Nemzedékek váltakozása a szerves világban. Generációk váltakozása a növényekben
Életciklus- egymást követő fejlődési fázisok összessége. Egyes szervezetekben (egyes baktériumokban) percekben mérik, míg másokban (sequoia, elefánt) meghaladja a tíz évet. A legtöbb organizmus életciklusa tojástól a következő generációs tojásig tart. A ciklusok időtartama attól függ, hogy hány generáció változik az év folyamán, vagy hány évig tart egy életciklus. Tegyen különbséget egyszerű és összetett életciklusok között. Egyszerű életciklus - fejlődési ciklus, amelyben minden generáció nem különbözik egymástól. Összetett életciklus - fejlődési ciklus, amelyben minden generáció eltér egymástól, vagy a szervezet összetett átalakulásai zajlanak le.
Egyszerű és összetett életciklusok
|
Egyszerű életciklusok |
Összetett életciklusok |
|
Nem kísért generációk váltakozása |
Kíséri generációk váltakozása |
|
Olyan növényekben rejlik, amelyekben az egymást követő nemzedékek nem különböznek egymástól (alacsonyabb növényekben) |
Olyan növényekben rejlik, amelyekben a sporofiták és a gametofiták váltakoznak (magasabb növényekben) |
|
Az állatok velejárója közvetlen típusú fejlesztés(hidra, giliszta, hüllők, madarak, emlősök stb.). |
Az állatok velejárója a fejlődés közvetett típusa vagy a generációk váltakozása, tenyésztés különböző módokon (pillangók, csontos halak, kétéltűek stb.) |
Sok bonyolult életciklusú organizmusban generációk váltakoznak. A generációk váltakozása a nemi úton szaporodó nemzedékek természetes változása egy vagy több nem szexuális nemzedék által. A szexuális és ivartalan generációk közötti határ a megtermékenyítés folyamata. Számos protozoa, alga és ízeltlábú esetében nyáron ivartalan, ősszel ivaros szaporodás figyelhető meg. Az életciklus evolúciós folyamatában a nemi haploid fázis szerepe (létezési időtartama és mérete) természetesen csökken, a nem szexuális diploid fázis szerepe pedig nő. A növényekben a generációk váltakozása a sporofiták és a gametofiták váltakozásában nyilvánul meg.
Sporophyte - ez egy diploid generáció, amely spórákat képez és biztosítja az ivartalan szaporodást. Vannak ivartalan szaporodási szervei - sporangiák, amelyek mikro- és megaspórákat képezhetnek a magasabb rendű növények egyes csoportjaiban. Gametophyte - ez egy haploid generáció, amely ivarsejteket képez és biztosítja az ivaros szaporodást. A nemi szaporodás szervei - gametangia, amely a magasabb rendű növények egyes csoportjaiban archegonia (női gametangia) és antheridia (hím) alakúra differenciálódik.
A sporofiták és a gametofiták váltakozásának biológiai jelentősége az, hogy gyorsan növekszik a fajok száma (a sporofiták ivartalan szaporodása miatt) és az egyedek genetikai sokfélesége, valamint új feltételek kialakulásának előfeltételei jönnek létre ( nemi szaporodás gametofit által).
Az állatokban megkülönböztetik a generációk elsődleges és másodlagos váltakozását:
1 ) elsődleges váltakozás a nemi úton szaporodó generációk váltakoznak olyan generációkkal, amelyeknél ivartalan szaporodás történik.
2 ) másodlagos óra.
■ heterogónia- a tipikus szexuális szaporodás váltakozása partenogenezissel (például a malacosztály minden képviselőjénél, ízeltlábúaknál)
■ ivadékcsere- a szexuális szaporodás váltakozása vegetatív (például néhány medúza esetében)
Természetes változás a szaporodás módjában eltérő generációk élőlényeinek életciklusában. Ebben az esetben a szervezetek egy vagy több ivartalan generációját felváltja a nemi úton szaporodó organizmusok generációja.
Jellemző azokra a szervezetekre, amelyek szexuálisan és ivartalanul is szaporodnak.
Ismerje meg a generációk váltakozását:
elsődleges
másodlagos
A generációk elsődleges váltakozása a nemi és ivartalan generációk rendszeres váltakozásából áll
Bekövetkezik:
A legegyszerűbb
Algák
Magasabb növények.
