Чередование поколений — закономерная смена у организмов поколений, различающихся способом размножения. Организмы многих видов могут размножаться как бесполым, так и половым путем. В связи с этим говорят о бесполом и половом поколениях данного вида. Чередование этих поколений у растений и животных имеет много общих черт. Граница, разделяющая половое и бесполое поколения в цикле развития, — процесс оплодотворения (рис. 1). При этом в результате слияния гаплоидных (т. е. содержащих одинарный набор хромосом) гамет появляется диплоидная (т. е. содержащая двойной набор хромосом) зигота, и половое поколение переходит в бесполое.

И бесполое, и половое поколения могут иметь как одинарный, так и двойной набор хромосом: в зависимости от того, на какой стадии жизненного цикла происходит мейоз. При мейозе число хромосом уменьшается вдвое и диплоидный их набор переходит в гаплоидный. Мейоз и оплодотворение — это две вехи, разделяющие гаплоидную и диплоидную фазы в цикле развития.

В процессе эволюции в цикле развития закономерно уменьшается роль (продолжительность существования и размеры) гаплоидной фазы и увеличивается роль диплоидной фазы.

У споровиков и жгутиковых, многих водорослей и некоторых грибов диплоидная фаза представлена только зиготой, которая сразу претерпевает мейоз, образуя гаплоидные клетки (рис. 1, Б и 2). У всех высших и некоторых низших форм (отдельные водоросли и грибы, инфузории) зигота делится путем митоза, поэтому бесполое поколение у них так же, как и зигота, диплоидное.

Так, у фораминифер из зиготы вырастает диплоидное бесполое поколение. В результате мейоза из него образуются гаплоидные клетки, из которых вырастает также гаплоидное половое поколение. Половое поколение в результате многократного деления ядра образует гаметы, которые, сливаясь попарно, дают зиготу (рис. 1, в). Процесс бесполого размножения у мохообразных, папоротникообразных и некоторых других растений происходит в результате рассеивания гаплоидных спор, возникающих при мейозе (рис. 1, В и 3). У таких видов процесс мейоза отделяет бесполое поколение (спорофит) от полового (гаметофит). Споры делятся митотически, образуя гаплоидное половое поколение.

У кишечнополостных и других многоклеточных животных происходит дальнейшее подавление гаплоидной фазы (рис. 1, Г). У них диплоидно как бесполое, так и половое поколение, которое образуется из бесполого путем митотического деления его клеток. Мейоз происходит только в процессе образования гамет, которые являются единственной гаплоидной фазой у таких организмов. Например, гидроидные полипы представляют собой бесполое поколение. Почкуясь, они образуют колонии, на которых развиваются медузы с семенниками и с яичниками (диплоидное половое поколение). Медузы свободно плавают в воде и размножаются половым путем. В результате опять возникают полипы (рис. 5).

У животных различают первичное и вторичное чередование поколений. При первичном чередуется бесполое и половое размножение. Так бывает у многих простейших. К вторичному чередованию поколений относят метагенез и гетерогонию. При метагенезе, который характерен для оболочников и кишечнополостных, чередуется половое и вегетативное размножение. При гетерогонии, которая характерна для трематод, некоторых круглых червей и коловраток, ряда членистоногих, чередуются нормальное половое размножение с партеногенезом.

Чередование поколений зависит от условий среды. При благоприятных условиях размножение происходит, как правило, бесполыми способами — делением, почкованием, вегетативно или партеногенетически. При неблагоприятных условиях бесполое поколение сменяется половым.

Эволюция размножения шла от бесполого, свойственного одноклеточным, к половому. Примитивные формы размножаются только бесполым путем, у более сложных форм бесполое размножение чередуется с половым. Наиболее прогрессивные виды размножаются только половым путем (рис. 1).

Чередование поколений у растений. Типичное чередование поколений характерно для растений, у которых многоклеточны как диплоидная фаза (диплонт), так и гаплоидная (гаплонт).
>Диплонт образует спорангии, в которых в результате мейоза возникают споры (поэтому диплонт называют также спорофитом или бесполым поколением). Гаплонт образует гаметангии, в которых без редукционного деления — мейоза образуются половые клетки — гаметы (гаплонт называют также гаметофитом или половым поколением). Спорофит развивается из зиготы, возникающей в результате оплодотворения, т. е. слияния двух гамет, а гаметофит — из споры. У немногих растений (например, у некоторых зеленых и бурых водорослей) спорофит и гаметофит развиты одинаково, а у большинства растений в циклах развития преобладает либо гаметофит (например, у мохообразных), либо спорофит — бурая водоросль ламинария, папоротникообразные и семенные растения (рис. 6).

