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

Бесполое размножение. Размножение, в котором принимает участие один организм, не происходит образования и слияния гамет, не происходит слияния генетического материала в любой форме. Это наиболее древня форма размножения, широко распространенная во всех группах растений, происходит путем митотического деления или с помощью спор, особой формой бесполого размножения является вегетативное размножение.

Деление. Размножение путем деления характерно для одноклеточных водорослей. Деление происходит путем митоза, в результате образуются особи, генетически идентичные друг другу и материнскому организму.

Размножение спорами. Споры растений – репродуктивные, одноклеточные образования, служащие для образования новых особей.
большинства обитающих в воде водорослей споры подвижны, так как имеют жгутики. Такие споры называют зооспорами. У наземных растений и грибов они не имеют специальных приспособлений для активного передвижения. 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. Споры, образующиеся в результате мейоза генетически неодинаковы, организмы, которые из них развиваются, генетически неравноценны.

Растение, на котором образуются споры, называют спорофит. Если споры морфологически неотличимы, то растения, которые их образуют, называют равноспоровыми, разноспоровые растения – растения, образующие споры, всегда отличающиеся по величине и физиологическим особенностям. Микроспоры – более мелкие споры, формирующиеся в микроспорангиях, из них вырастают мужские гаметофиты (растения, образующие мужские гаметы). Мегаспоры – более крупные споры, формирующиеся в мегаспорангиях, из них вырастают женские гаметофиты. Разноспоровость чаще встречается среди высших растений (некоторые плауны, папоротники, все голосеменные и покрытосеменные).

Размножение спорами имеет большое биологическое значение – в результате мейоза происходит перекомбинация генетического материала, в спорах возникают новые комбинации аллелей генов, попадающие под контроль отбора; обычно у растений споры образуются в огромных количествах, что обеспечивает высокую интенсивность размножения. Благодаря малым размерам и легкости споры разносятся на большие расстояния, обеспечивая расселение растений; плотная оболочка споры служит надежной защитой от неблагоприятных условий среды.

Вегетативное размножение растений – 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 как водоросли, так и высшие растения.

Рис. 34. Фрагментация у элодеи.

Вегетативное размножение бывает естественным и искусственным. Благодаря естественному вегетативному размножению в природе происходит быстрое увеличение числа особей вида, их расселение и как следствие – успех в борьбе за существование. Естественное вегетативное размножение происходит несколькими путями: фрагментацией материнской особи на две или более дочерних; разрушением участков наземно-ползучих и полегающих побегов (плауны, голосеменные, цветковые); с помощью особых структур, специально предназначенных для вегетативного размножения (клубни, луковицы, корневища, клубнелуковицы, пазушные почки, придаточные почки на листьях или корнях, выводковые корзиночки моховидных и т.д.).

Искусственное вегетативное размножение осуществляется при участии человека при выращивании культурных растений. Искусственное вегетативное размножение обладает рядом преимуществ над семенным: обеспечивает получение потомков, сохраняющих признаки родительского организма, ускоряет получение потомков, позволяет получить большое количество потомков. Кроме того, с помощью вегетативного размножения можно воспроизвести клоны тех растений, которые образуют нежизнеспособные семена или вообще их не образуют.

Способы вегетативного размножения. Растения можно размножать вегетативными органами – делением целого растения на части, надземными и подземными побегами, листьями, корнями.

Фрагментацией называют разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых регенерирует в новую особь (рис. 34). Такое размножение характерно для нитчатых и пластинчатых водорослей (обрывки нитей или части таллома), некоторых цветковых растений (например, элодея канадская). В Европу попали только женские экземпляры элодеи, не способные образовывать семена из-за отсутствия мужских растений и единственным способом размножения оказалась фрагментация.

Деление кустов. Смородина, крыжовник, примулы, ревень хорошо размножаются частями кустов. Растение выкапывают, делят на части и высаживают отдельно друг от друга. Кусты обычно делят весной или во второй половине лета.

Рис. . Размножение земляники надземными столонами (усами)

Размножение надземными побегами.

Усы. В сельскохозяйственной практике усами размножают клубнику и землянику. В узлах усов образуются боковые почки и придаточные корни. После засыхания междоузлий растения обособляются. В природе усами размножаются такие растения, как лютик ползучий, камнеломка отпрысковая.