|
A foraminifera életciklusa |
|
|
A foraminifera Myxotheca arenilega fejlődési ciklusa (Grel szerint): 1 - mononukleáris gamont, 2 - gamont a sejtmagok kialakulása után, 3 - ivarsejtek párzása, 4 - zigóta, 5 - fiatal agamont, 6 - növekvő agamont, 7 - meiózis (a redukció ideje); 8 - agametek képződése, 9 - fiatal agameta (gamont) |
A foraminifera életciklusa két fő szakaszra oszlik: skizogónia, vagy agamogónia - ivartalan szaporodás a merozoiták (embriók) kialakulásának szakaszával, és a haploid generáció - megaszféra gamont - kialakulásával végződik; és gamogónia - szexuális reprodukció, amelynek végén a diploid állapot helyreáll - mikroszférikus skizontok képződnek; ezt a második szakaszt számos szexuális elem - ivarsejtek - képződése és ez utóbbiak páronkénti összeolvadása kíséri. |
|
| |
|
|
|
|
Plasmodium malária |
|
|
|
Ha megcsípik, a szúnyog nyálat fecskendez a sebbe, amely sporozoitákat ( sejtek, amelyek az életciklus során sporogónia kialakulását eredményezik.A csírasejtek fúziója során keletkezett zigóta tartalma ismételt osztódáson megy keresztül, aminek következtében több sporozoit képződik.) . A vérárammal belépnek a májba, és bejutnak a hámsejtekbe, ahol szaporodnak skizogónia (a sporozoák legegyszerűbb osztályának szaporodási típusa, amelyet a sejtmag többszörös osztódása, majd a sejt sok leánysejtté (merozoiták) történő szétesése jellemez. Az eritrocitákban lévő merozoiták egy része gametocitákká alakul (gamont, a szexuális folyamatra való felkészülés szakaszai). A páciens vérét megivó szúnyog belében a mikrogametocitákból mikrogameták (férfi nemi sejtek), a makrogametociták pedig nőstény makrogamétákat hoznak létre. A gaméták kopulálnak, a mobil zigóta a falba kerül, és kijön a szúnyog bélének külső felületére, ahol cisztát képez. Egy feltört cisztából sporozoiták tömege jut be a nyálmirigyekbe, és felhalmozódik, várva a következő vérszívást. |
A növényekben szexuális generáció gametofit képviseli, aszexuális- sporofita.
|
|
A gametofiták (n) és sporofiták (2n) arányának változási sémája a növények evolúciójában. 1 - algák 5 - zárvatermő (virágzó) Az evolúció során a sporofita fejlődésen ment keresztül, míg a gametofitákra a redukció jellemző. Példák: Mohák - az uralkodó a gametofiton (haploid generáció), amelyen a sporofita él. Páfrányok - az uralkodó sporofita (diploid generáció) jó formájában fejlett, szárral és gyökérrel rendelkező növény, a gametofitát pedig egy sejtréteg képviseli, amely tányért képez, amely rizóidok segítségével a talajhoz tapad. Angiosperms - a hím hematofiton csak két sejt képviseli, a nőstény - a család, míg a növény maga a sporofita a gymnospermekben és a zárvatermőkben. |
|
|
|
|
Csírázott spórák (protonema állapot) |
|
|
Páfrány sorus
|
|
|
Páfrány életciklus
Gametophyták (kinövések), rajtuk növekvő sporophytákkal
|
|
|
|
Női kúpok Férfi dudorok |
|
|
|
A tűlevelűek reproduktív szerveinek szerkezete a fenyő (Pinus) példáján: A - a hímkúpok szerkezete és elhelyezkedése: 1 - a hajtás egy része hím kúpokkal a takaró pikkelyek hónaljában; 2 - férfi dudor (microstrobilis); 3 - mikrosporofill sporangiummal (a mikrospórák tetradjában); 4 - mikrospóra; k.ch - takaró mérlegek; vl - alsó vegetatív levél; ms - microsporo.phill; cn - sporangium; B - a női kúpok szerkezete és elhelyezkedése (constrobilis): 1 - a hajtás része női kúpokkal; 2 - női kúp; 3 - borító- és magpikkely komplex - különböző fejlődési periódusú kúpkomplexum: a - megaspórák tetradjával; b - női gametofittal (endospermium); c - embrióval. |
|
|
|
|
Virágos növény petesejtjének szerkezete |
|
|
|
Generációk váltakozása:
izomorf - a morfológia és a várható élettartam hasonlósága a sporofita és a gametofita között
heteromorf - különbségek ezekben a jellemzőkben
|
Izomorf generációváltás (ulwa) |
A lyloon heteromorf generációváltása) |
|
|
|
A generációk másodlagos váltakozása
állatokban széles körben megtalálható.
A heterogónia és a metagenezis formájában figyelhető meg.
Heterogónia a szexuális folyamat és a partenogenezis elsődleges váltakozásában áll.
Szűznemzés - az élőlények ivaros (de azonos nemű szaporodási) formája, amelyben a női nemi ivarsejtek (peték, peték) megtermékenyítés nélkül fejlődnek.
