Репродуктивные особенности живых организмов

1.     Назовите способы размножения растений в природе.

Размножение является неотъемлемым свойством живых организмов воспроизводить себе подобных. Благодаря размножению обеспечивается непрерывность и преемственность жизни. Различают две основные формы размножения: бесполое и половое.

1. Бесполое размножение

Широко распространено во всех группах растений. В бесполом размножении принимает участие один организм. Собственно бесполое размножение происходит путем митотического деления или с помощью спор. Особой формой бесполого размножения является вегетативное.

Деление

Размножение путем деления характерно для одноклеточных водорослей. Деление происходит путем митоза. В результате деления образуются две идентичные родительской дочерние особи.

Размножение спорами

Споры — репродуктивные, одноклеточные образования, при прорастании которых развиваются новые особи. У наземных растений и грибов споры не имеют специальных приспособлений для активного передвижения. У большинства обитающих в воде водорослей споры подвижны, так как имеют жгутики. Такие споры называют зооспорами.

Споры образуются в органах бесполого размножения — спорангиях или зооспорангиях. У водорослей практически любая клетка может стать спорангием, у высших растений спорангий — многоклеточный орган. У растений споры всегда гаплоидны. Если они возникают на диплоидном растении, то их образованию предшествует мейоз, если на гаплоидном — митоз.

Растение, на котором образуются споры, называют спорофит. Различают равноспоровые и разноспоровые растения.

Равноспоровые растения — растения, у которых все образующиеся споры имеют одинаковые размеры.

Разноспоровые растения — растения, образующие споры, отличающиеся по величине и физиологическим особенностям:

·         микроспоры — более мелкие споры, формирующиеся в микроспорангиях, из них вырастают мужские заростки (гаметофиты);

·         мегаспоры — более крупные споры, формирующиеся в мегаспорангиях, из них вырастают женские заростки (гаметофиты).

  Разноспоровость чаще встречается среди высших растений (некоторые плауны, папоротники, все голосеменные и покрытосеменные).

Размножение спорами имеет большое приспособительное значение:

·         в результате мейоза происходит рекомбинация генетического материала;

·         обычно у растений споры образуются в огромных количествах, что обеспечивает высокую интенсивность размножения;

·         благодаря малым размерам и легкости споры разносятся на большое расстояние, обеспечивая расселение растений и освоение ими новых территорий;

·         плотная оболочка споры служит надежной защитой от неблагоприятных условий среды.

2. Вегетативное размножение растений

Вегетативное размножение — это увеличение числа особей за счет отделения жизнеспособных частей вегетативного тела и их последующей регенерации (восстановления до целого организма). Данный способ размножения широко распространен в природе. Вегетативным способом размножаются водоросли, высшие растения. Особенно разнообразны способы вегетативного размножения у покрытосеменных растений.

Вегетативное размножение бывает естественным и искусственным.

Естественное вегетативное размножения является важной характерной особенностью многих видов. Благодаря этому способу размножения происходит быстрое увеличение числа особей вида, их расселение и как следствие — успех в борьбе за существование. Естественное вегетативное размножение происходит несколькими путями:

фрагментация материнской особи на две или более дочерних в результате перегнивания протонемы или слоевища (моховидные);

разрушение участков наземно-ползучих и полегающих побегов (плауны, голосеменные, цветковые);

с помощью особых структур (клубни, луковицы, корневища, клубнелуковицы, пазушные почки, придаточные почки на листьях или корнях, выводковые корзиночки моховидных и т.д.), специально предназначенных для вегетативного размножения.

Искусственное вегетативное размножение осуществляется при участии человека при выращивании культурных растений. В практике сельского хозяйства искусственное вегетативное размножение обладает рядом преимуществ над семенным:

обеспечивает получение потомков, повторяющих признаки родительского организма;

осуществляется быстрее, ускоряет получение продуктивных потомков;

позволяет получить большое количество потомков;

позволяет воспроизвести клоны, которые образуют нежизнеспособные семена или вообще их не образуют.

Существуют различные способы вегетативного размножения:

фрагментацией;

·         специализированными вегетативными структурами;

·         частями вегетативных органов, отделенных от материнского растения до или после их укоренения;

·         прививками;

·         культурой тканей.

Фрагментация

Фрагментацией называют разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых регенерирует в новую особь.

Половое размножение

Половое размножение связано с образованием растениями особого типа клеток — гамет. Растение, на котором происходит образование гамет, называют гаметофитом. Процесс формирования гамет называют гаметогенезом. Он происходит в особых органах — гаметангиях. У равноспоровых растений гаметофит обычно обоеполый: несет и женские, и мужские гаметангии. У разноспоровых растений из микроспор развивается гаметофит с мужскими гаметангиями, а из мегаспор — гаметофит с женскими гаметангиями.

