými tkanivami, čo súvisí so zvláštnosťami štruktúry roztavenej vody. Podľa niektorých správ voda z topenia zvyšuje výnos poľnohospodárskych rastlín 1,5 - 2 krát.

Štúdie o vplyve environmentálnych faktorov na rast rastlín rozšírili chápanie rozmanitosti týchto faktorov. Existujú dôkazy o vplyve elektrického a magnetického poľa na rast rastlín. Zistilo sa, že fotosyntéza a tvorba koreňov sú rýchlejšie, a preto rastlina rastie lepšie, ak je k nej pripojená záporná elektróda, pretože samotná rastlina je negatívne nabitá. Pripojenie tejto elektródy zvyšuje potenciálny rozdiel medzi rastlinou a atmosférou.

Vplyv magnetického poľa na rast rastlín je spojený s citlivosťou rastlín na siločiary magnetického poľa Zeme. Zmagnetizovaná voda má pozitívny vplyv aj na rast rastlín, ktoré získavajú vlastnosť lepšej absorpcie. Zálievka takouto vodou urýchľuje rast, zvyšuje úrodu, zvyšuje obsah vitamínov, cukrov.

Rast rastlín ovplyvňujú aj nebeské telesá – Mesiac, Slnko. Výsledky experimentov o vplyve fáz mesiaca na rast rastlín ukázali, že pri splne sa rast zeleniny zvyšuje o 20 % v porovnaní s fázami, keď sa Mesiac rodí alebo „starne“. Záblesky na Slnku, výskyt škvŕn na jeho povrchu zvyšuje rast stromov.

Nemenej zaujímavé sú fakty o vplyve rôznych druhov zvukov na rast rastlín. Zistilo sa, že zvuk huslí spôsobuje zvýšenie rastu rastlín, ktoré je založené na zrýchlení pohybu cytoplazmy, čo vedie k zvýšeniu metabolizmu. „Počúvanie“ starodávnej indickej hudby 25 minút hanblivej mimózy zvyšuje jej rast 1,5-krát.

Pokusy amerického vedca D. Retolaka na semenákoch rastlín vystavených rôznym druhom hudby ukázali, že Bachova hudba a indická hudba stimulujú rast rastlín, ktorých stonky sa tiahnu až k zdroju zvuku, rockovú hudbu a nízkofrekvenčné zvuky. Zvýšenie rýchlosti rastu (hukot morských vĺn a hromov, šumenie vody, bzukot čmeliaka). Banány teda rastú na hudbu s prevahou basových tónov. Výhonky ozimnej pšenice a šalátu reagovali na zvuky rýchlym rastom. Zamestnanci americkej univerzity zistili, že hluk prúdového motora urýchľuje klíčenie semien cukrovej repy a na Sibírskom technologickom inštitúte pomocou zvukov obyčajného klaksónu auta podnietili rast semien cédrovej borovice.

rastové stimulanty. Rast rastlín spolu s vonkajšími faktormi ovplyvňujú vnútorné faktory samotnej rastliny. V procese vitálnej aktivity sa v rastline tvoria fyziologicky aktívne látky: enzýmy, vitamíny, hormóny. Medzi nimi osobitnú úlohu pri riadení rastových procesov majú fytohormóny. Niektoré z nich – auxíny, cytokiníny, gibberelíny – rast stimulujú, iné ho brzdia alebo inhibujú – kyselina abscisová, etylén. Auxín sa tvorí na neosvetlenej strane, a preto sa rastlina ohýba smerom k svetelnému zdroju. Auxín podporuje tvorbu koreňov v odrezkoch, zabraňuje pádu vaječníkov, rastu vaječníkov, tvorbe plodov bez oplodnenia. Kiníny sú chemické látky, ktoré sa tvoria v koreňoch a stúpajúc v rastline, prispievajú k tvorbe a rastu laterálnych a axilárnych púčikov, deleniu buniek. V súčasnosti našli kiníny uplatnenie pri kultivácii rastlinných tkanív pomocou rôznych živných médií. Dobré výsledky sa dosiahli pri použití kinínov na predĺženie trvanlivosti zeleniny, ovocia a kvetov. Použitie kinínu na predĺženie životnosti rezaných kvetov zabránilo starnutiu listov, čo prispelo k dlhodobej konzervácii kvetov. Gibberelliny ovplyvňujú iba rast vyšších rastlín, čím zlepšujú klíčenie semien, pukov, cibúľ a hľúz. Okrem toho prispievajú k predĺženiu stonky. Rastové stimulanty pôsobia v priaznivých podmienkach. V nepriaznivých podmienkach pôsobia iné hormóny ako inhibítory. Hromadia sa v rôznych orgánoch rastliny, vrátane plodov a semien, čím bránia ich rastu v nepriaznivých podmienkach. Z inhibítorov rastu je izolovaná kyselina abscisová. Obsahuje v koreňoch rastlín a so vzostupným prúdom látok stúpa na výhonky a listy. Všimli sme si, že tento fytohormón sa tvorí s nedostatkom vody, keď sa prieduchy zatvoria. Zníženie odparovania.

Na konci vegetačného obdobia sa kyselina abscisová hromadí v púčikoch, hľuzách a iných orgánoch, ktoré vstupujú do obdobia pokoja. Ale do konca obdobia spánku sa jeho množstvo prudko znižuje. Prírodné inhibítory zahŕňajú etylén, buxusovú kyselinu.

Rastové pohyby rastlín. Všetky živé organizmy sú dráždivé. Je to reakcia na rôzne faktory prostredia: svetlo, teplota, zvuk, gravitácia, vietor atď. Tieto reakcie sú založené na jednej z vlastností cytoplazmy bunky – jej dráždivosti. Reakcie rastlín na rôzne stimuly spočívajú v rastových a kontrakčných pohyboch. Pohyby rastu závisia od typu stimulu. Mechanizmus účinku dráždidla na rastliny je zložitý. Je založená na objavení sa elektrického akčného potenciálu, ktorý je možné zistiť pomocou špeciálnych zariadení.

Rastové pohyby môžu nastať pod vplyvom stimulu pôsobiaceho jedným smerom – ide o tropizmy.

Tropizmy sa rozlišujú v závislosti od typu podnetu. Ak sa rastlina pod vplyvom podnetu ohne smerom k zdroju podnetu, ide o pozitívny tropizmus, a ak sa ohne v opačnom smere od podnetu, ide o negatívny tropizmus.

Geotropizmus. Pozitívny geotropizmus - rast koreňov striktne do stredu zeme, čo súvisí nielen s aktivitou hormónov, ale aj so špeciálnymi škrobovými zrnami v koreňovom uzávere, ktoré pôsobia ako statolit. Pre stonku je charakteristický negatívny geotropizmus.

Fototropizmus je ohýbanie rastliny smerom k svetelnému zdroju. Tento ohyb je chemickej povahy. Vplyvom fytohormónu auxínu na strane tieňa je delenie a rast buniek intenzívnejšie v porovnaní so svetlou stranou, kde je auxínu menej a rast buniek je spomalený. V tomto ohľade sa rastlina ohýba smerom k pomaly rastúcim bunkám, t.j. ku svetlu.