Szűznemzés:
kezdetleges, vagy kezdetleges (nem lépi túl az embrionális fejlődés kezdeti szakaszát)
teljes természetes partenogenezis (az ivarérett egyedek kifejlődésével ér véget). Minden gerinctelen típusban és minden gerincesben megtalálható, kivéve az emlősöket (a partenogenetikus embriók az embriógenezis korai szakaszában elpusztulnak)
Példa: bolyhokban a szexuális szaporodást rendszeresen felváltja a partenogenezis. Számos szervezetben a heterogenitás az évszaktól függ (a daphniák, a daphniák és a levéltetvek ősszel szaporodnak zigogenezissel (a tojások megtermékenyítésével és zigóták képződésével), nyáron pedig - szűznemzés.
A metagenezis az ivaros szaporodás és a vegetatív (ivartalan) váltakozásából áll.
Például, a hidrák általában bimbózással szaporodnak, de a hőmérséklet csökkenésével csírasejteket képeznek. A coelenteratesben a fejlődés egyes szakaszaiban a szexuális szaporodásról a vegetatívra való áttérés következik be. Néhány tengeri coelenterate -ben a polipoid generáció helyesen váltakozik a medusoid generációval. A polipoid generáció esetében a szaporodás jellemző az úgynevezett strobilationra (keresztirányú szűkületek), a medusoidra - szexuálisan (petesejt megtermékenyítése, lárvák kialakulása és polipok kialakulása).
Kérdések az önkontrollhoz?
Melyek a fő tenyésztési módszerek
Sorolja fel a szexuális folyamat formáit, magyarázza el, mi a lényegük!
Milyen jellemzői vannak a nemi folyamatnak az egysejtű és többsejtű szervezetekben?
Mi a generációváltás?
Milyen élőlénycsoportokban található meg a generációk váltakozása, és mik a jellemzői?
A generációk váltakozása természetes változás a nemzedékek szervezeteiben, amelyek eltérnek a szaporodás módjától. Számos faj élőlénye képes ivartalanul és ivarosan is szaporodni. E tekintetben e faj aszexuális és szexuális generációiról beszélnek. E generációk váltakozása a növényekben és állatokban számos közös vonást rejt magában. A fejlődési ciklusban az ivaros és ivartalan generációt elválasztó határ a megtermékenyítés folyamata (1. ábra). Ebben az esetben a haploid (azaz egyetlen kromoszómakészletet tartalmazó) ivarsejtek fúziójának eredményeként egy diploid (vagyis kettős kromoszómakészletet tartalmazó) zigóta, és a szexuális nemzedék ivartalan lesz.
Mind az ivartalan, mind a szexuális nemzedéknek lehet egy- és kettős kromoszómakészlete, attól függően, hogy az életciklus melyik szakaszában fordul elő meiózis. A meiózis során a kromoszómák száma felére csökken, és diploid halmazuk haploid lesz. A meiózis és a megtermékenyítés két mérföldkő, amely elválasztja a haploid és a diploid fázist a fejlődési ciklusban.
A fejlődési ciklusban az evolúció folyamatában a haploid fázis szerepe (létezési időtartama és mérete) természetesen csökken, a diploid fázis szerepe pedig nő.
A sporozoákban és a flagellátumokban, sok algában és néhány gombában a diploid fázist csak a zigóta képviseli, amely azonnal meiózison megy keresztül, és haploid sejteket képez (1., B és 2. ábra). Minden magasabb és néhány alacsonyabb formában (egyedi algák és gombák, csillósok) zigóta osztja a mitózis, tehát az aszexuális generáció bennük megegyezik a zigóta, diploid.
Rizs. 1. A szaporodás fejlődése. A - csak ivartalan szaporodás; B, C, D - aszexuális és szexuális generációk váltakozása; D - csak szexuális szaporodás.
Rizs. 2. Zöld alga ulotrix: 1 - vegetatív szál; 2 - algák ivartalan szaporodása zoospórák segítségével; 3 - ivaros szaporodás ivarsejtek képződésével és két ivarsejt zigótává való fúziójával; 4 - állatkert; 5 - ivarsejtek; 6 - ivarsejtek fúziója; 7 - zigóta.
Rizs. 3. A bryophyták fejlődési ciklusa: 1 - gametophyte; 2 - sporofita; 3 - sporangium; 4 - vita; 5 - fiatal gametofita; 6 - antheridium; 7 - archegonium; 8 - tojássejt; 9 - spermium.
Tehát a foraminiferában egy diploid aszexuális nemzedék nő egy zigótából. A meiózis következtében haploid sejtek képződnek belőle, amelyekből a haploid nemi generáció is nő. A szexuális generáció a sejtmag többszörös felosztása következtében ivarsejteket képez, amelyek párban egyesülve zigótát képeznek (1. ábra, c). Az ivartalan szaporodás folyamata bryophytákban, páfrányokban és néhány más növényben a meiozis során felmerülő haploid spórák diszperziója következtében következik be (1., B és 3. ábra). Az ilyen fajoknál a meiózis folyamata elválasztja az aszexuális nemzedéket (sporofitát) a szexuális nemzettől (gametofita). A spórák mitotikusan osztódnak, és haploid nemi nemzedéket képeznek.
