Гаметофит — это…

Каждое растение в течение жизненного цикла проходит определенные этапы развития. Один из них — гаметофит. Это половое поколение растений. Гаметофит не является постоянной структурой. Он представляет собой лишь определенную фазу развития.

Гаметофит развивается из специальных бесполых клеток, которые называются спорами. Как правило, они имеют шарообразную форму, защищены плотной оболочкой, внутри содержат большое количество запасных питательных веществ.

Антеридии и архегонии

Как известно, все органы растений объединяются в две группы: вегетативные и генеративные. Первые выполняют функции почвенного питания, фотосинтеза и роста растения. Они также осуществляют процесс вегетативного размножения. Это корень, стебель, лист и почка.

Генеративный орган обеспечивает половое размножение. У покрытосеменных растений это цветок. В завязи его пестика созревает женская гамета — яйцеклетка, а в пыльниках тычинок — неподвижные спермии.

Покрытосеменные, споровые растения также формируют органы полового размножения — гаметангии. Женские называются архегониями. Их составными частями являются: брюшко, в котором созревает яйцеклетка, и шейка. Мужские гаметангии — это антеридии. В них формируются спермии.

Споровые растения

Четкое чередование бесполого поколения и гаметофита — это характерная черта всех высших споровых растений. К ним относятся мхи, хвощи, плауны и папоротники. В их жизненных циклах наблюдаются существенные отличия. У мхов преобладающим поколением является гаметофит. Это листостебельные побеги с ризоидами, совокупность которых образует «зеленый ковер». Его мы и привыкли называть мхом. С течением времени на нем появляются новые органы — коробочки со спорами на тонких сухих ножках. Они представляют собой спорофит.

Большинство моховидных являются двудомными растениями. На мужском гаметофите формируются только сперматозоиды. По пленке воды, которая покрывает растения, они передвигаются к женским растениям. На его верхушке формируется единственный орган полового размножения круглой формы, в который проникает сперматозоид.

Остальные споровые растения отличаются от мхов преобладанием бесполого поколения. Рассмотрим их строение на примере папоротника. Его спорофит представлен подземным видоизмененным побегом, который называется корневищем, и придаточными корнями. На нижней стороне листьев папоротников формируются спорангии. Это органы бесполого размножения. Споры, которые в них формируются, созревают и попадают в почву. Во влажной среде из них вырастает половое поколение папоротников — гаметофит. Он имеет вид зеленой сердцевидной пластинки. Эта структура развивается и питается отдельно от спорофита, прикрепляясь к почве при помощи ризоидов.

На нижней поверхности пластинки образуются половые органы — гаметангии. Поскольку яйцеклетки и сперматозоиды на них созревают в разное время, оплодотворение возможно только между разными растениями. Такой тип называют перекрестным. Как и для всех споровых, процесс оплодотворения у папоротников возможен только при наличии воды. Это связано с тем, что растения данной группы являются первыми выходцами на сушу.

Гаметофит растений: отдел Голосеменные

Половое поколение хвойных выглядит иначе. Так, мужской гаметофит сосны представлен пыльцевыми зернами, которые развиваются в шишках. Последние находятся у основания побегов. Мужские шишки мелкие и мягкие, собраны в пучки. На каждой их чешуйке расположены по два пыльника, в которых развиваются мужские половые клетки.

На верхушках побегов можно найти женские шишки с семязачатками. В результате мейоза здесь формируются мегаспоры. Всего их 4. Но в женский гаметофит из них развивается только одна. Остальные отмирают. Далее происходят последовательные процессы опыления, оплодотворения и формирования семян.

Итак, гаметофитом называют половое поколение растений. Это фаза жизненного цикла, которая характерна для водорослей, споровых и семенных. Все гаметофиты являются многоклеточными структурами, содержащими гаплоидный хромосомный набор.

Источник: www.syl.ru

Что такое гаметофит и спорофит в биологии

Спорофит – одно из чередующихся поколений, относится к бесполому. Многоклеточная диплоидная фаза, происходящая в период жизни водорослей и растений. 