Chemotropizmus je pohyb rastlín pod vplyvom chemických zlúčenín.

Okrem toho sú niektoré rastliny schopné reagovať na zmeny osvetlenia počas dňa. V tomto ohľade otváranie a zatváranie okvetných lístkov kvetu v určitom čase. K. Linné si to všimol a vytvoril „kvetinové hodiny“, ktoré ukazovali čas od 3. do 5. hodiny ráno do 9. hodiny večer. O týchto hodinách, od 3 do 5, koza brada otvárala kvety, o 5 - bodliak žltý, o 5 - 6 - liečivá púpava, strešná skerda, o 6 - zemiaky, o 6 - zemiaky, ľan, od 6 do 7 hodín. - chlpatý jastrab, siať bodliak pole. S nástupom súmraku, voňavý tabak a ospalosť otvorili kvety. Kvety sa tiež v určitých časoch zatvárali. Dôvod otvárania kvetov je najčastejšie spojený so zmenou osvetlenia, okrem toho s počasím a geografickou polohou rastliny. Tento jav je spojený s vnútorným mechanizmom, ktorý je založený na nerovnomernom raste hornej a dolnej strany okvetného lístka.

Okrem tropizmov sa rastliny vyznačujú ďalším typom pohybu - nastiou. Existujú termonastie - pohyb okvetných lístkov pod vplyvom difúzneho zdroja tepla. Zavedenie tulipánov do vykurovacej miestnosti z ulice teda vedie k ohýbaniu okvetných lístkov. Okrem termonastie sa pozoruje fotonastia a kontraktilná Nastia. Súvisí to s trasením seizmických rastlín, napríklad klesaním listov tropickej ostýchavej mimózy, keď na ňu padajú kvapky dažďa alebo vystavením mechanickému podnetu. Pohyby rastlín sú ovplyvnené zmenami tlaku turgoru v rôznych orgánoch. Takže v oxalis - rastlinách termoihličnatých lesov po východe slnka listy padajú a tlačia sa na stopku. Tento jav je založený na skutočnosti, že v hornej polovici listu v mieste jeho artikulácie stúpa turgor. A ohyb nastáva v smere menšieho tlaku turgoru. To isté sa pozoruje v chladných dňoch a počas dažďa.

Frekvencia rastu. Rastliny rastú počas celého života. Rastliny však rastú nepretržite, ale pravidelne. Existujú obdobia intenzívneho rastu a obdobia odpočinku. Zmena období rastu a odpočinku je spojená s faktormi prostredia (svetlo, teplota, vlhkosť) a vnútornými fyziologickými procesmi, ktoré sú dedične fixované v procese evolúcie. Nasvedčuje tomu fakt, že listnáče v strednej zemepisnej šírke, presunuté do miest, kde sa teplota a zrážky výrazne nemenia, s nástupom zimy stále zhadzujú listy. Signálom pre nástup odpočinku môže byť zmena svetelného režimu dňa. Napríklad letné sucho v rastlinách strednej šírky môže spôsobiť dlhodobú hlbokú dormanciu. Hlboký pokoj je nevyhnutnou fázou rastu a vývoja rastlín, ktorá nahrádza vegetačné obdobie. Doba odpočinku sa líši od rastliny k rastline. Takže u orgovánu, bazy, medovky, rakytníka, čiernej ríbezle sa v novembri začína obdobie hlbokého vegetačného pokoja. V minulosti to boli zrejme vždyzelené rastliny. U brezy bradavičnatej, hlohu, topoľa bieleho trvá hlboká vegetácia až do januára. Najdlhší spánok je v lipe malolistej, v javore tatárskom - takmer pol roka, v dube a jaseni - do konca apríla.

S nástupom obdobia vegetačného pokoja sa počet rastových stimulantov v rastlinných tkanivách znižuje. Počas vegetačného pokoja je potrebné, aby mnohé rastliny boli vystavené chladu, inak nebudú schopné obnoviť rast po dormancii. S koncom obdobia vegetačného pokoja sa listy v rôznych rastlinách objavujú v rôznych časoch a dochádza k kvitnutiu. Je to možné, keďže v období vegetačného pokoja prebiehajú prípravy na jarný rast rastlín, hromadí sa pre život rastlín veľmi dôležitá RNA, ktorá sa podieľa na tvorbe bielkovín. Obdobie vegetačného pokoja je charakteristické nielen pre celú rastlinu, ale aj pre semená, počas ktorých si zachovávajú svoju klíčivosť. Takže v melóne, melóne, uhorke, cukete klíčenie trvá 6-8 rokov, vo fazuli, hrášku 5-6 rokov, v kapuste, reďkovke - 4-5 rokov, v zeleri, paštrnáku - len - 1-2 roky.

Mrazuvzdornosť, zimná odolnosť a mrazuvzdornosť. Zimná odolnosť a mrazuvzdornosť rastlín závisí od hĺbky zimného pokoja.

Odolnosť rastlín voči nízkym teplotám je zabezpečená najmä zmenami chemického zloženia bunky. Úlohu nemrznúcich zmesí - látok, ktoré znižujú bod tuhnutia roztoku v bunke, zohrávajú cukry. Zabraňujú tiež zrážaniu bielkovín pri nízkych teplotách. Čím viac cukrov sa v pletivách nahromadí, tým lepšie rastlina odoláva nízkym teplotám. Pri hojnom rodení ovocných stromov idú všetky cukry na tvorbu plodov a málo sa ukladá do rezervy, takže takéto rastliny môžu vymrznúť. Neskoré a hojné kŕmenie rastlín dusíkom vedie k jesennému rastu rastlín, v dôsledku čoho sa všetky živiny vynaložia na rast rastlín.

Zimovzdornosť je schopnosť rastlín v zime znášať teplotné výkyvy od mrazu po rozmrazovanie a prechod od rozmrazovania do mrazu znáša tým horšie, čím dlhšie sú silné mrazy.

Mrazuvzdornosť. Je spojená so schopnosťou rastlín tolerovať silné a dlhotrvajúce mrazy. Tieto rastliny majú v bunkách veľa cukru a cytoplazma stráca vodu, čo prispieva k odolnosti voči nízkym teplotám. Preto rastliny ako zelenchuk, kopyto, pľúcnik zimujú pod snehom s listami.

Južné rastliny pestované v severných zemepisných šírkach (uhorka, cuketa) a schopné tolerovať nízke kladné teploty sa nazývajú odolné voči chladu. Uhorka teda krátko odoláva teplotám do 3 °C, no pri tejto teplote po 3-4 dňoch odumiera.

Otužovanie semien vystavením rôznym teplotám zvyšuje ich odolnosť voči chladu.

individuálny vývoj rastlín. Vývoj sú kvalitatívne morfologické a fyziologické zmeny, ku ktorým dochádza počas života rastliny. Vzhľad kvetu teda naznačuje, že v rastline prebehli hlboké biochemické a fyziologické zmeny. Každá rastlina prechádza určitým vývojovým cyklom – ontogenézou, ktorá trvá od vzniku zygoty až po smrť. Existujú dve obdobia individuálneho vývoja.

Embryonálny vývoj (embryogenéza) - vývoj od zygoty po vytvorenie embrya.

Postembryonálny vývoj je čas vývoja od momentu klíčenia semena.