Рис. Размножение смородины отводками

Отводки. Отводки – это участки побегов, которые специально прижимаются к земле, и присыпаются землей, а после развития придаточных корней отделяются от материнского растения (рис. 36). Для лучшего укоренения побег можно надрезать. Это нарушает отток питательных веществ и их скопление в месте надреза, что создает благоприятные условия для образования придаточных корней. Отводками размножаются крыжовник, смородина, виноград.

Стеблевые черенки. Стеблевой черенок представляет собой участок надземного побега. Стеблевыми черенками размножают виноград, смородину, крыжовник, декоративные виды спиреи, красный перец, баклажан и другие. Для размножения берут черенки длиной от 2-3 до 6-8 см, состоящих из одного междоузлия и двух узлов. На верхнем узле листья оставляются (если листовые пластинки крупные, то их наполовину срезают). Черенки высаживают в специальные парнички, а после укоренения – в открытый грунт.

Рис. . Размножение черенками

Прививка (или трансплантация) – искусственное сращивание части (черенка, почки) одного растения с побегом другого. Черенок или почка с прилегающим к ней участком коры и древесины (глазок), привитые на другое растение, называют привоем. Подвой – растение или его часть, на котором осуществлена прививка. Прививка позволяет использовать корневую систему подвоя для сохранения или размножения определенного сорта, замены сорта, получения новых сортов, ускорения плодоношения, получения морозоустойчивых растений, ремонта или омоложения старых взрослых деревьев.

Известно много способов прививки, однако все их можно свести к двум основным типам: прививка сближением, когда привой и подвой остаются на своих корнях, прививка отделенным привоем, когда корни имеет только подвой.

Наиболее распространенными способами прививки являются следующие (рис. 38). Прививка в расщеп или в полурасщеп. Применяют в том случае, если привой тоньше подвоя. Поперечный срез подвоя полностью или частично разделяют и вставляют в него привой, косо срезанный с двух сторон.

Прививка под кору. Привой также тоньше подвоя. На подвое делают горизонтальный срез под стеблевым узлом, кору надрезают в вертикальном направлении и осторожно отворачивают ее края. На привое делают срез в виде полуконуса, вставляют его под кору, зажимают отворотами коры и обвязывают.

Копулировка. Применяется в том случае, если привой и подвой имеют одинаковую толщину. На привое и подвое делают косые срезы и совмещают их, обеспечив плотность соединения.

Окулировка. Прививка почки-глазка. На подвое делается Т-образный разрез, края коры отгибаются, и за кору вставляют почку с небольшим участком древесины и плотно забинтовывают.

Рис. 1. Способы прививок: 1. Прививка сближения. 2. Под кору. 3. Копулировка. 4. Окулировка.

Размножение подземными побегами.

Клубень. Из сельскохозяйственных растений, размножающихся клубнями, наиболее известны картофель и топинамбур. Их можно размножать, высаживая целые клубни или их части с почками-глазками. Клубни, как хранилище запаса питательных веществ, образуются у таких дикорастущих растений, как сыть, седмичник.

Корневище. В сельском хозяйстве корневищами размножают ревень, мяту, спаржу, бамбук, в декоративном садоводстве – ландыш, ирис и другие. Они легко размножаются делением корневища на части, каждая из которых должна содержать вегетативную почку.

В лесах, степях, на лугах обитает большое количество корневищных растений, прежде всего злаков. К корневищным растениям относятся пырей, тимофеевка, белоус, купена, кислица, хвощ полевой и другие дикорастущие растения. У многих корневища ветвятся, и при отмирании старых частей происходит обособление новых растений.

Луковица. В сельскохозяйственной практике луковицами размножают лук, чеснок, декоративные растения: тюльпаны, нарциссы, гиацинты и другие. В природе луковицами размножаются многие растения: тюльпаны, гусиный лук, пролеска, подснежник и т.д. Вегетативное размножение луковичных растений осуществляют разросшимися взрослыми луковицами, детками, отдельными чешуями.

Клубнелуковица. Запасные питательные вещества клубнелуковицы расходуются на цветение, но к концу сезона формируется новая клубнелуковица. Кроме того, может образоваться одна или несколько клубнелуковичек – мясистых почек, развивающихся между старой и новой клубнелуковицами. К клубнелуковичным растениям относятся гладиолус, крокус.

Рис. . Размножение с помощью подземных побегов.

Размножение корнями.

Корневые клубни. Представляют собой утолщения боковых корней. В декоративном садоводстве корневыми клубнями размножают георгины, батат. При размножении георгинов необходимо брать корневые клубни с основанием стебля, несущим почки, так как корневые клубни почек не образуют. Корневыми клубнями размножаются чистяк весенний, любка двулистная.