Гаметы всегда гаплоидны. При слиянии мужской и женской гамет происходит образование зиготы, из которой развивается новый организм. Процесс слияния гамет называют оплодотворением.

Сущность полового процесса едина для всех живых организмов, а его формы разнообразны. Различают следующие типы полового процесса: хологамия, изогамия, гетерогамия и оогамия.

Хологамия

Хологамия — слияние гаплоидных одноклеточных, внешне неотличимых организмов друг с другом. Этот тип полового процесса характерен для некоторых примитивных водорослей. В данном случае сливаются не гаметы, а целые организмы, выступающие в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота обычно сразу же делится мейотически и образуется 4 дочерних гаплоидных одноклеточных организма.

Конъюгация

Особой формой полового процесса является конъюгация, характерная для некоторых нитчатых водорослей. Отдельные гаплоидные клетки нитевидных талломов, расположенных близко друг от друга, начинают образовывать выросты. Они растут навстречу друг другу, соединяются, перегородки в месте стыка растворяются, и содержимое одной клетки (мужской) переходит в другую (женскую). В результате конъюгации образуется диплоидная зигота.

Изогамия

При изогамии (равный брак) гаметы морфологически сходны между собой, то есть одинаковы по форме и размерам, но физиологически они разнокачественны. Данный половой процесс характерен для многих водорослей и некоторых грибов. Изогамия происходит только в воде, для передвижения в которой гаметы снабжены жгутиками. Они очень похожи на зооспоры, но имеют меньшие размеры.

Гетерогамия

При гетерогамии (разный брак) происходит слияние подвижных половых клеток, сходных по форме, но различающихся размерами. Женская гамета в несколько раз больше мужской и менее подвижна. Гетерогамия характерна для тех же групп организмов, что и изогамия, и также происходит в воде.

Оогамия

Вид полового процесса, при котором сливаются резко отличающиеся друг от друга половые клетки — крупная неподвижная яйцеклетка с мелкой, обычно подвижной, мужской половой клеткой (сперматозоидом или спермием).

Оогамия может осуществляться внутри женского организма или вне его (обычно в водной среде). Термин «оогамия» обычно применяют по отношению к растениям и простейшим, хотя и у всех многоклеточных животных половой процесс протекает в форме оогамии.

2. Охарактеризуйте вегетативное размножение, его роль.

Вегетативное размножение — это увеличение числа особей за счет отделения жизнеспособных частей вегетативного тела и их последующей регенерации (восстановления до целого организма). Данный способ размножения широко распространен в природе. Вегетативным способом размножаются водоросли, высшие растения. Особенно разнообразны способы вегетативного размножения у покрытосеменных растений.

Вегетативное размножение бывает естественным и искусственным.

Естественное вегетативное размножения является важной характерной особенностью многих видов. Благодаря этому способу размножения происходит быстрое увеличение числа особей вида, их расселение и как следствие — успех в борьбе за существование. Естественное вегетативное размножение происходит несколькими путями:

фрагментация материнской особи на две или более дочерних в результате перегнивания протонемы или слоевища (моховидные);

разрушение участков наземно-ползучих и полегающих побегов (плауны, голосеменные, цветковые);

с помощью особых структур (клубни, луковицы, корневища, клубнелуковицы, пазушные почки, придаточные почки на листьях или корнях, выводковые корзиночки моховидных и т.д.), специально предназначенных для вегетативного размножения.

Искусственное вегетативное размножение осуществляется при участии человека при выращивании культурных растений. В практике сельского хозяйства искусственное вегетативное размножение обладает рядом преимуществ над семенным:

обеспечивает получение потомков, повторяющих признаки родительского организма;

осуществляется быстрее, ускоряет получение продуктивных потомков;

позволяет получить большое количество потомков;

позволяет воспроизвести клоны, которые образуют нежизнеспособные семена или вообще их не образуют.

Существуют различные способы вегетативного размножения:

фрагментацией;

·         специализированными вегетативными структурами;

·         частями вегетативных органов, отделенных от материнского растения до или после их укоренения;

·         прививками;

·         культурой тканей.

3.Дайте характеристику семенному размножению растений.

У семенных растений размножение происходит семенами. Преобладающим поколением является спорофит, а гаметофит сильно редуцирован, развивается в спорофите и представлен лишь несколькими клетками.

Процесс развития семенных растений рассмотрим более подробно на примере цветковых растений. Взрослое растение имеет диплоидный набор хромосом и является спорофитом. Оно развивается из семени.

Репродуктивным органом является цветок. В цветке образуются женский орган — пестик и мужской — тычинки.