Postembryonálny vývoj prebieha v niekoľkých fázach.

1. Latentné obdobie – stav spiaceho semena. Toto obdobie môže trvať niekoľko dní až niekoľko rokov, kým sa semeno nedostane do priaznivých podmienok na klíčenie.

2. Obdobie klíčenia alebo semenáčika trvá do objavenia sa prvého listu a do jeho objavenia sa embryo živí rezervnými látkami semena.

3. Obdobie mladej rastliny trvá od prvého listu do začiatku kvitnutia. Rastlina je plne sebestačná v živinách.

4. Obdobie dospelej rastliny je časom kvitnutia a plodenia.

5. Obdobie starej rastliny – rastlina prestáva kvitnúť a prinášať ovocie.

6. Obdobie staroby je posledným obdobím v živote rastliny, kedy prestáva kvitnúť a prinášať plody, vädne a odumiera.

Prechod z jedného štádia vývoja do druhého je sprevádzaný rôznymi zmenami, ktoré vedú k vzniku rôznych orgánov. Tento proces sa nazýva organogenéza a pokračuje počas celého života rastliny.

Vývoj rastlín začína klíčením semien.

Podmienky pre klíčenie semien a tvorbu sadeníc. Na klíčenie semien sú potrebné určité podmienky vlhkosti a teploty. Rozsah teplôt priaznivých pre klíčenie závisí od geografického pôvodu rastlín. V severných rastlinách je nižšia ako v južných: semená pšenice môžu klíčiť pri teplote 0 - 10 ° C a semená kukurice - najmenej 120 ° C. Pre semená tropických paliem je potrebná teplota 20 - 25 ° C. klíčiť sa nazýva minimum. Najlepšia teplota na klíčenie semien je optimálna. Najvyššia teplota, pri ktorej je klíčenie možné, sa nazýva maximálna teplota. Klíčenie semien je sprevádzané zložitými biochemickými a anatomickými a fyziologickými procesmi. Nie všetky semená sú schopné klíčiť ihneď po dozretí. V rastlinách vlhkého a horúceho podnebia semená okamžite klíčia. V miernom podnebí sa vyskytujú aj rastliny s ľahko a rýchlo klíčiacimi semenami (javory strieborné, vŕby). Tieto rastliny kvitnú na jar a ich semená za priaznivých podmienok klíčia na jeseň.

tvoria silné rastliny. Semená, ktoré nevyklíčia, odumierajú.

Semená mnohých kvitnúcich rastlín potrebujú na klíčenie obdobie vegetačného pokoja. Niekedy je to nútené - keď nie sú priaznivé podmienky na klíčenie. Semená rastlín žijúcich na miestach so sezónnymi výkyvmi teploty a vlhkosti (mierne, subtropické pásmo) môžu byť v organickej dormancii, ktorá je určená špeciálnymi vlastnosťami samotného semena. Spiace semená niekedy ležia v zemi aj napučané po mnoho rokov. Zabraňuje klíčeniu semien tvrdé semená (strukoviny) - tvrdá šupka. V prírode narúšaniu celistvosti takejto šupky a nadobudnutiu schopnosti semien napučať napomáhajú teplotné efekty: zahrievanie, mrazenie a prudké kolísanie teploty. V poľnohospodárskej praxi sa vertikutácia používa na porušenie celistvosti tvrdej šupky (poškodenie celistvosti šupky trením pieskom, rozbitím skla v špeciálnych zariadeniach alebo obarením vriacou vodou). Niekedy klíčenie semien brzdia enzýmy umiestnené na povrchu semien (cvikla) ​​– chemická dormancia. Morfologická dormancia sa vyskytuje u nedostatočne vyvinutého embrya. Fyziologická dormancia sa pozoruje u čerstvo zozbieraných semien obilnín, šalátu, ide o plytkú dormanciu. Semená mnohých drevín majú hlbokú fyziologickú dormanciu. Dá sa prekonať ich výsevom na jeseň alebo v dôsledku umelej studenej stratifikácie - udržiavaním semien pri nízkej pozitívnej teplote (0 ... + 7 ° C) vo vlhkom prostredí (piesok) s dostatočným prevzdušňovaním. Ochladzovanie napučaných semien alebo ich ožarovanie svetlom podporuje klíčenie. Existujú semená, ktoré na klíčenie nepotrebujú svetlo (nigella).

Suché semená rastlín majú rôznu životnosť, počas ktorej zostávajú životaschopné. Semená, ktoré klíčia, ľahko strácajú životaschopnosť v priebehu mesiacov, týždňov, dní (vŕby). V tekvicových semenách zostávajú životaschopné až 5 rokov alebo viac. Semená niektorých rastlín môžu ležať v určitých podmienkach stovky rokov. V rašeliniskách sa teda našli semená lotosu, ktoré si zachovali svoju klíčivosť aj po 1000 rokoch pochovania a vek semien lupiny extrahovaných z ľadu Aljašky dosahuje 10 000 rokov.

Len čo do semien začne prúdiť voda, zintenzívni sa v nich dýchanie, aktivujú sa enzýmy. Pod ich vplyvom sa hydrolyzujú rezervné živiny. Potom embryo začne rásť v dôsledku delenia buniek. Prvý vyjde, prerazí šupku, zárodočný koreň, čo je uľahčené interkalárnym meristémom hypokotylového kolena. Koreň vyrastá z vrcholového meristému. V mnohých rastlinách zárodočná stonka intenzívne rastie a prenáša klíčne listy do vzduchu. Zozelenajú a fungujú ako fotosyntetické orgány. Niekedy zárodočná stonka nevyrastie a uzol klíčnych listov spolu s klíčnymi listami zostáva v zemi. Takéto klíčenie semien sa nazýva podzemné (lieska, hrach, dub). V tomto prípade kotyledóny plnia funkciu skladovania. Napríklad v obilninách, cibuli a kosatci plnia kotyledóny saciu funkciu, prenášajú živiny zo zásobných pletív do semenáčika. Ak sa kotyledóny dostanú na povrch zeme a zozelenajú, potom sa takéto klíčenie nazýva nadzemné.

Ak dva kotyledóny odchádzajú na rôznych úrovniach, potom sa mezokotyl nachádza medzi dvoma kotyledónovými uzlinami. Zo zárodočného koreňa vzniká hlavný koreň, z ktorého vychádzajú bočné konáre, ktoré pomáhajú lepšie držať rastlinu a zabezpečujú výživu pôdy a vody.

Pre každú fázu individuálneho vývoja rastliny je nevyhnutná kombinácia rôznych faktorov prostredia a vnútorných faktorov samotnej rastliny.

Na začiatku štádia sadeníc musia byť semená vystavené nerovnakým teplotám. Tento proces sa nazýva jarovizácia. Takže zimné rastliny, ktorých semená sa vysievajú začiatkom jesene, potrebujú nízke pozitívne a malé negatívne teploty (0 - 5 ° C). Jarné rastliny sa vysievajú skoro na jar. Aby prešli prvým stupňom, potrebujú kladné teploty, od nízkych po vyššie. Vplyvom rôznych teplôt sa v rastline kladú kvety. Na vytvorenie kvetu je potrebný prísun živín, preto rastliny nemôžu kvitnúť hneď po vyklíčení. V niektorých sa kvitnutie vyskytuje 30 - 35 dní po zasiatí, v iných - uprostred vegetačného obdobia.