Рис. . Размножение корнями и листьями: 1 – размножение корневыми отпрысками осота полевого. 2 – размножение корневыми черенками одуванчика. 3 – размножение корневыми клубнями георгина. 4 – размножение детками бриофиллума.. 5 – размножение целыми листьями сенполии. 6 – размножении листовыми черенками сансевьеры.

Размножение корневыми отпрысками. Корневые отпрыски – побеги, возникающие из придаточных почек на корнях (рис. 36). Корневыми отпрысками размножается растения, легко образующие на корнях придаточные почки: вишня, слива, малина, сирень, осина, осот, бодяк полевой и др.

Корневые черенки. Корневой черенок представляет собой часть корня. Ими размножаются виды, на корнях которых легко развиваются придаточные почки: хрен, малина, вишня, розы. Корневые черенки заготавливают осенью, реже весной. Для этого используют боковые корни первого порядка в возрасте 2-3 лет. Длина черенка до 10-15 см, диаметр – 0,6-1,5 см. черенки высаживают в почву на глубину 2-3 см. Черенками размножаются и многие дикорастущие растения: ива, тополь, осина, одуван

Источник: sbio.info

Размножение с помощью спор и листом

Размножение с помощью спор. Адвентивные (дочерние) растения.

Аквариумистам хорошо известно формирование адвентивных растений на листьях, корнях и соцветиях маточных растений. У папоротников Ceratopteris (роговидный) и Microsorum (яванский) придаточные почки часто формируются на кромках листьев, у кувшинок Nymphaea micrantha и Nymphaea daubenyana их часто можно наблюдать у места прикрепления листа к стеблю, так что вегетативное размножение этих видов несложное. У Microsorum корневищные отростки также часто формируются на опущенных в воду корнях. Обломившиеся листья плавающих на поверхности воды видов Hygrophila, Gymnocoronis spilanthoides тоже в нарушенном месте формируют адвентивные побеги, которые при достижении достаточного размера могут быть отделены.

Высшие споровые растения — неформальный термин, объединяющий высшие растения, размножающиеся и распространяющиеся главным образом спорами, которые образуются бесполым и половым путём. К споровым растениям относятся водоросли, лишайники, мхи, хвощи, плауны, папоротники. Споры содержатся в специальных органах, прикрепленных к основанию подводного листа. У мхов нет цветков, корней и проводящей системы. Размножаются мхи спорами, которые созревают в спорангиях на спорофите.

Виды растений, входящие в семейства родниковые (Fontinalaceae), гипновые (Hypnoceae), папоротниковые (Polypodiaceae), сальвиниевые (Salviniaceae) и другие, могут размножаться с помощью спор. У Сальвиниевых (Salviniaceae) маленькие шарики со спорами осенью опадают на дно водоема и зимуют там. Весной они дают начало новым растениям. Летом они размножаются вегетативно: из почек, находящихся в узлах стебля, вырастают боковые веточки, которые, отрываясь, начинают самостоятельное существование. Размножение считается основным для папоротников (Ceratopteris, Microsorium pteropus), у которых на старых листьях в местах повреждений, прямо по краю листовой пластины (чаще на вершине листа), появляются придаточные почки, из которых образуются новые (дочерние) молодые растения.

Сформировав несколько листьев и развитую корневую систему, как правило, не достигая значительного размера, они сами отрываются от материнского растения и всплывают к поверхности воды. Такие растения можно сразу сажать в грунт. Молодые кустики микрозориума развиваются в отличие от цератоптериса очень медленно, но могут быть также использованы для размножения.

Пожалуй, самое неприхотливое растение для нового аквариума – Яванский мох (Vesicularia dubyana). Это растение, похожее на спутанные тёмно-зелёные нити, отличается крайней теневыносливостью и неприхотливостью. Не нуждается в посадке в грунт т.к. не имеет корней. Может расти на элементах декора, самостоятельно к ним прикрепляясь, во влажной среде выше уровня воды и под водой, что создаёт прекрасный эффект естественности. Т.к. является мхом (не цветковым растением), то не цветёт, а образует для размножения споры, что в условиях аквариума практического значения не имеет, ибо всегда можно отделить комочек нитей и положить в удобное место на грунте, коряге, или камне.

Размножение водных растений листом.