Rizs. 4. Az angiospermiumok fejlődési ciklusa: 1 - hím gametofita; 2 - női gametofita; 3 - tojássejt; 4 - pollenszem; 5 - fiatal sporophyte; 6 - endosperm; 7 - sziklevél; 8 - meiosis; 9 - mikrospórák; 10 - makrospórák.
Rizs. 5. Hidroid polip életciklusa: 1 - hidroid polip; 2 - medúzák kialakulása herékkel és petefészkekkel ivartalan szaporodás útján - bimbózás; 3 - tojások és spermiumok; 4 - zigóta; 5 - polipok új kolóniájának kifejlesztése.
Coelenterátumokban és más többsejtű állatokban a haploid fázis további elnyomása következik be (1. ábra, D). Van aszexuális és szexuális generációs diploidjuk is, amely aszexuálisból sejtek mitotikus osztódásával jön létre. A meiózis csak az ivarsejtek képződése során fordul elő, amelyek az ilyen élőlények egyetlen haploid fázisa. Például a hidroid polipok aszexuális generációk. Rügyezés után kolóniákat alkotnak, amelyeken a medúza herékkel és petefészekkel fejlődik (diploid ivaros generáció). A medúzák szabadon úsznak a vízben, és ivarosan szaporodnak. Ennek eredményeként a polipok ismét megjelennek (5. ábra).
Van állatok különbséget tenni a generációk elsődleges és másodlagos váltakozása között. Az elsődlegesen ivartalan és ivaros szaporodás váltakozik. Ez sok protozoa esetében is így van. A generációk másodlagos váltakozása magában foglalja a metagenezist és a heterogóniát. A zsákállatokra és coelenterátumokra jellemző metagenezisben az ivaros és vegetatív szaporodás váltakozik. A heterogóniával, amely a trematodákra, egyes kerekférgekre és forgószárnyakra, számos ízeltlábúra jellemző, a normális szexuális szaporodás partenogenezissel változik.
A generációk váltakozása a környezeti feltételektől függ. Kedvező körülmények között a szaporodás általában ivartalan módszerekkel történik - osztódással, bimbózással, vegetatívan vagy partenogenetikusan. Kedvezőtlen körülmények között az ivartalan generációt felváltja a szexuális.
A szaporodás evolúciója az egysejtű szervezetekre jellemző ivartalantól az ivarosig terjedt. A primitív formák csak ivartalanul szaporodnak; bonyolultabb formákban az ivartalan szaporodás váltakozik a nemi szaporodással. A legfejlettebb fajok csak ivarosan szaporodnak (1. ábra).
Generációk váltakozása a növényekben. A generációk tipikus váltakozása jellemző azokra a növényekre, amelyekben diploid fázisként többsejtűek ( diplont) és haploid ( haplont). Diplont sporangiumokat képez, amelyekben a spórák a meiózis következtében keletkeznek (ezért a diplont sporofita vagy ivartalan generációnak is nevezik). Haplont formák gametangia, amelyben reduktív osztódás nélkül - meiózis, nemi sejtek - ivarsejtek képződnek (a haplontot gametofitának vagy szexuális generációnak is nevezik). Sporophyte től alakul ki zigóták megtermékenyítésből, azaz két ivarsejt összeolvadásából, és gametofita- a vitától. Néhány növényben (például néhány zöld- és barna algában) sporophyteés gametofita egyformán fejlettek, és a legtöbb üzemben a fejlesztési ciklusokban sem gametofita(például mohafélékben), ill sporophyte- barna alga moszat, páfrányszerű és magos növények (6. ábra).
Sok zöld algaban (chlamydomonas, ulotrix, spirogyra stb.) Csak a zigóták diploidok, amelyek csírázása során meiózis következik be (6. ábra). A szifonokban, kovaföldekben és néhány barna algában - az állatok túlnyomó többségéhez hasonlóan - csak a meiózis következtében keletkező ivarsejtek haploidok. Ezért ezekben az erőművekben valójában nem váltakoznak a generációk, bár a nukleáris fázisok megváltoznak.
A magasabb rendű növények fejlődési ciklusainak fázisai különleges nevekkel rendelkeznek: a bryophyták sporofitáit sporogóniáknak nevezik (gametofitákon fejlődnek ki), más magasabb rendű növények gametofitáit pedig kinövéseknek (6. ábra). A páfrányokban önállóan léteznek, és a palántákban sporophytákon fejlődnek. A homospórusos növények kinövései (lásd viták) kétivarúak, a heterospórák pedig kétlakiak, és csökkentek (különösen hím), mint a homospórák kinövései. Így például az angiospermákban a hím csíra a mikrospórából fejlődő pollenszem, a nőstény csíra pedig a megaspórából fejlődő embriózsák.