В завязи пестика в семязачатках из спорогенной ткани в результате мейоза образуются 4 споры (n), причем одна из них, крупная — мегаспора развивается в женский заросток — гаметофит; три другие, более мелкие, отмирают.

Мегаспора трижды делится митозом, и образуется восьмиядерный зародышевый мешок. Восемь ядер распределяются следующим образом. Ближнее к пыльцевходу крупное ядро — яйцеклетка, рядом два ядра помельче — две сопутствующие клетки — синергиды. На противоположном полюсе мешка располагаются три ядра — антиподы, а в центре располагаются два центральных ядра. Все ядра гаплоидные. Таким образом, женский гаметофит представлен восьмиядерным зародышевым мешком.

В тычинках, в пыльцевых мешках из ткани микроспорангия в результате мейоза образуется много мелких микроспор (n). Все споры развиваются и дают начало мужскому заростку — гаметофиту. Спора делится митозом и образует вегетативную и генеративную клетки. Ядро генеративной клетки делится еще раз, и образуется два спермия. Вегетативная и генеративная клетки покрываются оболочкой, образуется пыльцевое зерно. Таким образом, мужской гаметофит представлен двумя клетками.

При попадании пыльцы на рыльце пестика вегетативная клетка начинает прорастать, образуя пыльцевую трубку и продвигая генеративную клетку к пыльцевходу. Два спермия через пыльцевход проникают в зародышевый мешок. Один спермий сливается с яйцеклеткой, и образуется зигота (2n), из которой развивается зародыш семени. Другой спермий сливается с двумя ядрами центральной клетки, в результате чего образуется эндосперм (3n) семени, в котором запасаются питательные вещества.

Этот процесс называется двойным оплодотворением. Он был открыт русским ученым С. П. Навашиным. В результате двойного оплодотворения в семязачатке образуется семя, а из покрова семязачатка — семенная кожура. Вокруг семени из завязи и других частей цветка образуется плод.

4. Укажите методические рекомендации при изучении репродуктивных возможностей растений.

Методические рекомендации для проведения практического занятия

Тема: Способы размножения растений.

Цель: Создать условия для изучения основных способов размножения исходя из видовой принадлежности, жизненной формы, состояния и прочих характеристик растения. Способствовать изучению студентами многообразия технологии размножения и посадки цветочных культур;

Материалы и оборудование: коллекция комнатных растений, семена, садовый инвентарь, контейнеры для растений и почвы, компоненты почвы, дренаж, лейка, стимуляторы корнеобразования («Корневин»), методическая и справочная литература.

Методические рекомендации:

Вегетативный способ размножения — пока единственно возможный путь закрепления у многих растений тех ценных сортовых свойств, которые накапливал и отбирал человек в процессе многовековой культуры. Чистые сорта, ценные своими качествами (окраска, махровость, запах и т.п.), можно сохранить только при условии вегетативного размножения. В этом и состоит существенное отличие вегетативного и семенного размножения. Вегетативно размноженные растения зацветают скорее, чем выращенные из семян.

Размножение клубнями. Клубни растения очищают от остатков старых корней и высаживают в ящики или горшки, ставят на солнечное место на проращивание и регулярно поливают. Верхнюю часть высаженного клубня засыпать землей не нужно. Через 2—3 недели появится много ростков. Клубень при высоте побегов не более 5-6 см можно разрезать на части, присыпать срезы толченым углем, подсушить срезы и снова поместить части клубней в ящик или в горшки на проращивание.

Размножение луковицами. Луковицами размножают все комнатные луковичные растения. Луковица - это видоизмененный подземный стебель. У однолетних растений благодаря полному отмиранию цветоносов происходит деление материнской луковицы на дочерние луковички, которые необходимо рассадить в отдельные сосуды. У остальных луковичных растений из почек луковицы образуются так называемые детки, мелкие луковички, которые необходимо дорастить. Детки отделяют от материнской луковицы, высаживают в сосуд и на протяжении 2-3 лет доращивают на балконе. Молодые луковицы, развившиеся из деток, пересаживают в отдельные сосуды. Чтобы луковички быстрее прижились, горшки рекомендуется накрыть стеклом.

Размножение отводками. Для размножения отводками есть много причин. Прежде всего, многие кусты и деревья очень трудно размножать черенками и другими способами, а укоренять отводки удается легко. Примерами случат рододендроны, магнолии, гамамелис, камелии, пиерис, лох и падуб. У земляники и ряда других растений новое растение почти невозможно получить другим способом. Для этого занятия нужен минимум оборудования и опыта, не обязательно искусственное тепло (разве только для комнатных растений). Отводками размножают не только те растения, которые плохо размножаются черенками, но практически любые кустарники и ползучие растения, стебли которых можно пригнуть до земли. Идеальное

время для этого — сезон роста, обычно с середины весны до конца лета. Побеги выбирайте молодые, этого или прошлого сезона, так как старые и одревесневшие будут укореняться очень долго и неохотно. От одного куста можно отвести сразу несколько побегов.