Размножение целым листком или его частью считается основным для папоротников рода Ceratopteris. На старых листьях образуются новые растения, которые при сформировании нескольких листков и развитой корневой системы, сами отрываются от материнского, всплывают к поверхности воды, такие аквариумные растения сразу высаживают в грунт аквариума. Таким способом можно также размножать и таиландский папоротник, на старых листьях в месте повреждения образуется дочерние растение, которое потом, достигнув незначительного размера, отрывается от основного растения и всплывает. Кустики микрозориума в отличие от цератоптериса развиваются очень медленно, могут также применяться к размножению.

Виды болотных растений, входящих в семейство Амариллисовые (Amaryllidaceae); Колокольчиковые (Campanulaceae) и другие, могут быть размножены с помощью листа. Листовыми черенками можно размножить все виды гигрофил. От растения отрывают старые, но здоровые листья и обрабатывают их в растворе гетероауксина. При этом черешки листьев опускают в раствор до их основания. После обработки листья сажают в плошку с влажным крупнозернистым песком, только прикрытым водой и сверху закрывают стеклянным колпаком. Температура воды и воздуха 24–26°С, свет рассеянный. У основания главной жилки при хороших условиях образуются растения, которые потом при развитии 3-4 листочков и корней высаживают в грунт аквариума.

Растения, образующие зимние почки, осенью собирают, размещают в плоском сосуде с песком и небольшим количеством воды и оставляют на зиму в недоступном для мороза месте. Примерно в середине февраля их нужно занести в комнату, где стоит аквариум, чтобы они постепенно привыкали к более высокой температуре. После этого их можно посадить в аквариум, где под воздействием теплой воды и осветительных приборов они скоро пустят побеги.

Размножение листом папоротника Microsorium.

У Microsorium pteropus на старых листьях в местах повреждений, прямо по краю листовой пластины, появляются придаточные почки, из которых образуются новые молодые растения. Сформировав несколько листьев и развитую корневую систему, как правило, не достигая значительного размера, они сами отрываются от материнского растения и всплывают к поверхности воды. Молодые кустики микрозориума развиваются очень медленно, забиваются как сорняки по углам. Чтобы этого не произошло и желаете вырастить новое растение, то надо взять листья, которые оторвались от материнского растения и примотать их к коряге или пористому камню пластиной с детками вверх. При достаточном освещении и наличия питательных веществ начнуться развиваться полноценные растения, которые прирастут к основанию.

Последние изменения и дополнения внесены 15 мая 2013 года.

Ответы и объяснения

Бесполое размножение , или агамогенез — один из способов размножения , при котором следующее поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных клеток — гамет .

Нередко бесполому размножению бактерий предшествует образование спор. Бактериальные споры — это покоящиеся клетки со сниженным метаболизмом, окружённые многослойной оболочкой, устойчивые к высыханию и другим неблагоприятным условиям, вызывающим гибель обычных клеток. Спорообразование служит как для переживания таких условий, так и для расселения бактерий: попав в подходящую среду, спора прорастает, превращаясь в вегетативную (делящуюся) клетку.

Бесполое размножение с помощью одноклеточных спор свойственно и различным грибам и водорослям. Споры во многих случаях образуются путём митоза (митоспоры), причём иногда (особенно у грибов) в огромных количествах; при прорастании они воспроизводят материнский организм. Некоторые грибы, например злостный вредитель растений фитофтора, образуют подвижные, снабжённые жгутиками споры, называемые зооспорами или бродяжками. Проплавав в капельках влаги некоторое время, такая бродяжка «успокаивается», теряет жгутики, покрывается плотной оболочкой и затем, в благоприятных условиях, прорастает.

Процесс размножение спорами у бактерий, водорослей, грибов и растений

Споры — это репродуктивные клетки растений, грибов, водорослей и бактерий. Они, как правило, одноклеточные и обладают способностью развиваться в новый организм. В отличие от гамет в половом размножении, споры не должны сливаться, чтобы происходило размножение. Организмы используют споры для бесполого размножения. Споры также образуются у бактерий, однако бактериальные споры обычно не участвуют в размножении. Эти споры неактивны и защищают бактерии в экстремальных условиях окружающей среды.

Споры бактерий

Некоторые бактерии образовывают споры, называемые эндоспорами, как средство борьбы с экстремальными условиями окружающей среде, которые угрожают их выживанию. Эти условия включают высокие температуры, засушливость, наличие токсичных ферментов или химических веществ и отсутствие пищи.

Спорообразующие бактерии развивают толстую клеточную стенку, которая является водонепроницаемой и защищает бактериальную ДНК от высыхания и повреждения. Эндоспоры могут выживать в течение длительных периодов времени, пока условия не изменятся и не станут пригодными для прорастания. Примеры бактерий, способных образовывать эндоспоры, включают клостридии (Clostridium) и бациллы (Bacillus).