У многих зеленых водорослей (хламидомонада, улотрикс, спирогира и др.) диплоидны только зиготы, при прорастании которых происходит мейоз (рис. 6). А у сифоновых, диатомовых и некоторых бурых водорослей, как и у огромного большинства животных, гаплоидны только гаметы, возникающие в результате мейоза. Поэтому у этих растений фактически чередования поколений нет, хотя смена ядерных фаз происходит.

Фазы в циклах развития высших растений имеют особые названия: спорофиты мохообразных называют спорогониями (они развиваются на гаметофитах), а гаметофиты остальных высших растений — заростками (рис.
. У папоротникообразных они существуют самостоятельно, а у семенных развиваются на спорофитах. Заростки равноспоровых растений (см. Споры) обоеполы, а разноспоровых — раздельнополы и более редуцированы (особенно мужские), чем заростки равноспоровых. Так, например, у покрытосеменных растений мужской заросток — это развивающееся из микроспоры пыльцевое зерно, а женский заросток — зародышевый мешок, развивающийся из мегаспоры.

Источник: yunc.org

Размножение растений и животных

Растения и некоторые животные способны размножатся как бесполым, так и половым путем. При бесполом размножении потомство является точной копией родителя. Разные типы бесполого размножения, обычно встречающиеся у обоих растений и животных, включают партеногенез (потомство развивается из неоплодотворенного яйца), почкование (потомство развивается, через почку на теле родителя), а также фрагментация (потомство развивается из части или фрагмента родителя). Половое размножение включает в себя объединение гаплоидных клеток (клеток, содержащих только один набор хромосом), чтобы образовать диплоидные клетки (содержащую два набора хромосом).

У многоклеточных животных жизненный цикл состоит из одного поколения. Диплоидный организм вырабатывает гаплоидные половые клетки посредством мейоза. Все остальные клетки тела диплоидные и продуцируются митозом. Новый диплоидный организм создается путем слияния мужских и женских половых клеток во время оплодотворения. У диплоидных организмов нет чередования поколений между гаплоидной и диплоидной фазами.

В растительных многоклеточных организмах жизненные циклы варьируются между диплоидными и гаплоидными фазами. В диплоидной (спорофитной) фазе продуцируются гаплоидные споры через мейоз. По мере развития гаплоидных спор через митоз, умноженные клетки образуют гаплоидную структуру гаметофитов. Гаметофит представляет собой гаплоидную фазу цикла. После созревания гаметофит производит мужские и женские гаметы (половые клетки). Когда гаплоидные гаметы объединяются, они образуют диплоидную зиготу. Зигота развивается через митоз, образуя новый спорофит. Таким образом, в отличие от животных, растительные организмы могут чередоваться между диплоидными (спорофитами) и гаплоидными (гаметофитными) поколениями.

Сосудистые и несосудистые растения

Чередование поколений наблюдается как у сосудистых, так и несосудистых растений. Сосудистые растения содержат систему сосудистой ткани, которая транспортирует воду и питательные вещества по всему телу растения. Несосудистые растения не имеют такой системы и нуждаются во влажных местах обитания для выживания. К ним относятся мхи, ан­то­це­ро­то­вид­ные и печёночные мхи. Эти растения выглядят как зеленые маты растительности с выступающими из них стебельками. Первичной фазой жизненного цикла несосудистых растений является генерация гаметофитов. Фаза гаметофит состоит из зеленой мшистой растительности, а фаза спорофит состоит из удлиненных стеблей со спорангиями на концах.

Первичной фазой жизненного цикла сосудистых растений является генерация спорофитов. В сосудистых растениях, которые не производят семена, такие как папоротники и хвощи, поколения спорофитов и гаметофитов независимы. Например, у папоротников ветвь с листьями представляют собой зрелое диплоидное образование спорофитов. Спорангии на нижней стороне листьев вырабатывают гаплоидные споры, которые прорастают для образования гаплоидных гаметофитов папоротника (проталлий). Эти растения процветают во влажных условиях, так как вода необходима для оплодотворения.