Бесполое развитие происходит из зиготы, в которой появляются споры. Образование зиготы происходит на половой гаплоидной фазе из женской яйцеклетки, оплодотворенной мужской гаметой.

Гаметофит — гаплоидная или половая фаза в жизненном цикле растений, которая, в свою очередь, развивается из спор и производит половые мужские и женские клетки, или гаметы. Когда гаметы сливаются вместе или оплодотворяются, снова наступает гаплоидное поколение.

Гаметы бывают двух видов:

1. Мужские гаметы. Появляются из мужских гаметангий – антеридий. У споровых и водорослей они называются сперматозоидами, у семенных – спермиями. Отличаются между собой подвижностью, сперматозоиды имеют жгутики, поэтому могут двигаться.

2. Женские гаметы, представляющие собой неподвижные яйцеклетки. Образуются в женских гаметангиях, которые носят название – архегонии.

У наземной растительности оплодотворение яйцеклетки происходит в архегонии, после которого появляются споры. Жизненный цикл продолжает свое чередование.

Чередование поколений особо выражено у споровых растений. У папоротников, плаунов, хвощей гаметофит находится раздельно от спорофита, но преобладает гаплоидность. 

Гаметофит выражен недолговечным маленьким ростком, на котором затем вырастает спорофит. У мхов нет разделения между фазами, коробочка со спорами развивается на гаметофите.

Цветковые или покрытосеменные растения для размножения используют опыление, когда мужские гаметы в тычинках переносятся к женским в пестиках. У голосеменных растений семена находятся в открытом виде – шишках, и оплодотворение происходит, как и у покрытосеменных. 

Однако семя голосеменных развивается из семязачатка, который открыт на семенной чешуе, у покрытосеменных оно находится внутри плода.

Схема жизненного цикла высших растений проста: постоянное чередование полового (гаплоидного) с бесполым (диплоидным) поколением.

Таблица «Отличия гаметофита и спорофита у растений»

Гаметофит и спорофит могут отличаться по размеру и этапам формирования.

Гаметофит	Спорофит
Относятся к гаплоидам, имеют только один набор хромосом.	Относятся к диплоидам из-за наличия двух наборов хромосом.
Размножение происходит половым путем.	Размножение происходит бесполым способом.
Для процесса характерно образование гамет – мужских и женских половых клеток: спермий, яйцеклеток и сперматозоидов.	Для стадии характерно образование специальной клетки – споры, предназначенной бесполому размножению.
Образование гамет происходит, когда в гаметофите начинается деление (митоз) из гаплоидных клеток.	Образование спор происходит, когда в спорофите начинается деление (мейоз) из диплоидных клеток.
При оплодотворении женской гаметы мужскими образуется зигота. Затем из зиготы образуются споры.	Когда спора делится способом, который называется митоз, наступает диплоидная фаза жизненного цикла.

Почему в жизненном цикле растений преобладает спорофит?

Преимущества спорофита:

• в водной среде происходит передвижение гамет, а на поверхности земли растения не способны перемещать свои споры;

• из-за изменчивых условий на поверхности земли диплоидным организмам легче сохранить рецессивные признаки, которые могут стать необходимыми для выживания в изменившейся среде обитания.

В жизни покрытосеменных, голосеменных, большей части споровых, кроме мхов, преобладает гаплоидность. Обусловлено это тем, что в природе важно наличие семени для дальнейшей жизни. 

Гаметофит – это, непосредственно, оплодотворение, а спорофит – появление спор. Споры необходимы для дальнейшего распространения, произрастания вида растения на земле. 

Именно диплоидный вид организма способен вынести меняющиеся условия наземной жизни.

Споры папоротника

Поэтому диплоидное поколение преобладает у наземных растений, у подводной растительности – водорослей преобладает гаплоидная часть. Даже одноклеточные водоросли — хламидомонады, имеют преобладающую гаплоидность на протяжении своей жизни.

Примеры решения задач

Задача 1

Какой хромосомный набор у клеток гамет и заростка папоротника? Каким способом происходит деление этих клеток?