Azokat a szervezeteket, amelyek csak szexuálisan szaporodnak, a haploid és a diploid fázis váltakozása jellemzi. Sok szervezetben, beleértve az emlősöket is, ez a váltakozás rendszeres, és ezen alapul az élőlények fajjellemzőinek megőrzése. A diplomidia elősegíti a különböző allélok felhalmozódását. Éppen ellenkezőleg, azokra a szervezetekre, amelyek képesek szexuálisan és ivartalanul is szaporodni, a generációk váltakozása (változása) jellemző, amikor az élőlények egy vagy több nemzedékét nemi úton szaporodó organizmusgeneráció váltja fel.
Különbséget kell tenni a generációk elsődleges és másodlagos váltakozása között. A nemzedékek elsődleges váltakozása az evolúció során szexuális fejlődésen ment keresztül, de az ivartalan szaporodási képességet megőrző szervezetekben figyelhető meg, és az ivaros és ivartalan generációk rendszeres váltakozásából áll (87. ábra). Megtalálható állatokban (protozoák), algákban és minden magasabb rendű növényben. A protozoonokban a generációk elsődleges váltakozásának klasszikus példája a malária plazmodium aszexuális reprodukciója az emberi testben (skizogónia) és a nemi szaporodás a malária szúnyog testében. A növényekben a szexuális generációt a gametofita, az ivartalanokat a sporofita képviseli. Az elsődleges váltakozás mechanizmusa az, hogy a sporophytikus generáció növényein spórák fejlődnek ki, amelyek a meiózis alapján haploid hím és nőstény gametofitákat eredményeznek. Utóbbiaknál spermiumok és petesejtek fejlődnek. A tojás megtermékenyítése diploid sporophyte -t eredményez. Így a gametofita sejtjei kromoszómák haploid halmazát, a sporofit pedig diploid halmazt tartalmaznak, azaz növényekben a generációk váltakozása a haploid és a diploid állapot megváltozásával jár.
Ha nyomon követjük a sporofiták és a gametofiták kapcsolatát a különböző szervezeti szintű növényekben, láthatjuk, hogy az evolúció során a sporofita fejlődésen ment keresztül, míg a gametofitáknál jellemző csökkenés volt tapasztalható. Például a mohákban az uralkodó gametofiton (haploid generáció), amelyen a sporofita él. De már a páfrányoknál az uralkodó sporofita (diploid generáció) jól fejlett, szárral és gyökerekkel rendelkező növény formájában van, a gametofitát pedig egy sejtréteg képviseli, amely lemezt képez, amely a talajhoz kötődik rizoidok. Ezenkívül a gymnospermekben a gametofit kis számú sejtre redukálódik, és a zárvatermőkben a hím hematofitot csak két sejt képviseli, a nőstény - a család, míg a sporofiták a gymnospermekben fák (fenyő, lucfenyő és mások). , és az angiospermiumok fák, cserjék, füvek.
A gametofita és a sporofita között egyaránt lehetnek hasonlóságok a morfológiában és a várható élettartamban, és különbségek lehetnek ezekben a karakterekben. Az első esetben ezt a generációk izomorf váltakozásának, a második esetben heteromorfnak nevezzük.
Az állatokban elterjedt a generációk másodlagos váltakozása. A heterogónia és a metagenezis formájában figyelhető meg. A heterogónia a szexuális folyamat és a partenogenezis elsődleges váltakozásából áll. Például a mételyekben az ivaros szaporodást rendszeresen felváltja a partenogenezis. Sok más szervezetben a heterogenitás az évszaktól függ. Így a rotiferek, a daphniák és a levéltetvek ősszel zigógenezissel (a tojások megtermékenyítésével és zigóták képződésével), nyáron pedig partenogenezissel szaporodnak. A metagenezis a szexuális szaporodás és a vegetatív (aszexuális) váltakozásából áll. Például a hidrák általában bimbózással szaporodnak, de amikor a hőmérséklet csökken, ivarsejteket képeznek. A coelenteratesben a fejlődés egyes szakaszaiban a szexuális szaporodásról a vegetatívra való áttérés következik be. Egyes tengeri koelenterátumokban a polipoid generáció helyesen váltakozik a meduzoid generációval. A polipoid generáció esetében a szaporodás az úgynevezett strobilációra (keresztirányú szűkületek), a medusoidra - szexuálisan (peték megtermékenyítése, lárvák képződése és polipok kialakulása) jellemző.