Сосудистые растения, которые производят семена, не всегда зависят от влажных сред обитания для размножения. Семена защищают развивающиеся эмбрионы. Как в цветковых, так и в нецветковых растениях (хвойных) генерация гаметофитов полностью зависит от доминирующих поколений спорофит. В цветущих растениях репродуктивная структура — цветок. Цветок производит как мужские микроспоры, так и женские мегаспоры.

Сами микроспоры содержатся в пыльце и вырабатываются в тычинке растения, развиваясь в мужские половые клетки. Женские мегаспоры производятся в пестики растений и развиваются в женские гаметы. Во время опыления пыльца переносится ветром, насекомыми или другими животными в женскую часть цветка. Мужские и женские гаметы объединяются и развиваются в семя, а завязь образует плод. У хвойных, пыльца производится в мужских шишках, а в женских шишках после оплодотворение формируется зародыш.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: NatWorld.info

ЧЕРЕДОВА́НИЕ ПОКОЛЕ́НИЙ, за­ко­но­мер­ная сме­на в жиз­нен­ном цик­ле ор­га­низ­мов ге­не­ра­ций (по­ко­ле­ний, био­нтов), раз­ли­чаю­щих­ся спо­со­бом раз­мно­же­ния.

У жи­вот­ных раз­ли­ча­ют пер­вич­ное и вто­рич­ное Ч. п. Пер­вич­ным Ч. п., свой­ст­вен­ным мн. про­стей­шим, счи­та­ют сме­ну по­ло­вой ге­не­ра­ции по­ко­ле­ни­ем, раз­мно­жаю­щим­ся не­по­ло­вы­ми клет­ка­ми (ага­ме­та­ми). Так, у фо­ра­ми­ни­фер че­ре­дую­щие­ся по­ко­ле­ния пред­став­ле­ны по­ло­вы­ми и бес­по­лы­ми осо­бя­ми – га­мон­та­ми и ага­мон­та­ми. Ре­дук­ци­он­ное де­ле­ние (мей­оз) про­ис­хо­дит пе­ред об­ра­зо­ва­ни­ем ага­мет, по­это­му по­ло­вое по­ко­ле­ние га­п­ло­ид­но, так же как и га­ме­ты, то­гда как зи­го­та и ага­мон­ты ди­п­ло­ид­ны. У сол­неч­ни­ков, не­ко­то­рых жгу­ти­ко­нос­цев мей­оз свя­зан с об­ра­зо­ва­ни­ем га­мет, ко­то­рые яв­ля­ют­ся един­ст­вен­ной га­п­ло­ид­ной ста­ди­ей жиз­нен­но­го цик­ла. Та­кие же от­но­ше­ния свой­ст­вен­ны всем мно­го­кле­точ­ным жи­вот­ным. Вто­рич­ное Ч. п. встре­ча­ет­ся у жи­вот­ных в двух фор­мах. Че­ре­до­ва­ние нор­маль­но­го по­ло­во­го про­цес­са с пар­те­но­ге­не­зом на­зы­ва­ет­ся ге­те­ро­го­ни­ей, а че­ре­до­ва­ние по­ло­во­го раз­мно­же­ния с бес­по­лым – ме­таге­не­зом. Ге­те­ро­го­ния ха­рак­тер­на для тре­ма­тод, не­ко­то­рых круг­лых чер­вей и ко­ло­вра­ток, ря­да чле­ни­сто­но­гих и др. Ме­та­ге­нез ха­рак­те­рен для обо­лоч­ни­ков и ки­шеч­но­по­ло­ст­ных, у ко­то­рых по­ловое по­ко­ле­ние пред­став­ле­но оди­ноч­ны­ми сво­бод­но­пла­ваю­щи­ми ме­ду­за­ми, а бес­по­лое – си­дя­чи­ми по­ли­па­ми.