Podmienky prechodu rastlín do kvitnutia. Väčšinu rastlín je potrebné pred kvitnutím ochladiť. Ak sa teda repa pestuje v trópoch, kde nie sú nízke teploty podporujúce jarovitosť, potom zostáva vo vegetatívnom stave niekoľko rokov. Ale sú rastliny, ktoré takýto efekt nepotrebujú (šalát). Podľa vedcov sa pred začiatkom kvitnutia po jarovizácii tvoria v rastových šiškách látky spôsobujúce kvitnutie.

Dĺžka denného svetla je ďalším faktorom ovplyvňujúcim prechod rastliny do kvitnutia. Tento jav sa nazýva fotoperiodizmus. Zistilo sa, že rastliny reagujú odlišne na dlhé a krátke denné hodiny: niektoré sa vyvíjajú rýchlejšie s krátkym dňom, iné - s predĺženým. A existujú rastliny, ktorým je trvanie osvetlenia ľahostajné. V tomto ohľade sa rozlišujú tri skupiny rastlín. Rastliny dlhého dňa kvitnú jasným dňom trvajúcim 16-20 hodín, rastliny krátkeho dňa kvitnú, ak denné hodiny trvajú 8-12 hodín, indiferentné (neutrálne) kvitnú pri akomkoľvek svetelnom režime. Vystavenie určitému svetelnému dňu nie je potrebné stále, ale len počas fotoperiódy 10 - 12 dní po vzídení. Rozdiel medzi týmito skupinami rastlín je v tom, že rastliny krátkeho dňa (sója, proso, ryža, konope, chryzantéma, astry) kvitnú koncom leta – začiatkom jesene. Rastliny dlhého dňa (ovos, jačmeň, rudbekia, ľan, repa, reďkovka, vlčí bôb) kvitnú začiatkom leta.

Životnosť rastlín. Procesy, ktoré prebiehajú počas individuálneho vývoja rastliny, sú výsledkom jej historického prispôsobovania sa rôznym vonkajším vplyvom. Môžeme povedať, že rastliny vo svojom individuálnom vývoji opakujú štádiá vývoja svojich predkov (fylogenézu).

Rastliny rastú a vyvíjajú sa počas svojho života. Individuálny vývoj rastlín je jej životným cyklom. Rastliny majú rôznu životnosť. Jednoročné rastliny (proso, pohánka, quinoa) sa objavujú na jar zo semien, potom kvitnú a potom odumierajú, keď žili menej ako rok. U dvojročných rastlín (kapusta, mrkva) sa v prvom roku života vyvíjajú iba vegetatívne orgány, v druhom roku rastlina kvitne a plodí. Pri viacročných rastlinách trvá životný cyklus niekoľko rokov až niekoľko sto rokov (stromy, kríky, bylinky, konvalinka, bodliak, podbeľ, georgíny).

Jednoročné rastliny, dvojročné rastliny a niektoré trvalky, ktoré plodia raz za život, sú monokarpické rastliny. Väčšina trvaliek kvitne a prináša ovocie niekoľkokrát počas svojho života. Ide o polykarpické rastliny. Medzi monokarpické rastliny patrí špeciálna skupina rastlín – efeméry. Ide o jednoročné rastliny, ktoré nástupom nepriaznivých podmienok vyblednú a tvoria semená. Vytrvalé polykarpické rastliny - efemeroidy. Je pre ne charakteristické, že v čase nástupu nepriaznivých podmienok tvoria semená a ukladajú živiny do cibuliek alebo podzemkov.

Štúdiom rastu a vývoja rastlín pod vplyvom faktorov prostredia dokázal človek vyvinúť metódu biologickej kontroly priebehu vývoja poľnohospodárskych rastlín a ovplyvniť zvyšovanie úrody. Znalosť procesov jarovizácie teda umožnila získať za 381 dní tri generácie ozimnej pšenice Mironovskaya 808. Ošetrením semien chladom je možné ich rozkvitnúť, aj keď sú zasiate na jar. Otužovanie semien môže zvýšiť výnos a mrazuvzdornosť rastlín.

V kvetinárskej praxi sa v poslednej dobe široko používa vplyv denného svetla na dobu kvitnutia okrasných rastlín na získanie kvitnúcich astier a chryzantém v lete, a nie na jeseň.

Životné formy rastlín. Okolitá krajina vytvára vzhľad - habitus rastlín. Pod vplyvom komplexu environmentálnych podmienok rastliny v procese historického vývoja získali rôzne prispôsobenia, ktoré sa prejavujú v charakteristikách metabolizmu, štruktúry, rastových metód a dynamiky životných procesov. To všetko sa odráža vo vzhľade rastlín. Vzhľad rastlín, historicky vytvorený pod vplyvom environmentálnych faktorov, sa nazýva forma života. Termín „životná forma“ zaviedol v 80. rokoch minulého storočia dánsky botanik E. Warming.

Napriek tomu, že forma života je ekologický koncept, treba ho odlíšiť od konceptu ekologických skupín rastlín. Formy života odrážajú adaptabilitu rastlín na celý komplex faktorov prostredia, na rozdiel od ekologických skupín, ktoré odrážajú adaptabilitu organizmov na jednotlivé faktory prostredia (svetlo, teplo, pôdny charakter, vlhkosť). Zástupcovia tej istej formy života môžu patriť do rôznych ekologických skupín.

Existujú rôzne klasifikácie foriem života. Jedným z nich je, že vzhľad určitých skupín rastlín, historicky vytvorených pod vplyvom environmentálnych faktorov, určuje fyziognomickú klasifikáciu. Podľa tejto klasifikácie sa rozlišujú stromy, kríky, kríky, polokríky, bylinné polykarpické a bylinné monokarpické rastliny.

1. Stromy sú viacročné rastliny s jedným lignifikovaným kmeňom, ktorý vydrží celý život.

2. Kríky - viacročné rastliny s niekoľkými ekvivalentnými kmeňmi, pretože vetvenie začína od samotnej zeme.

3. Kríky. Patria sem brusnice, vres, čučoriedky, divoký rozmarín. Ide o poddimenzované rastliny (od 5 - 7 do 50 - 60 cm). Rozvetvenie pod zemou, výsledkom čoho je vytvorenie niekoľkých lignifikovaných, silne rozvetvených stoniek.

4. Polokríky (polokry). Jedná sa o veľa paliny, prutnyak, teresken. Pre tieto rastliny je charakteristické odumieranie horných nelignifikovaných nadzemných výhonkov. Lignifikované časti stoniek zostávajú niekoľko rokov. Z obnovovacích púčikov sa každý rok tvoria nové trávnaté výhonky.

5. Byliny. Viacročné a jednoročné rastliny, v ktorých nadzemná časť rastliny alebo celá rastlina na zimu odumiera. Delia sa na bylinné polykarpické a bylinné monokarpické. Medzi bylinné polykarpické rastliny patria koreňové rastliny (lucerna, šalvia, spánková tráva, horec, púpava). Z tejto skupiny možno nájsť tumbleweed formu (kachim) a vankúšovitú formu (smolevka, saxifrage).