Mind a magasabb, mind az alacsonyabb növények túlnyomó többségében a szaporodásnak két módja van: aszexuális és szexuális. Ráadásul minden egyes növény esetében a fejlődésének teljes életciklusa csak akkor lehetséges, ha mindkét szaporodási mód rendelkezésre áll, amelyeket meghatározott sorrendben hajtanak végre: az egyik szaporodási mód váltakozik a másikkal, és ezért bizonyos váltakozás, vagy generációváltás történik - aszexuális és szexuális.
Az egyik növény fejlődési ciklusában a generációk váltakozásának lényege abban rejlik, hogy az egyik nemzedék az ivaros szaporodás szerveit, a másik nemzedék pedig az ivartalan szaporodás szerveit alkotja. A nemi szaporodás szerveit alkotó generációt, amelyben a nemi sejtek - ivarsejtek - képződnek, szexuális nemzedéknek vagy gametofitának nevezzük. Azt a generációt, amelyben az ivartalan szaporodás szervei képződnek, a bennük lévő spórákkal, ivartalannak vagy sporofitának nevezzük.
A páfrányok két nemzedékének fejlődése nagyon világosan kifejeződik. Náluk mindkét generáció egymástól függetlenül él, és néhány páfrányban a sporophyte élesen különbözik a gametofitától (hím páfrány). Ennek a páfránynak az ivartalan nemzedéke egy nagy növény, jól differenciálódott az egyes szervekbe, eléri a 80 ... 100 cm-t és többet, és a nemi nemzedék (gametophyte) egy nagyon kicsi növény, zöld lemez formájában, 10 -koponya érme.
A hím páfrány generációinak váltakozásának folyamata a következő. A sporofita levél alsó oldalán speciális szervek (sporangiumok) képződnek, amelyekben spórák képződnek. Az érett spórák kiszóródnak, és kedvező körülmények között kicsíráznak.
A spórából egy kis zöld lemez nő ki, amely a páfrány ivaros nemzedékét vagy gametofitját képviseli. Ebben az esetben ennek a szexuális generációnak különleges neve van - kinövés. A kinövés alsó oldalán hím (antheridia) és női (archegonia) nemi szervek képződnek. Az antheridiában hím ivarsejtek - spermiumok - képződnek, archegoniában nőstény ivarsejtek - i és c e - sejtek.
A megtermékenyítés után a kialakult zigótából ivartalan páfránynemzedék - sporofita - fejlődik ki, azaz egy közönséges páfránynövény nő ki, melynek levelein ismét spórák képződnek. A páfrány életciklusa újra kezdődik.
Így a hím páfrányban az ivartalan és ivaros nemzedékek külön nőnek fel, és önállóan táplálkoznak.
A virágzó növényekben, amelyek evolúciósan magasabbak, mint a vizsgált növények, a generációk váltakozása is létezik, de ez kevésbé egyértelmű, mivel ezekben a növényekben a gametofiták nagymértékben csökkennek. A virágos növényeknek 2 gametofitájuk van - hím (kétsejtű pollenszem) és nőstény (7 sejtet tartalmazó embrionális zsák). Ezekben a növényekben a gametofita aszexuális nemzedékben él, amely egy egész növény, egyes képviselőkben (nyír, tölgy stb.) Óriási méreteket ér el, míg a virágzó növények nőstény és hím gametofitái mikroszkopikusan kicsik.
A generációk váltakozásával egyidejűleg a nukleáris fázisok változása következik be. Ez a következőképpen történik. Az ivartalan nemzedékben a spórák sporangiumokban képződnek sporogén szövetből. A spórák kialakulása során redukciós osztódás következik be, és ezért a spórák haploid kromoszóma -készlettel rendelkeznek. A spórából képződött gametofiton az ivaros nemzedék és a rajta képződő ivarsejtek is haploidok. Amikor a haploid ivarsejtek összeolvadnak a nemi nemzedéken, zigóta keletkezik, amely már diploid kromoszóma -készletet hordoz. A mag haploid fázisát a diploid fázis váltotta fel. A zigótából kifejlődik egy ivartalan nemzedék - sporofita - diploid kromoszóma -készlettel. Ezután a spórák kialakulásával a felére csökken a kromoszómák száma. . Így a gametofita és a sporofita nemcsak külsőleg, hanem citológiailag is különbözik: eltérő számú kromoszómájuk van.