У рас­те­ний вы­де­ля­ют га­п­ло­ид­ное по­ко­ле­ние – по­ло­вое, или га­ме­то­фит, и ди­п­ло­ид­ное – бес­по­лое, или спо­ро­фит. По­ло­вые ор­га­ны, об­ра­зую­щие га­ме­ты, раз­ви­ва­ют­ся на га­ме­то­фи­те, при этом он мо­жет быть обое­по­лым (сфаг­нум, рав­но­спо­ро­вые па­по­рот­ни­ки, плау­ны) или раз­дель­но­по­лым (не­ко­то­рые бу­рые во­до­рос­ли, раз­но­спо­ро­вые па­по­рот­ни­ки, плау­ны и все выс­шие рас­те­ния). На спо­ро­фи­те раз­ви­ва­ют­ся ор­га­ны бес­по­ло­го раз­мно­же­ния (спо­ран­гии, зоо­спо­ран­гии), об­ра­зую­щие в ре­зуль­та­те мей­о­за га­п­ло­ид­ные спо­ры, про­рас­таю­щие за­тем в но­вые по­ло­вые по­ко­ле­ния. Га­ме­то­фит и спо­ро­фит оди­на­ко­вы мор­фо­ло­ги­че­ски и по про­дол­жи­тель­но­сти жиз­ни (изо­морф­ное Ч. п.) или рез­ко раз­лич­ны (ге­те­ро­морф­ное Ч. п.). Для выс­ших рас­те­ний ха­рак­тер­но толь­ко ге­те­ро­морф­ное Ч. п. У во­до­рос­лей встре­ча­ют­ся обе фор­мы. При изо­морф­ной сме­не по­ко­ле­ний ка­ж­дое из них пред­став­ле­но са­мо­стоя­тель­но жи­ву­щей осо­бью (не­ко­то­рые зе­лё­ные, бу­рые и мн.
ас­ные во­до­рос­ли), так что в жиз­нен­ном цик­ле су­ще­ст­ву­ют два (при обое­по­лом га­ме­то­фи­те) или три (при раз­дель­но­по­лом га­ме­то­фи­те) не­за­ви­си­мых и оди­на­ко­вых рас­те­ния. При ге­те­ро­морф­ной сме­не по­ко­ле­ний оба раз­ви­ва­ют­ся ли­бо не­за­ви­си­мо друг от дру­га (ла­ми­на­рия, рав­но­спо­ро­вые па­по­рот­ни­ки, плау­ны, хво­щи), ли­бо од­но из по­ко­ле­ний, бу­ду­чи ли­шён­ным са­мо­сто­ят. раз­ви­тия, су­ще­ст­ву­ет за счёт дру­го­го (мхи и все се­мен­ные рас­те­ния), но пре­об­ла­да­ет все­гда од­но из по­ко­ле­ний – ли­бо га­ме­то­фит, ли­бо спо­ро­фит. У выс­ших рас­те­ний к га­ме­то­фит­ной ли­нии эво­лю­ции (с пре­об­ла­да­ни­ем в цик­ле раз­ви­тия га­ме­то­фи­та) от­но­сят­ся толь­ко мо­хо­вид­ные, у ко­то­рых спо­ро­фит на­зы­ва­ет­ся спо­ро­го­ном, раз­ви­ва­ет­ся в ви­де ко­ро­боч­ки со спо­ра­ми на са­мом зе­лё­ном рас­те­нии, яв­ляю­щем­ся га­ме­то­фи­том. К спо­ро­фит­ной ли­нии эво­лю­ции (с пре­об­ла­да­ни­ем в цик­ле раз­ви­тия спо­ро­фи­та) от­но­сят­ся все ос­таль­ные выс­шие рас­те­ния. При этом спо­ро­фит – лис­то­сте­бель­ное рас­те­ние, на ко­то­ром раз­ви­ва­ют­ся спо­ран­гии, а га­ме­то­фит (за­рос­ток) раз­вит сла­бее, не­дол­го­ве­чен и пред­став­лен обое­по­лым тал­ло­мом, жи­ву­щим са­мо­стоя­тель­но (все рав­но­спо­ро­вые па­по­рот­ни­ки, плау­ны, хво­щи), ли­бо мик­ро­ско­пич. об­ра­зо­ва­ния­ми, раз­ви­ваю­щи­ми­ся час­тич­но или пол­но­стью на спо­ро­фи­те и за счёт не­го (раз­но­спо­ро­вые па­по­рот­ни­ки и плау­ны, го­ло­се­мен­ные, цвет­ко­вые).

Источник: bigenc.ru