Решение.

Заросток с гаметой папоротника обладают гаплоидным набором хромосом. Гаметы папоротника образуются с помощью митоза из клеток гаметофита в архегониях.

Задача 2

У соматических кукурузных клеток 20 хромосом. Какой набор хромосом содержат клетки пыльцы?

Решение.

В генеративной клетке пыльцы содержится 10 хромосом, так как она образуется в процессе митоза.

Источник: nauka.club

Систематическое положение

Царство: растения

      Высшие споровые растения

           Надотдел: мохообразные

                  Отдел: моховидные, или настоящие мхи

                         Класс: листостебельные, или настоящие, мхи

                         Класс: сфагновые мхи

                  Отдел: печеночные мхи

                  Отдел: антоцеротовые мхи

Бриология — наука о моховидных.

Основная характеристика отдела Моховидные

1. Небольшие размеры.
2. Влажные местообитания.


3. Отсутствие корней, есть ризоиды.
4. Отсутствие проводящей ткани.
5. Для полового размножения необходимо присутствие капельножидкой влаги для передвижения сперматозоидов.
6. В жизненном цикле чередование поколений с преобладанием гаплоидного гаметофита (!).

Отдел Моховидные

КЛАСС ЛИСТОСТЕБЕЛЬНЫЕ МХИ

Кукушкин лен (Рис. 1)

Рис. 1

Широко распространен во влажных лесах умеренной зоны. Его коричневатый стебель, достигающий в длину 30 см, содержит мертвые вытянутые клетки, выполняющие функцию проведения и накопления воды. Простые листочки состоят из нескольких слоев зеленых клеток и не имеют жилок. В нижней части стебля молодого мха образуются одноклеточные выросты — ризоиды, выполняющие функцию поглощения воды и минеральных солей. Обычно кукушкин лен растет в виде куртин, в которых содержится несколько сотен особей. Зеленые растения мха — это гаплоидная стадия, или гаметофит. Мох кукушкин лен — раздельнополое, или двудомное, растение. На верхушке одних растений формируются женские органы, называемые архегониями (рис. 2).

Рис. 2

Каждый архегоний содержит одну яйцеклетку. На мужских растениях развиваются антеридии — органы, представляющие собой мешочки, в которых образуются сперматозоиды. Так как растение гаплоидное, образование гамет не требует мейоза. Для оплодотворения мху нужна вода, по которой сперматозоиды могли бы переплыть на женское растение и проникнуть в архегоний. Для этого бывает достаточно дождя или обильной росы, капли которой лягут на верхушки растений. После оплодотворения из образовавшейся зиготы развивается диплоидный спорофит. Он растет на гаплоидном зеленом растении и использует образованные им вещества. Сам он не содержит хлорофилла и не фотосинтезирует.  Он имеет вид длинной коричневой нити, называемой ножкой. Одним концом она прикреплена к верхушке гаметофита, а на другом образуется расширение, являющееся спорангием. В этом расширении формируются материнские клетки спор, которые делятся мейозом, образуя множество одноклеточных спор. Зрелый спорангий состоит из коробочки и крышечки. Крышечка отрывается, и споры высыпаются и разносятся ветром на большие расстояния. Из спор, попавших во влажное освещенное место, вырастает тонкая ветвящаяся нить (протонема). На ее концах формируются почки, дающие начало новым гаплоидным растениям.

КЛАСС СФАГНОВЫЕ МХИ

Мох Сфагнум

Важной группой мхов являются сфагновые мхи (рис. 3). Они широко распространены и образуют так называемые сфагновые, или верховые, болота. Верхушки сфагнума имеют светло-зеленые листочки. По мере роста мха нижняя его часть оказывается под толщей более молодых листочков, отмирает и начинает разлагаться. Ткани мха содержат карболовую кислоту, которая имеет мощное бактерицидное действие. Разложение мха происходит без доступа воздуха и в условиях почти полного отсутствия микроорганизмов. Мох практически не гниет и превращается в торф. Торф, как губка, удерживает влагу, происходит заболачивание лесов.  

