ЧТО ТАКОЕ СМЕНА ПОКОЛЕНИЙ? - БИОЛОГИЯ - 2025

Чередование поколений состоит из последовательности двух разных поколений одного и того же вида. То есть растения чередуют поколения гаметофитов и спорофитов, гаплоидные и диплоидные поколения. Это явление характерно для царства растений, хотя может встречаться и в других царствах.

Гаметофиты размножаются половым путем с помощью гамет (вот почему они называются «гаметофитами») и являются гаплоидными, что означает, что они имеют клетки с одним набором хромосом.

Спорофитные растения размножаются бесполым путем через споры (отсюда и название «спорофиты») и являются диплоидными, что означает, что каждая хромосома в ядре клетки дублируется.

Согласно Хофмейстеру (1862, цитируется Хейгом, Дэвидом), первое поколение, гаметофит, предназначено для создания половых органов, а второе поколение, спорофит, нацелено на производство репродуктивных клеток в огромных количествах ( споры), что даст начало новому поколению гаметофитов.

Цикл чередования

У спорофитов есть структуры (спорангии), которые продуцируют споры посредством мейоза - процесса, который относится к клеточному делению, в результате которого образуются четыре клетки, на долю которых приходится половина хромосомной нагрузки родителей. Следовательно, эти споры гаплоидны.

Гаплоидные споры проходят процесс митоза (деление клеток, в результате которого образуются две клетки, идентичные материнской клетке), в результате чего возникают гаметофитные организмы. Когда они достигают зрелости, они производят гаплоидные гаметы: яйца и сперму.

Гаметы образуются в гаметангиях в процессе митоза. Гаметангии представляют собой репродуктивный аппарат растений: мужские особи называются антеридиями, а женские - архегониями.

Объединение гамет, продуцируемых гаметофитами, даст начало диплоидной зиготе, которая станет особью спорофита. По достижении зрелости это растение будет производить споры, снова начиная цикл.

Одно из двух поколений является доминантным, а другое - рецессивным. Доминирующие особи, как правило, живут дольше и дольше других растут. Рецессивные особи обычно очень маленькие и в некоторых случаях живут в доминирующем организме.

У несосудистых или мохообразных растений доминируют гаметофиты; однако у сосудистых растений доминируют спорофиты.

Смена поколений у мохообразных

Мохообразные - несосудистые растения, а это означает, что у них нет системы кровообращения, поэтому их выживание зависит от влажности окружающей среды. Обычно они небольшие по размеру.

Гаметофиты являются доминирующим поколением этого вида. Пример таких растений - мох.

Смена поколений во мхе

Мхи - несосудистые растения, а это означает, что поколение гаметофитов является доминирующим. Самая развитая часть мха - гаметофит, а в верхней его части можно увидеть маленькое спорофитное растение.

Некоторые из этих гаметофитов имеют антеридии, имеющие форму мешочка, а другие - архегонии, имеющие форму бутылки. В антеридиях вырабатываются большие количества антерозоидов, которые могут перемещаться благодаря жгутикам (нити, расположенные на внешней стенке клетки, похожие на хлыст).

С другой стороны, у архегоний образуется единственная оосфера, у которой отсутствуют жгутики и поэтому она неподвижна. Антерозоиды высвобождаются наружу и, благодаря влажности растения, перемещаются в оосферу, удобряя ее, чтобы создать зиготу.

Эти зиготы имеют хромосомы от обоих родителей и дают начало поколению диплоидов или спорофитов. Следует отметить, что диплоидные зиготы чрезвычайно уязвимы, поэтому растение, несущее оосферу, удерживает их внутри себя, и, таким образом, спорофит растет на растении-гаметофите.

Особь спорофита состоит из волокна, которое завершается капсулой, напоминающей колокольчик. Когда зигота созревает, капсула открывается и высвобождает крошечные гаплоидные клетки, которые будут расти как особи гаметофитов.

Фото восстановлено с word-builders.org

Смена поколений у трахеофитов

Трахеофиты - это растения, имеющие сосудистые ткани. Они делятся на голосеменные (хвойные) и покрытосеменные (цветковые). В отличие от мохообразных, эти растения защищают свои зародыши семенами.

Диплоидное, или спорофитное, поколение является доминирующим. Примером трахеофитного растения является папоротник.

Смена поколений у папоротников

Самая заметная часть папоротников - спорофит. Спорофит производит листья, называемые листьями, которые производят сори, скопления крошечных спор. Когда сори созревают, споры высвобождаются и в конечном итоге попадают на сушу.

Эти споры дают начало гаметофиту, называемому протало, который очень мал и растет отдельно от материнского растения.

Его жизненный цикл сокращается до пары дней. Эти организмы производят гаметы, которые позже присоединятся к другим. Новое растение, спорофит, растет на гаметофите, который портится и в конечном итоге умирает, начиная новый цикл.

Смена поколений у покрытосеменных

Как и у папоротников, у покрытосеменных растений доминирующим растением является спорофит. С другой стороны, гаметофит - это крошечная структура, обнаруженная в цветке растения. У покрытосеменных существует два процесса оплодотворения.

В первом случае мужская клетка сливается с гаплоидной клеткой, давая начало диплоидной зиготе. Во втором процессе мужская клетка сливается с другим диплоидом, создавая эндосперм - резервную ткань, из которой рождаются семена покрытосеменных.

Ссылки

1. Смена поколений. Получено 24 февраля 2017 г. с сайта libertyprepnc.com.
2. Смена поколений. Получено 24 февраля 2017 г. с сайта msu.edu.
3. Кремпельс, Д. Практикум по смене поколений. Получено 24 февраля 2017 г. с сайта bio.miami.edu.
4. Биология растений. Получено 24 февраля 2017 г. с сайта shmoop.com.
5. Смена поколений: как мхи играют на суше. Получено 24 февраля 2017 г. с сайта world-builders.org.
6. Кент, Л. (1997). Изучение смены поколений мохообразных в лаборатории. Получено 24 февраля 2017 г. с сайта saps.org.uk.
7. Жизненный цикл растений: смена поколений. Получено 24 февраля 2017 г. с сайта sparknotes.com.