Okrem toho sú v tejto skupine rastliny s kefovým koreňom a s krátkymi podzemkami (masliaky, nechtík, manžeta, kupena), ako aj s dlhými podzemkami (pšeničná tráva plazivá), polykarpiky tvoriace stolony (úžasná fialka, jahoda); plazivé (Veronica officinalis) a hľuzotvorné polykarpiky (láska dvojlistá, šafran), ako aj hľuznaté polykarpiky (efemeroidy hus cibuľa, tulipán).

Prednáška č.8

Taxonómia rastlín

1. Metódy výskumu v taxonómii.

2. Pojem formulára.

Rastlinná systematika študuje rozmanitosť rastlinných organizmov. Hlavnou úlohou taxonómie je klasifikácia obrovského množstva rastlín. Moderná systematika sa rozvíja v úzkom spojení s inými vedami: morfológiou, cytológiou, genetikou, biochémiou, embryológiou, ekológiou, biogeografiou atď. Teoretickým základom systematiky je evolučná doktrína. „Systematika je základom aj korunou biológie, jej začiatkom a koncom. Bez systematiky nikdy nepochopíme život v jeho úžasnej rozmanitosti, ktorá vznikla v dôsledku dlhého vývoja “(A.L. Takhtadzhyan, 1974).

Moderná systematika zahŕňa tri sekcie: taxonómiu, nomenklatúru a fylogenetiku.

Taxonómia je náuka o teórii a praxi klasifikácie organizmov, t.j. distribúcia obrovského množstva už známych a novoobjavených organizmov v súlade s ich podobnosťami a rozdielmi v určitých navzájom podriadených taxonomických jednotkách. Základnou taxonomickou jednotkou pre celú biológiu je druh. Každý druh patrí do rodu, rod do čeľade, čeľade do rádu, rád do triedy, trieda do oddelenia, oddelenie do kráľovstva. Ide o hierarchický klasifikačný systém. Každý druh má dvojitý alebo binárny názov: generický a špecifický. Napríklad ďatelina plazivá - Trifolium repens L. Za názvom druhu sa veľkými písmenami uvádza meno vedca, ktorý tento druh objavil. Binárne názvoslovie bolo zavedené a publikované v roku 1753 v diele slávneho švédskeho vedca Carla Linnaeusa „Species plantarum“ („Druhy rastlín“).

Celý súbor existujúcich názvov taxónov a systém pravidiel upravujúcich stanovovanie a používanie týchto názvov patrí do sekcie nomenklatúry. Hlavnou úlohou nomenklatúry je ustálený systém mien. Pre rôzne taxonomické kategórie existujú pravidlá tvorby mien, aby sa určila ich úroveň: napríklad pri čeľade v latinskom názve sa používa koncovka - ceae (čeľaď Fabaseae, Ranunculaceae - Ranunculaseae atď.), pri radoch - a1es (rad Fabales - Fabales ), pre oddelenia - fyta (oddelenie Kvitnúce rastliny - Magnoliophyta, oddelenie Zelené riasy - Chlorophyts atď.). Existuje medzinárodný kód botanickej nomenklatúry, ktorý sa každých šesť rokov vylepšuje a schvaľuje na botanických kongresoch.

Fylogenetika zakladá príbuznosť organizmov z historického hľadiska, obnovuje fylogenézu všetkých živých organizmov vo všeobecnosti a jednotlivých systematických skupín.

Každý taxón má súbor morfologických, anatomických, ekologických a množstvo ďalších vlastností, ako aj určité spôsoby rozmnožovania (nepohlavné, vegetatívne a pohlavné).

Všetky rastliny sú rozdelené do dvoch veľkých skupín: nižšie a vyššie. V nižších rastlinách nie je vegetatívne telo rozdelené na orgány (koreň, stonka, list) a je reprezentované stélkou alebo stélkou. Talus môže byť jednobunkový alebo mnohobunkový. Vo vyšších spórových a semenných rastlinách je telo rozdelené na vegetatívne orgány pozostávajúce z rôznych tkanív, ktoré vykonávajú rôzne funkcie.

Z nižších rastlín v tomto návode sú stručne uvažované tieto oddelenia: Modrozelené riasy, Zelená, Hnedá, Červená, Rozsievky, Lišajníky. Z vyšších spórových rastlín - oddelenia machorast, lýk, praslička, papraď; zo semien - nahosemenné a kvitnúce rastliny.

Metódy výskumu v systematike. Ako každá veda, aj systematika rastlín má svoje výskumné metódy na riešenie základných problémov. Jednou z podstatných úloh je objasniť podobnosti a rozdiely medzi taxónmi. Historickú postupnosť pôvodu toho či onoho taxónu, príbuznosť taxónov vo všeobecnosti možno stanoviť štúdiom fosílnych zvyškov rastlín. Pomocou paleobotanických nálezov je možné obnoviť evolúciu jednotlivých rastlín a dokonca aj celých flór na našej planéte. To však nestačí: sú potrebné nepriame dôkazy. Spomedzi nepriamych metód poznávania fylogenézy zohráva významnú úlohu porovnávacia morfologická, hlavná metóda taxonómie. Táto metóda sa používa na štúdium makroštruktúry organizmov, nevyžaduje špeciálne vybavenie, používali ju botanici ešte pred vynálezom mikroskopu. S rozvojom a zdokonaľovaním mikroskopickej techniky sa presnejšie začala používať porovnávacia morfologická metóda.

Embryologické, porovnávacie anatomické a ontogenetické metódy sú variantmi porovnávacej morfologickej metódy. S ich pomocou študujú mikroskopické štruktúry tkanív, embryonálne vaky, postupnosť vývoja gametogenézy atď. Porovnávacie cytologické a karyologické metódy pomáhajú analyzovať znaky organizmov na bunkovej úrovni, na úrovni karyotypu. Metódy molekulárnej biológie umožňujú porovnateľne študovať genómovú podobnosť taxónov. Pomocou rozboru spór a peľu - palynologickou metódou, pri dobre zachovaných schránkach spór a peľu vyhynutých rastlín sa zisťuje vek ložísk a povaha vtedajšej flóry. Metódy určovania chemického zloženia rastlín sa využívajú aj v taxonómii, imunologické (stanovujú príbuznosť organizmov na základe podobnosti biologickej aktivity proteínu), fyziologické (určujú mrazuvzdornosť rastlín alebo suchu atď.), ekologicko-genetické (umožňuje poznať hranice fenotypovej reakcie taxónu, študovať variabilitu a pohyblivosť znakov v závislosti od faktorov prostredia), hybridologické (založené na štúdiu hybridizácie taxónov). V rastlinnej taxonómii sa niekedy používajú matematické, geografické, archeologické a iné metódy.

Predmetom skúmania v systematike sú živé rastliny alebo ich pevné časti (herbáre, zbierky veľkých plodov, šišiek, rezy dreva a pod.), ako aj tekuté fixátory v liehu alebo formalíne.