Рис. 3

Сфагнум не имеет ризоидов. Он впитывает воду всей своей поверхностью. Мелкие светло-зеленые листья, покрывающие стебель и ветви, состоят из клеток двух хорошо различимых под микроскопом типов. Узкие зеленые фотосинтезирующие клетки образуют сетчатую структуру, в которой происходит движение органических веществ. Между ними находятся крупные прозрачные мертвые клетки, от которых остались только оболочки (рис. 4). Эти клетки служат резервуаром для воды. Через поры в их клеточных стенках происходит пополнение запасов воды из окружающего воздуха. 

Рис. 4

Сфагнум — однодомное растение. Архегонии (женские органы полового размножения) и антеридии (мужские органы полового размножения) располагаются на одном растении. Сперматозоиды (n) по каплям воды достигают яйцеклеток (n), происходит оплодотворение. Образуется зигота (2n), из которой вырастает спорангий. Там происходит мейоз и образуются гаплоидные (n) споры, дающие начала тонкой нити-предростку — протонеме (n). На ней образуется почка, прорастающая в новый гаметофит (n).

ОТРЯД ПЕЧЕНОЧНЫЕ МХИ

Небольшие нежные растения, тело которых представлено чаще всего слоевищем в виде пластинки неправильной формы. У некоторых слоевище несет чешуйки, соответствующие листьям. Есть многочисленные ризоиды. Протонема развита слабо. 

Размножение половое (подобно другим мхам) и бесполое (с помощью особых почек). 

Распространенный представитель печеночных мхов — маршанция (рис. 5).

Рис. 5

ОТРЯД АНТОЦЕРОТОВЫЕ МХИ (РИС. 6)

Пластинчатый таллом.

Распространены большей частью в тропиках.

Спорофиты (спорогонии) рогообразной формы.

В основании ножки спорангия находится меристема, поэтому ножка постоянно растет. Образование и созревание спор происходит продолжительное время.

Большинство однодомны. Перекрестное опыление (женские и мужские гаметофиты созревают в разное время).

Рис. 6

Источник: www.sites.google.com

По­яс­не­ние.

Мох ку­куш­кин лён: спо­ро­фит па­ра­зи­ти­ру­ет на га­ме­то­фи­те (спо­ро­фит — ко­ро­боч­ка, сам не фо­то­син­те­зи­ру­ет, по­лу­ча­ет ве­ще­ства от га­ме­то­фи­та); у спо­ро­фи­та име­ет­ся один спо­ро­гон; га­ме­то­фит мно­го­лет­ний; га­ме­то­фи­ты об­ра­зу­ют­ся из зелёной нити — про­то­не­мы. Па­по­рот­ник орляк: га­ме­то­фит обое­по­лый (у ку­куш­ки­на льна раз­дель­но­по­лый); у спо­ро­фи­та есть корни.

 

Ответ: 112211.

 

При­ме­ча­ние.

Почти у всех па­по­рот­ни­ков спо­ро­фит мно­го­лет­ний. Спо­ро­фит имеет до­воль­но слож­ное стро­е­ние. От кор­не­ви­ща вер­ти­каль­но вверх от­хо­дят ли­стья, вниз — при­да­точ­ные корни (пер­вич­ный ко­рень быст­ро от­ми­ра­ет). Часто на кор­нях об­ра­зу­ют­ся вы­вод­ко­вые почки, обес­пе­чи­ва­ю­щие ве­ге­та­тив­ное раз­мно­же­ние рас­те­ний.

 

Аро­мор­фо­зы у па­по­рот­ни­ко­вид­ных по срав­не­нию с мо­хо­вид­ны­ми, ко­то­рые поз­во­ли­ли им за­во­е­вать сушу:

— Пре­об­ла­да­ние спо­ро­фи­та над га­ме­то­фи­том

— По­яв­ле­ние со­су­ди­стой си­сте­мы

— Корни для вод­но­го и ми­не­раль­но­го пи­та­ния

— Ли­стья вы­пол­ня­ют од­но­вре­мен­но две функ­ции – спо­ро­но­ше­ние и фо­то­син­тез

Источник: bio-ege.sdamgia.ru

Основные особенности гаметофитов и их типы

Если сравнивать все высшие растения между собой, то можно отметить, что различные группы высших растений и водорослей могут обладать различными степенями развития гаметофита. У некоторых гаметофит существует короткий период времени. Это свойственно папоротникам. У других растений, таких как мхи, гаметофит развивается всю жизнь.