Az ősi, primitív növényekben a fejlődési ciklusban a nemi nemzedék dominál - a gametofita (haploid fázis). Több
Rizs. Generációk váltakozása a hím páfrány páfrányban:
/ - sporofita; 2 - levél egy része sori -val; 3. - kivágott sorus; 4 - sporogén szövet sejtje; 5 - redukciós osztás; 6 - 2. osztály; 7 - tetrad; 8- viták; 9 - nyitott sporangium; 10 - csírázó spóra; // - kinövés (gametophyte); 12 - archegonium; / L - antheridium; 14 - sperma; 15 - a spermium behatolása az archegoniumba; 16 - a zigóta felosztása; 17 - kinövés egy fiatal páfrány hajtásával
Éppen ellenkezőleg, a magasan szervezett növényeket az aszexuális nemzedék - sporophyte (diploid fázis) túlsúlya jellemzi a generációk váltakozása során, ami különösen egyértelműen kifejeződik azokban a virágos növényekben, amelyekben a szexuális generáció erősen csökkent.
A generációk váltakozása nagy biológiai jelentőséggel bír, mivel 2 szaporodási módszert egyesít: az ivartalan, amely nagyszámú egyedet ad, és a szexuális, ami hozzájárul az utódok öröklődésének gazdagításához.
A „nemzedékek váltakozásának” fogalmát feltételesnek kell tekinteni, mivel az ivartalan (sporofita) és ivaros (gametofita) nemzedékek, bár sok növényben úgymond független organizmusok, egyenként nem tudják biztosítani a növény fejlődésének teljes ciklusát. Egyetlen növényfejlesztési ciklus csak ennek a 2 generációnak az összességében valósul meg. A sporofiton és a gametofiton nem ugyanazon növény két független egyede, hanem fejlődésének különböző szakaszai.
ELŐADÁS 14. A növények vegetatív szervei
A vegetatív szervek szerkezetének szabályszerűségei. A metamarphoses tana. A szervek hasonlóak és homológok. Polaritás és szimmetria. Vetőmag ontogenia. Embrió és palánta.
A szerv olyan testrész, amely bizonyos szerkezettel rendelkezik és bizonyos funkciókat lát el. A magasabb rendű növények szerveit két csoportra osztják: vegetatív és reproduktív, vagy generatív.
A vegetatív szervek alkotják a növény testét, és ellátják létfontosságú tevékenységének fő funkcióit, vagyis az adott egyén egyéni életének, esetenként vegetatív reprodukciójának fenntartását szolgálják. Ezek közé tartozik a gyökér, a szár és a levél. A reproduktív szervek az egyén reprodukcióját szolgálják számos következő generációban. A zárvatermőkben ez egy virág és származékai (mag és gyümölcs).
A prokariótáknak, az alsó növényeknek és a gombáknak nincsenek vegetatív szerveik. Testüket, nem szervekké differenciálva, thallusnak vagy thallusnak nevezik.
Az evolúció során a magasabb rendű növények testének szervekké történő feldarabolása a vízből a szárazföldbe való átmenet és a szárazföldi lét feltételeihez való alkalmazkodás kapcsán történt.
Theophrastus (Kr. E. IV. Század) a vegetatív testben különbözik
Rizs. Fűz lő a polaritásra
(a- a fogantyú normál helyzetben van; b- fejjel lefelé)
a magasabb rendű növényeknek három szerve van: szár, levél és gyökér. Ez a felosztás korunkban megmaradt, bár a morfológusok helyesebbnek tartják, ha két szervről beszélünk: a hajtásról és a gyökérről, mivel a hajtás (szár és levél) egy apikális merisztéma származéka.
Néhány általános mintázat jellemző a növényi szervekre. A polaritás egy szervezet, szerv vagy egyedi sejt ellentétes pólusai közötti különbség. A polaritás mind a külső szerkezetben, mind a fiziológiai funkciókban nyilvánul meg.
Morfológiailag a növény felső részét apikálisnak, az alsó részt bazálisnak nevezik. A kertészetben jól ismertek a növény csúcsi és bazális részei közötti élettani különbségek. A növények dugványos szaporításakor morfológiailag az alsó végével ültetik a talajba, ellenkező esetben a dugványok talaj feletti részéből járulékos gyökerek, a talajban hajtások fejlődnek.
A növény pólusai közötti élettani különbségek a tropizmus jelenségében nyilvánulnak meg. A tropizmusok a fény, a gravitáció, a kémiai és egyéb tényezők hatásával függnek össze, ezek szerint fototropizmusnak, geotropizmusnak, kemotropizmusnak stb. irány - negatív. A geotropizmus a növényi szervek azon képessége, hogy bizonyos módon tájékozódjanak a térben. Bármilyen helyzetben is van a mag a talajban, a gyökér mindig lefelé növekszik a gravitáció hatására (pozitív geotropizmus), a szár pedig felnő (negatív geotropizmus). Az axiális szervek - a szár és a gyökér - függőlegesen helyezkednek el a föld felszínéhez képest (ortotróp szervek), a levelek pedig vízszintesen vagy szögben (plagiotróp szervek).