Pojem formulára. Od čias Carla Linného sa rod a druh považujú za hlavné systematické jednotky v organickom svete. K. Linné považoval druhy za nemenné a trvalé. D. Ray ako prvý definoval druh ako súbor jedincov, ktorí vznikli zo semien jednej rastliny. C. Darwin veril, že druh je historickým a dynamickým fenoménom: druh sa vyvíja, dosahuje plný vývoj a potom má tendenciu klesať (v dôsledku zmien v živote a zápasov s inými druhmi) a zaniká. Druhy vznikajú z odrôd (menšie jednotky ako druh); odrody sú „začiatočné druhy“. V budúcnosti bol koncept druhu vylepšený, spresnený, ale zatiaľ neexistuje presná definícia. Mnoho taxonómov sa pokúsilo definovať tento druh. Jeden z najbežnejších patrí V.L. Komarovovi (1945): „...druh je súbor generácií pochádzajúcich od spoločného predka a pod vplyvom prostredia a boja o existenciu živých bytostí izolovaných selekciou od ostatných. svetove, zo sveta; Druh je zároveň etapou v procese evolúcie. Druh má určitý stabilný geografický areál, územie mimo ktorého sa prakticky nevyskytuje, t.j. každý druh žije v podobných ekologických podmienkach, má spoločný areál výskytu atď.

V prírode sú druhy zastúpené súborom jedincov - populácií schopných kríženia s tvorbou plodného potomstva, obývajúcich určité územie, majúcich množstvo spoločných morfologických znakov a rôznych typov vzťahov s prostredím a oddelené od iných podobných súborov jednotlivcov neprechádzajúcou bariérou. Drvivá väčšina vedcov, počnúc Charlesom Darwinom, sa domnieva, že k speciácii dochádza pod vplyvom prirodzeného výberu prostredníctvom divergencie – rozvetvenia rodového druhu na dva alebo viac nových. Preto je zvykom rozlišovať zlomkovejšie taxóny – poddruhy, variety, formy alebo morfy.

Poddruhy sú menšie taxóny v rámci druhu, ktoré majú svoj vlastný areál, napríklad mnohé polymorfné druhy: šťavel obyčajný, rakytník atď.

Odrody sa od seba líšia ešte menej ako poddruhy, nemajú ani vlastný areál, znaky sú fixované dedične.

Formy alebo morfy sú taxóny s ešte menšími odlišnosťami od druhov, ktoré vznikajú a menia sa vplyvom vonkajšieho prostredia a nie sú fixované dedične.

Odroda je skupina jedincov v rámci druhu, poddruhu, odrody, vyznačujúca sa množstvom dedične stabilných znakov (veľkoplodosť, slabá guľatosť, vysoký výnos a pod.), ktoré sa nededia a majú veľký národohospodársky význam. Pri rozmnožovaní semenami podľa Mendelovho zákona dochádza u potomstva k štiepeniu, preto sa v záujme zachovania materských vlastností zvyčajne odrody rozmnožujú vegetatívne. Spomedzi všetkých kultúrnych rastlín je známych veľa odrôd, napríklad v rakytníku, relatívne mladej ovocnej plodine, je známych viac ako 150 odrôd.

Druhy s podobnými znakmi sú zoskupené do rodov. Rody sa spájajú do rodín podľa princípu spoločného pôvodu, rodiny do rádov, rády do tried atď. V rámci rádov a tried sú menšie taxóny: podrady, podtriedy.

Prednáška č.9

Systematika vyšších spórových rastlín

RASTLINNÉ KRÁĽOVSTVO - PLANTAE

V modernej systematike je rastlinná ríša rozdelená do troch čiastkových kráľovstiev: Bagryanki alebo červené riasy; Pravé riasy a vyššie rastliny, prípadne listnaté rastliny. Crimson sa často nazýva nižšími rastlinami: ich vegetatívne telo nie je rozdelené na orgány a tkanivá a nazýva sa aj talus. Fialové riasy však majú určité rozdiely v porovnaní so skutočnými riasami.

Špeciálna kozmická úloha zelených rastlín spočíva v tom, že bez nich nie je možný život všetkých ostatných živých organizmov, vrátane ľudí. Len chlorofyl obsiahnutý v zelených rastlinách je schopný akumulovať energiu slnka a premieňať ju na energiu chemických väzieb, čo vedie k tvorbe organickej hmoty z anorganických látok.

PODKRÁĽOVSTVO VYŠŠÍCH RASTLÍN - EMBRUORNUTA

Vyššie rastliny sú najviac diferencované autotrofné mnohobunkové organizmy, prispôsobené najmä suchozemskému prostrediu.

Telo veľkej väčšiny vyšších rastlín je rozdelené na výhonky (stonky a listy) a korene. Vyššie rastliny majú pletivá. Tvorba pletív je nevyhnutným výsledkom migrácie rastlín z vodného prostredia na pevninu. Živiny nie sú absorbované celým povrchom rastliny, ako vo vode, ale špecializovanými vodivými bunkami.

Podkráľovstvo obsahuje najmenej 300 000 živých druhov a obrovské množstvo vyhynutých druhov. Známe druhy vyšších rastlín sú rozdelené do 9 oddelení:

1. Rhynia.

2. Zosterophyllic.

3. Mechový.

4. Lykopsoid a.

5. Psilotoid.

6. Praslička roľná.

9. Angiospermy alebo Kvitnúce.

Rhynia a Zosterofyly úplne vyhynuli. V iných oddeleniach sú vyhynuté a teraz existujúce druhy. Medzi vyššími rastlinami (s výnimkou machorastov) prevláda sporofyt nad gametofytom. V orgánoch sporofytu sú cievy a tracheidy, preto sa nazývajú aj cievnaté rastliny.

Vyššie rastliny sa delia na dve veľmi nerovnaké skupiny z hľadiska hodnoty a počtu druhov – vyššie výtrusné a semenné rastliny. Vo vyšších výtrusoch sú gametofyty a sporofyty samostatné rastliny (s výnimkou machorastov, v ktorých sa sporofyt vyvíja na gametofyte). Výtrusné rastliny sa rozmnožujú výtrusmi. Výtrusy zahŕňajú všetky oddelenia okrem nahosemenných a krytosemenných.

Nahosemenné a krytosemenné rastliny sú semenné rastliny, ktoré sa rozmnožujú semenami. V semenných rastlinách spolu sporogenéza a gametogenéza úzko súvisia. V procese evolúcie došlo k silnej redukcii samičieho a samčieho gametofytu, takže redukovaný samičí gametofyt (embryový vak) sa vyvinie na sporofyte a samčí gametofyt (prachové zrno) sa prenesie do vajíčka ako celok. V dôsledku oplodnenia vajíčka vzniká diploidná zygota, z ktorej sa vyvíja embryo, obklopené špeciálnymi membránami alebo obalmi. Embryo s kožou tvorí semeno. U nahosemenných ležia semená otvorené na semenných šupinách, zatiaľ čo u krytosemenných sa nachádzajú vo vaječníku piestika, tvoreného jedným alebo viacerými plodolistami.

Predpokladá sa, že vyššie rastliny vznikli z nižších – obyvateľov vodného prostredia, priamo zo zelených a hnedých rias.