Среди гаметофитов водорослей можно выделить следующие типы:

• раздельнополые нитчатые гаметофиты – красная водоросль Polysiphonia;
• крупные пластинчатые мужские гаметофиты – красная водоросль Palmaria;
• макроталломный гаметофит – бангиевые водоросли;
• обоеполые гаметофиты характерные для ульвовых водорослей.

Существует и другие типы гаметофитов, но в любом случае они обладают гаплоидностью и имеют многоклеточную структуру.

Высшие растения всегда обладают правильным чередованием двух многоклеточных поколений – спорофита и гаметофита. Для цветковых растений характерны микроскопические гаметофиты. Их размеры настолько малы, что помещаются внутри пыльцевого зерна. Такие гаметофиты состоят из нескольких клеток. Микроскопические размеры гаметофитов цветковых растений позволяют им весьма быстро распространяться и выживать при резко меняющихся условий среды.

Женский гаметофит цветковых называется зародышевым мешком и помещается внутри семяпочки. В самом распространенном случае гаметофит состоит из 7 клеток после слияния двух ядер центральных клеток и образования вторичного ядра.

Для плаунов, хвощей и папоротников гаметофит является небольшим самостоятельным растением.

Заростки плаунов, хвощей и папоротников способны к фотосинтезу и являются однолетними. Заростки плаунов живут под землей и развиваются в течение всей жизни. Они могут развиваться в течение многих лет и питаются за счет симбиотического образования с грибами. Несмотря на тот факт, что мхи обладают небольшими размерами, он явно доминирует над спорофитом.

Гаметофит высших растений всегда образуется в результате митоза. Это принципиально отличает их гаметофитов животных. Тело гаметофита построено из гаплоидных клеток.

Фазу гаметофитов высших растений называют гаметофазой или галофазой. Необходимо отметить тот факт, что на одном гаметофите могут одновременно развиваться как женские, так и мужские половые органы. Такой гаметофит называется однодомным.

В случае, если гаметофиты формируют женские и мужские половые органы на разных растениях, то их называют двудомными или раздельнополыми. Раздельнополые гаметофиты свойственны всем семенным растениям, у которых мужские гаметофиты развиваются из микроспор, образующихся в пыльниках, а женские — из мегаспор, образующихся в семяпочках. Весь процесс полового размножения растений протекает в виде конъюгации.

Иногда на одной и той же особи могут развиваться как споры, так и гаметы. В растительном мире встречаются также и такие случаи, когда споры развиваются на одном растении, а гаметы исключительно на другом. Особь, на которой развиваются споры называют спорофитом, а растение, на котором развиваются гаметы – гаметофитом.

Оригинальным можно назвать половое поколение хвойных. Их мужской гаметофит представлен несколькими пыльцевыми зернами, которые развиваются внутри шишек. Эти шишки находятся у оснований побегов. Мужские шишки мелкие, они достаточно мягкие и собираются в пучки. Каждая чешуйка имеет по два пыльника. Внутри них развиваются половые клетки мужских особей. Женские шишки находятся на верхушках побегов. В них расположены семязачатки. Внутри женских шишек в результате мейоза формируются мегаспоры. Таких мегаспор 4.

В женском гаметофите развивается только одна мегаспора. Все остальные образованные клетки отмирают. Далее происходят последовательные процессы опыления, оплодотворения и формирования семян.

Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что гаметофитом называют половое поколение растений. Такая фаза жизненного цикла характерна для водорослей, а также споровых и семенных высших растений. Гаметофит всегда имеет многоклеточную структуру и содержит гаплоидный набор хромосом.

Источник: spravochnick.ru