A szimmetria (arányosság) az objektum olyan részeinek térbeli elrendezése, amelyben a szimmetriasík tükörszerű felére vágja. Egy bizonyos szimmetria rejlik a különböző növényi szervekben.
A sugárirányú (poliszimmetrikus) szervek olyan szervek, amelyeken keresztül három vagy több szimmetriasík (szár, gyök) húzható; kétoldali (aszimmetrikus) szervek - csak két szimmetriasík rajzolható meg (fügekaktuszok szárai, írisz levelei); monoszimmetrikus - csak egy szimmetriasík rajzolható meg (sok növény levelei, borsóvirág); aszimmetrikus (aszimmetrikus) - egyetlen szimmetriasíkot sem lehet megrajzolni (szilfalevél, macskavirág, cannes).
Metamorfizált (módosult) szervek azok, amelyekben a környezet hatására vagy egy bizonyos funkciótól függően az egyik funkció örökletesen rögzített fokozódása következett be, amely éles alakváltozással, mások elvesztésével jár együtt. A metamorfizált szervek az adaptív evolúció valódi kifejezői. Ezek analógokra és homológokra vannak osztva.
Hasonló szervek hasonló funkciókat látnak el, és morfológiailag (nagyjából) hasonlóak, de különböző eredetűek (a tövisek, amelyek megvédik a növényeket az állatok pusztulásától, és csökkentik a párásodást a száraz területeken, módosulhatnak hajtások, levelek és gyökerek). A hasonló szervek hasonlósága összefüggésben áll a konvergencia jelenségével - hasonló jelek kialakulásával a különböző szervekben a hasonló környezeti feltételekhez való alkalmazkodás kapcsán. A homológ szervek morfológiailag különböznek, és gyakran különböző funkciókat látnak el, de ugyanaz az eredetük, vagyis ez bármely szerv - szár, levél vagy gyökér - módosítása.
A vetőmag csírája a magban van. Már tartalmazza a fő vegetatív szerveket. Embrionális gyökérből és embrionális hajtásból áll. Az embrionális gyökeret általában csak egy növekedési kúp képviseli, amelyet gyökérsapka borít. Az embrionális hajtást egy embrionális szár (tengely) és embrionális levelek (sziklevelek) képviselik, köztük kettő (kétszikűeknél), egy (egyszikűeknél) vagy több (tűlevelűeknél). A tengely felső végén egy növekedési kúp vagy már az embrió rügye található, amelybe a sziklevelet követő levelek kezdetei kerülnek. A tengely és a sziklevelek találkozását szikleveles csomópontnak nevezzük. A sziklevelek alatti tengely ábrázolása ig
Rizs. A kétszikű növény szerkezetének diagramja:
a - fiatal embrió; b- érett embrió; v- csemete; G- fiatal növény; Cm - sziklevelek; Gp- hipokotil; GK- a fő gyökér; időszámításunk előtt- oldalsó gyökerek; PC - véletlen gyökerek; ZK- az embrionális gyökér; HPV- apikális vese; BPch - oldalsó vesék; KN - hajtásnövekedési kúp; Pkm- prokambium; a merisztémák középpontjai feketén láthatók, a növekvő részek árnyékoltak
az embrionális gyökér bazális részét sub-spermaticus térdnek (hypocotyl) nevezik.
Elegendő nedvesség, hő, levegő és fény esetén az érett magok kicsíráznak. Általában az embrionális gyökér jelenik meg először, megerősítve a palántát a talajban. Ugyanakkor a hipokotil növekszik, és a gyökeret a talajba nyomja. A sziklevelek a csírázás típusától függően eltérően viselkednek. A palánta fejlődése során az embrionális gyökérből alakul ki az elsőrendű gyökér, vagy a főgyökér. A legtöbb növényben meglehetősen gyorsan kezd elágazni: megjelennek a második, harmadik és további magasabb rendűek oldalgyökerei. A fő gyökér minden oldalsó elágazással alkotja a fő gyökérrendszert. Ezzel párhuzamosan az embrionális rügyből vagy növekedési kúpból elsőrendű hajtás, vagy főhajtás fejlődik. A legtöbb esetben ezzel egy időben új levél primordia (primordia) kerül a csúcsra, a korábban lerakottak kibontakoznak, és a köztük lévő területek növekednek, internódusokat képeznek. A szárnak a sziklevelek és az első levél közötti szakaszát sziklevelek feletti térdnek (epikotel) nevezik. A legtöbb esetben a főhajtás később is elágazik, és másod-, harmad- és magasabb rendű oldalhajtásokat képez. A fő menekülési rendszer kialakítása folyamatban van. A hipokotilon és a szár alsó csomópontjaiban a járulékos gyökerek meglehetősen korán kialakulhatnak. Így egy növény már viszonylag korán a hajtások és a gyökérrendszerek halmaza, amelyet hipokotil köt össze.