Na pohlavnom rozmnožovaní sa spravidla zúčastňujú dvaja rodičovskí jedinci, z ktorých každý sa podieľa na tvorbe nového organizmu, pričom zavádza iba jednu pohlavnú bunku - gamétu (vajíčko alebo spermiu). V dôsledku splynutia gamét vzniká oplodnené vajíčko - zygota, ktorá nesie dedičné sklony oboch rodičov, vďaka čomu sa dedičná variabilita potomstva prudko zvyšuje. To je výhoda sexuálneho rozmnožovania oproti nepohlavnému rozmnožovaniu.

Nižšie mnohobunkové organizmy sa spolu s nepohlavným rozmnožovaním môžu rozmnožovať aj sexuálne. Vo vláknitých riasach jedna z buniek prechádza niekoľkými deleniami, čo vedie k vytvoreniu malých pohyblivých gamét rovnakej veľkosti s polovičným počtom chromozómov. Gaméty sa potom spájajú do párov a tvoria jednu bunku a z nej sa následne vyvinú noví jedinci. Vo viac organizovaných rastlinách a zvieratách nemajú zárodočné bunky rovnakú veľkosť. Niektoré gaméty sú bohaté na náhradné živiny a nepohyblivé - vajíčka; ostatné, malé, mobilné - spermie. Gaméty sa tvoria v špecializovaných orgánoch – pohlavných žľazách. U vyšších zvierat sa ženské gaméty (vajíčka) tvoria vo vaječníkoch, mužské (spermie) - v semenníkoch. K tvorbe zárodočných buniek (gametogenéza) v riasach, mnohých hubách a vyšších spórových rastlinách dochádza mitózou alebo meiózou v špeciálnych orgánoch sexuálneho rozmnožovania: vajíčka - v oogónii alebo archegónii, spermie a spermie - v anterídiách.

VIDIEŤ VIAC:

Rozmnožovanie rastlín. Jednou z povinných vlastností živých organizmov je rozmnožovanie potomstva (rozmnožovanie). Reprodukcia je spojená s následným presídľovaním rastlín. Rozmnožovanie a presídľovanie, teda šírenie života, je podľa V. I. Vernadského najdôležitejším biologickým faktorom našej planéty.

Počas rozmnožovania sa počet jedincov tohto druhu zvyšuje. Pojem "reprodukcia" odráža kvalitatívnu stránku. Počet jedincov v dôsledku rozmnožovania môže byť niekedy znížený (rozsievky).

Rozmnožovanie ako vlastnosť živej hmoty, t.j. schopnosť jedného jedinca dať vzniknúť svojmu druhu existovala v raných štádiách jeho vývoja.

Evolúcia života prebiehala paralelne s evolúciou spôsobov rozmnožovania.

Formy rozmnožovania rastlín možno rozdeliť do dvoch typov: asexuálne a sexuálne.

V skutočnosti sa asexuálna reprodukcia uskutočňuje pomocou špecializovaných buniek - spór. Vznikajú v orgánoch nepohlavného rozmnožovania – sporangiách v dôsledku mitotického delenia. Výtrus počas klíčenia rozmnožuje nového jedinca, podobného matke, s výnimkou výtrusov semenných rastlín, u ktorých výtrus stratil reprodukčnú a usadzovaciu funkciu.

Nepohlavné rozmnožovanie sa uskutočňuje bez účasti zárodočných buniek pomocou spór, ktoré sa tvoria v špecializovaných orgánoch - sporangiách a zoosporangiách.

Vo vnútri výtrusnice nastáva redukčné delenie a vytekajú jednobunkové výtrusy alebo zoospóry (s bičíkmi). Väčšina nižších rastlín sa rozmnožuje výtrusmi (riasami), z vyšších výtrusov - machorasty, lykožrúty, prasličky, paprade.

Rozmnožovanie rastlín pomocou vegetatívnych orgánov (časť výhonku, listu, koreňa) alebo delenie jednobunkových rias na polovicu atď. nazývané vegetatívne (obr. 134). Má široké využitie v poľnohospodárstve, najmä pri množení odrodového materiálu, kde je potrebné zachovať materské vlastnosti odrody. Mnohé plodiny sa teda dobre rozmnožujú pomocou lignifikovaných a zelených odrezkov (rakytník, citrónová tráva, aktinídia, čierne ríbezle atď.), iných ovocných stromov (jabloň, hruška, čerešňa, marhuľa a pod.) - vrúbľovaním odrodových odrezkov do koruna divokých sadeníc.

Cibuľovité rastliny sa rozmnožujú cibuľkami (tulipány, hyacinty, gladioly atď.); mnohé viacročné bylinné rastliny sa pestujú s podzemkami (konvalinka, kupena, trváca lupina, špargľa atď.), koreňovými hľuzami (georgíny, topinambur atď.).

Niektoré rastliny sa rozmnožujú pomocou výhonkov (arónia,

rakytník, malina a pod.) alebo vrstvenie (záhradné jahody, egreše a pod.).

Sexuálnu reprodukciu vykonávajú špeciálne pohlavné bunky - gaméty. Gamety sa tvoria v dôsledku meiózy, sú mužské a ženské. V dôsledku ich splynutia vzniká zygota, z ktorej sa následne vyvinie nový organizmus. Rastliny sa líšia typmi gamét. V niektorých jednobunkových organizmoch určitý čas funguje ako gaméta. Rôzne organizmy (gaméty) sa spájajú.

Tento sexuálny proces sa nazýva hologamia. Ak sú samčie a samičie gaméty morfologicky podobné, mobilné, ide o izogaméty a sexuálny proces sa nazýva izogamia (pozri obr. 160, B, 2). Ak je ženská gaméta o niečo väčšia a menej pohyblivá ako mužská, potom ide o heterogaméty a sexuálny proces sa nazýva heterogamia (obr. 160, B, 3). Z evolučného hľadiska je dokonalejšia oogamia (obr. 160, B, 5), v ktorej sú ženské gaméty pomerne veľké a nepohyblivé, zatiaľ čo mužské gaméty sú malé a pohyblivé.

Ženská gaméta sa nazýva vajíčko a gametanga, v ktorej sa vajíčko tvorí, je v dolnej časti

134. Vegetatívne rozmnožovanie zárodočných rastlín: A - koreňovým potomstvom jablone; B - vrstvenie v čiernej ríbezli; B - listové odrezky z tučnej ženy; G - plodové puky (uzlíky) v paprade

rastliny (riasy) sa nazývajú oogonium a vo vyšších - archegónium.

Mužské gaméty - spermie - majú bičíky.

Vo väčšine semenných rastlín stratili samčie gaméty bičíky a nazývajú sa spermie. Gametangia, v ktorých sa produkujú spermie, sa nazývajú anteridia.

Väčšina rastlín má všetky spôsoby rozmnožovania, avšak pre mnohé riasy, vyššie spórové a semenné rastliny je charakteristické striedanie nepohlavných a pohlavných typov rozmnožovania. Na nepohlavnej generácii v sporofyte, alebo diplobionte (2l) sa v dôsledku dozrievania spór a následného redukčného delenia tvoria spóry (p) a na pohlavnej generácii - gametofyte - samičie a samčie gaméty (p), ktoré , keď sa spojí, vytvorí zygotu (2l) .

Z nej opäť vyrastie sporofyt (2l), t.j. dochádza k striedaniu generácií so zmenou jadrových fáz.