Споры водорослей

Водоросли производят споры для бесполого размножения. Эти споры могут быть не подвижными (апланоспоры), или подвижными (зооспоры) и перемещаться из одного места в другое с помощью жгутиков. Некоторые водоросли способны размножаться половым или бесполым способом. Когда условия благоприятны, зрелые водоросли делятся и производят споры, которые развиваются в новых особей.

Споры гаплоидные и производятся митозом. Во времена, когда условия неблагоприятны для развития, водоросли подвергаются половому размножению и образовывают гаметы. Эти половые клетки сливаются, чтобы стать диплоидным зигоспорами. Зигоспора останется бездействующей до тех пор, пока условия не станут благоприятными еще раз. В это время зигоспора подвергается мейозу для создания гаплоидных спор.

Некоторые водоросли имеют жизненный цикл, который чередуется между различными периодами бесполого и полового размножения. Этот тип жизненного цикла называется чередованием поколений и состоит из гаплоидной и диплоидной фаз. В гаплоидной фазе структура, называемая гаметофитом, производит мужские и женские гаметы (половые клетки). При слиянии этих гамет образуется зигота. В диплоидной фазе зигота развивается в диплоидную структуру, называемую спорофитом. Спорофит продуцирует гаплоидные споры через мейоз.

Споры грибов

Большинство спор грибов выполняют две основных функции: перенесение неблагоприятных условий в состоянии покоя и размножение через рассеивание. Споры грибов могут быть одноклеточными или многоклеточными. Они бывают разных цветов, форм и размеров в зависимости от вида. Споры грибов бывают бесполыми или половыми:

• Бесполые споры, такие как спорангиоспоры, производятся и удерживаются внутри органов, называемых спорангиями. Другие бесполые споры, такие как конидии, образуются в результате митоза на нитчатых образованиях, называемых гифами.
• Половые споры включают аскоспоры, базидиоспоры и зигоспоры. Большинство грибов полагаются на ветер, чтобы рассеять споры в областях, где они могут успешно прорастать. Споры способны активно выбрасываться из репродуктивных структур (баллистоспор) или могут быть высвобождены без активного выброса (статисмоспор). Споры переносятся ветром в другие места. Чередование поколений распространено среди грибов. Иногда условия окружающей среды таковы, что необходимо, чтобы грибковые споры были бездействующими. Прорастание после периодов покоя у некоторых грибов может быть вызвано разными факторами, включая температуру, уровень влажности и количество других спор в определенной области. Покой позволяет грибам выжить в стрессовых условиях.

Споры растений

Как водоросли и грибы, растения также демонстрируют чередование поколений. Растения без семян, такие как папоротники и мхи, развиваются из спор. Споры производятся внутри спорангий и выпускаются в окружающую среду. Первичной фазой жизненного цикла несосудистых растений, таких как мхи, является генерация гаметофитов (половая фаза).

Фаза гаметофита состоит из зеленой мшистой растительности, а фаза спорофита (бесполая фаза) состоит из удлиненных стеблей со спорами, заключенными внутри спорангий, расположенных на кончике стеблей. У сосудистых растений, которые не производят семена, такие как папоротники, поколения спорофит и гаметофит являются независимыми. Лист папоротника представляет собой зрелый диплоидный спорофит, тогда как спорангии на нижней стороне листьев образовывают споры, которые развиваются в гаплоидный гаметофит.

У цветковых растений (покрытосеменных) и нецветковых семенных растений генерация гаметофитов полностью зависит от доминантного спорофита. У покрытосеменных, цветок вырабатывает как мужские микроспоры, так и женские мегаспоры. Микроспоры содержатся в пыльце, а женские мегаспоры производятся внутри цветочной завязи. При опылении микроспоры и мегаспоры объединяются, образуя семена.

Приведите примеры растений, которые размножаются с помощью спор

К растениям, которые размножаются с помощью спор относятся высшие споровые растения, а именно отделы Мохообразные, Папоротникообразные, Плауновидные и Хвощевидные.

К мхам относятся такие растения как — кукушкин лен, сфагнум, маршанция, к плауновидных относятся — плаун булавовидный, селагинелла, плаун годичный, к хвощевидным — хвощ полевой, хвощ зимний, хвощ лесной, представителями папоротникообразных являются марсилия, сальвиния, щитник мужской. Все эти растения могут размножаться с помощью спор, то есть бесполо, но также им характерно и половое размножение.