Воздушная отводка. Стебли и ветки некоторых кустарников и деревьев не удается пригнуть к земле. Их можно размножить, формируя отводки в воздухе. Подготовьте молодой побег, как простой отводок, но держите открытым разрез, подсунув в него комочек влажного мха- сфагнума (его можно приобрести в цветочном магазине). Возьмите больший клочок мха и оберните им подготовленную часть стебля, закрепив полиэтиленовой пленкой. Когда появятся корни (через один-два года), постарайтесь это не пропустить. Обработайте корни, как уже было

описано. Снимите пленку, а мох оставьте, чтобы не повредить нежные корешки. Размножение отводками применяют не только для садовых, но и для ряда комнатных растений. Для древовидных форм, таких, как каучуконосы, фикусы (Ficus species), кротон (Codiaeum variegatum), филодендроны и диффенбахии (Dieffenbachia species), применяют метод воздушных отводков. Этот способ часто применяют, когда эти растения вырастают слишком высокими, и их приходится заменить более мелкими образцами. Это можно сделать в комнатных условиях весной и летом.

Черенкование - это один из самых распространенных и интересных способов размножения комнатных растений. Чаще всего в качестве черенка используется фрагмент стебля или листа, который в последствии пустит корни. Метод основан на том, что фрагмент стебля (стеблевой

черенок), кусочек корня (корневой черенок) или листа (листовой черенок) способен сформировать новые корни и почки.

При черенковании комнатных растений различают так называемые зеленые черенки с тонким стеблем, взятые с неодревесневевших стеблей и деревянистые и полуодревесневшие черенки, уже твердые у основания, но еще с мягкой верхушкой.

Листовые черенки. Бегонии, сенполии, сансевиерию и глоксинии легче размножить листовыми черенками. У бесстеблевых растений или растений, образующих лиственные розетки, для черенкования можно использовать только листья или фрагменты листьев. Добиться успеха можно с такими растениями как бегония с декоративными листьями, в том числе и бегония королевская, пеперомия, глоксиния, сенполия, толстянка, стептокарпус,

очиток, сансевиерия и др. Бегонию и сансевиеру можно размножить даже кусочками листа.

Стеблевые черенки. Стеблевыми черенками размножают большое количество комнатных растений: герань, лимон, олеандр, фикус, фуксии, плющи, бегонии, традесканции, монстера, филлодендроны, комнатные розы и многие другие, а так же растения с плотными, мясистыми, но не слишком одревесневевшими стеблями: драцена, диффенбахия, кордилина, юкка...

Для стеблевого черенка важно, чтобы была захвачена хотя бы одна точка роста, которая образует новый побег. Если срезается верхушечный черенок, то скорее всего будет расти верхушечная почка. Но если вырезается черенок без верхушки, то в этом случае нужно быть внимательными. На черенке должен быть хотя бы один узел. Еслисрезается черенок без узлов, только междоузлия, то он не даст новый побег. Нельзя срезать черенки до основания. Если в результате черенкования на растении или в какой-то его части не остается ни одного узла, растение прекратит рост. Отрезанный от маточного растения черенок должен некоторое время вести самостоятельную жизнь. Для этого ему необходимы листья, которые будут вырабатывать продукты фотосинтеза, необходимые для роста корней и нового побега. Однако листья испаряют влагу и пока не образовались корни, поступление влаги в растение затруднено. Поэтому очень крупные листья можно несколько укоротить. Если листья мелкие или кожистые и теряют мало влаги, то их нельзя укорачивать. Нижние листья с черенка нужно удалить полностью, так как они не несут функции фотосинтеза и растению не нужны.

Ход работы:

Задание: используя коллекцию растений, предложите возможные способы их размножения.

1. Подготовьте стеблевые черенки для размножения (при необходимости используйте стимуляторы корнеобразования).

2. Произведите размножение делением куста, листовыми черенками, отводками, воздушными отводками, луковичками-детками.

3. Произведите черенкование кактуса.

4. Произведите подготовку и посев семян предложенных растений.

5.Произведите подготовку и посев семян кактусов.

6. Заполните технологическую карту размножения растения

7. Составьте сравнительную характеристику вегетативного и семенного размножений комнатных растений, учитывая их достоинства и недостатки.

Скачано с www.znanio.ru