Striedanie vývojových fáz. Zistilo sa striedanie vývojových fáz v rôznych systematických skupinách rastlín. Bolo možné zistiť všeobecný vzorec: sporofyt sa lepšie vyvíja a stáva sa nezávislým; gametofáza sa naopak stále viac znižuje a úplne stráca svoju nezávislosť a závisí od sporofytu (gymnospermy a krytosemenné rastliny). V evolúcii sexuálneho rozmnožovania mala redukcia gametofytu progresívny význam, čo viedlo k vytvoreniu nových základov rozmnožovania a distribúcie – semien a plodov.

Najprimitívnejší cyklus vývoja v machoch. Len u nich medzi vyššími rastlinami možno vidieť dobre vyvinutý samostatný gametofyt (pozri obr. 169).

V machoch paličkových, prasličkách, papraďorastoch prevláda v dĺžke života sporofyt a gametofyt je zastúpený stélkou (porast).

V týchto rastlinách sexuálny proces a gametofáza slúžia na reprodukciu sporofázy a sporofáza, aj keď nie dlho, je stále závislá na gametofáze.

Väčšia adaptabilita na podmienky suchozemskej existencie je spojená so životným cyklom nahosemenných a krytosemenných.

Samčí gametofyt (peľ) v neprítomnosti vodného prostredia nadobúda nový význam: pomocou peľovej trubice dodáva do vajíčka gaméty. Samčie gaméty, spermie, sú nepohyblivé. Zmena generácií sporofytu a gametofytu v gymnospermoch sa teda výrazne líši od predchádzajúcich skupín rastlín, pretože pohlavná generácia - samčí gametofyt (peľové zrno) a samičí gametofyt (primárny endosperm) - je vo výrazne redukovanom stave uzavretá. v tkanivách sporofytu a je na ňom úplne závislý.

Životný cyklus krytosemenných rastlín sa výrazne líši od životného cyklu predchádzajúcich skupín rastlín. Samičí gametofyt krytosemenných rastlín je redukovaný výraznejšie ako gametofyt nahosemenných.

Toto je embryonálny vak. Archegónia chýbajú. Oplodnenie je dvojité (jedna spermia oplodňuje vajíčko, druhá - sekundárne jadro embryového vaku). Endosperm je trishyoidný.

Ryža.

135. Životný cyklus krytosemenných rastlín na príklade kukurice: 1-6 - vývoj sporofytu; 7- 11 - vývoj gametofytu: 7 - zygota; 2 - semenné embryo; 3 - sadenica; 4 - dospelá rastlina; 5 - staminový kvet; 6 - rez klíčku; 7, 8 - vývoj mikrospór; 9, 10 - vývoj mužského gametofytu; 11, 12 - tvorba makrospór; 13-16 - vývoj ženského gametofytu; 17 - začiatok sexuálneho procesu

V krytosemenných rastlinách síce dochádza k výmene generácií - sporofyt a gametofyt, ale samčie a samičie gametofyty sú ešte viac redukované - na niekoľko buniek nachádzajúcich sa v pletivách sporofytu.

Sporofytom sú nám dobre známe obyčajné stromy, kry a byliny (obr. 135).

SEXUÁLNA REPRODUKCIA

Na pohlavnom rozmnožovaní sa spravidla zúčastňujú dvaja rodičovskí jedinci, z ktorých každý sa podieľa na tvorbe nového organizmu, pričom zavádza iba jednu pohlavnú bunku - gamétu (vajíčko alebo spermiu).

V dôsledku splynutia gamét vzniká oplodnené vajíčko - zygota, ktorá nesie dedičné sklony oboch rodičov, vďaka čomu sa dedičná variabilita potomstva prudko zvyšuje. To je výhoda sexuálneho rozmnožovania oproti nepohlavnému rozmnožovaniu.

Nižšie mnohobunkové organizmy sa spolu s nepohlavným rozmnožovaním môžu rozmnožovať aj sexuálne.

Vo vláknitých riasach jedna z buniek prechádza niekoľkými deleniami, čo vedie k vytvoreniu malých pohyblivých gamét rovnakej veľkosti s polovičným počtom chromozómov. Gaméty sa potom spájajú do párov a tvoria jednu bunku a z nej sa následne vyvinú noví jedinci.

Vo viac organizovaných rastlinách a zvieratách nemajú zárodočné bunky rovnakú veľkosť. Niektoré gaméty sú bohaté na náhradné živiny a nepohyblivé - vajíčka; ostatné, malé, mobilné - spermie. Gaméty sa tvoria v špecializovaných orgánoch – pohlavných žľazách. U vyšších zvierat sa ženské gaméty (vajíčka) tvoria vo vaječníkoch, mužské (spermie) - v semenníkoch.

K tvorbe zárodočných buniek (gametogenéza) v riasach, mnohých hubách a vyšších spórových rastlinách dochádza mitózou alebo meiózou v špeciálnych orgánoch sexuálneho rozmnožovania: vajíčka - v oogónii alebo archegónii, spermie a spermie - v anterídiách.

Predchádzajúci12131415161718192021222324252627Ďalší

VIDIEŤ VIAC:

Vývoj zárodočných buniek v rastlinách

Gametogenéza je proces tvorby zrelých zárodočných buniek.

V krytosemenných rastlinách dochádza k tvorbe samčích zárodočných buniek v tyčinkách a samičích - v piestikoch.

Vývoj peľových zŕn

mikrosporogenéza- tvorba mikrospór v prašníkoch tyčiniek.

V procese meiotického delenia materskej bunky vznikajú štyri haploidné mikrospóry.

Mikrogametogenéza- tvorba mužských zárodočných buniek.

Mikrogametogenéza je spojená s jediným mitotickým delením mikrospóry, čím sa mužský gametofyt skladá z dvoch buniek - veľkej vegetatívnej (sifonogénnej) a malej generatívnej.

Po rozdelení je samčí gametofyt pokrytý hustými schránkami a tvorí peľové zrno.

V niektorých prípadoch sa generatívna bunka mitoticky delí aj v procese dozrievania peľu a niekedy až po prenesení na stigmu piestika za vzniku dvoch nepohyblivých samčích zárodočných buniek – spermií.

Po opelení sa z vegetatívnej bunky vytvorí peľová trubica, cez ktorú prenikajú spermie do vaječníka piestika na oplodnenie.

Vývoj embryového vaku z vajíčka

Megasporogenéza- tvorba megaspór v rastlinách

V dôsledku meiotického delenia sa z materskej (archesporálnej) bunky nucellu vytvoria štyri makrospóry, z ktorých tri odumierajú a jedna sa stáva megaspórou.

Megagametogenéza- vývoj samičích zárodočných buniek v rastlinách vo vaječníku piestika.

Megaspóra sa mitoticky delí trikrát a vytvára samičí gametofyt, embryonálny vak s ôsmimi jadrami.

Následnou izoláciou cytoplazmy dcérskych buniek sa z jednej z výsledných buniek stane vajíčko, po stranách ktorého ležia takzvané synergidy, na opačnom konci embryového vaku sa vytvoria tri antipódy a diploidný centrálny bunka vzniká v strede fúzie dvoch haploidných jadier.