Рассмотрим данный вопрос на примере кукушкиного льна (отдел мохообразные).
Как видно из рисунка кукушкин лен представлен женским (2) и мужским (1) растениями, то есть он является двудомным (каждый пол имеет собственный дом, то есть является отдельным растением, а у однодомных женские и мужские половые органы находятся на одном растении). Коробочка (3) это спорангий, т.е. место созревания спор. Когда споры созревают, крышечка отпадает и споры рассеиваются (4). Кстати спора — это окруженная оболочкой клетка, которая служит для бесполого размножение и распространения у высших растений, некоторых водорослей и грибов.

Итак,

1. Споры созревают в коробочке (3) и высыпаются в грунт (4).
2. Споры прорастают в специальные нити (протонемы) (5) и из них развиваются молодые зеленые растения (6). На верхушках этих растений находятся половые органы, женские и мужские, на отдельных растениях. Женские половые органы называются архегонии, мужские — антеридии, в них происходит созревание яйцеклеток и сперматозоидов соответственно. Так как половые клетки находятся на разных растениях, а движение сперматозоида к яйцеклетке возможено только в воде, следовательно только с помощью дождя или росы, антеридии (мужские органы) вскриваються и выпускают сперматозоиды, которые передвигаются по каплям воды к архегонию. Слияние половых клеток происходит в архегонии, то есть на верхушке женского растения (там и находятся эти половые органы). Таким образом происходит половое размножение.
3. При слиянии сперматозоида и яйцеклетки образуется зигота и за период от нескольких месяцев до двух лет она дает начало спорофиту. Спорофит — это бесполое поколения высших споровых растений, которое размножается с помощью спор и имеет вид ножки, на которой находится коробочка. (2) можно увидеть на женском растении, что с ее архегония происходит прорастание ножки с коробочкой. Зеленые растения лишены этой ножки и размножаются половым путем и поэтому называются гаметофиты (образуют гаметы — половые клетки), а ножка с коробочкой называется спорофит, потому что в нем происходит развитие спор, которые созревают и висипаться из коробочки и дают начало гаметофиту и все опять повторяется. Таков жизненный цикл кукушкиного льна. И состоит из полового поколения (гаметофита) и бесполого поколения (спорофита), которое прорастает на гаметофите в результате слияния половых клеток.

Запомните, что для размножения высших споровых растений вода необходима обязательно (чтобы сперматозоид с антеридия смог добраться до яйцеклетки архегония), поэтому эти растения и обитают во влажной среде, или около водоемов. И еще лишь у мхов доминантным, то есть основным является гаметофит (зеленая часть с листочками) у всех других отделов растений это спорофит.

Лекция 6. Размножение растений

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

Бесполое размножение. Размножение, в котором принимает участие один организм, не происходит образования и слияния гамет, не происходит слияния генетического материала в любой форме. Это наиболее древня форма размножения, широко распространенная во всех группах растений, происходит путем митотического деления или с помощью спор, особой формой бесполого размножения является вегетативное размножение.

Деление. Размножение путем деления характерно для одноклеточных водорослей. Деление происходит путем митоза, в результате образуются особи, генетически идентичные друг другу и материнскому организму.

Размножение спорами. Споры растений – репродуктивные, одноклеточные образования, служащие для образования новых особей. У большинства обитающих в воде водорослей споры подвижны, так как имеют жгутики. Такие споры называют зооспорами. У наземных растений и грибов они не имеют специальных приспособлений для активного передвижения. 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. Споры, образующиеся в результате мейоза генетически неодинаковы, организмы, которые из них развиваются, генетически неравноценны.

Растение, на котором образуются споры, называют спорофит. Если споры морфологически неотличимы, то растения, которые их образуют, называют равноспоровыми, разноспоровые растения – растения, образующие споры, всегда отличающиеся по величине и физиологическим особенностям. Микроспоры – более мелкие споры, формирующиеся в микроспорангиях, из них вырастают мужские гаметофиты (растения, образующие мужские гаметы). Мегаспоры – более крупные споры, формирующиеся в мегаспорангиях, из них вырастают женские гаметофиты. Разноспоровость чаще встречается среди высших растений (некоторые плауны, папоротники, все голосеменные и покрытосеменные).

Размножение спорами имеет большое биологическое значение – в результате мейоза происходит перекомбинация генетического материала, в спорах возникают новые комбинации аллелей генов, попадающие под контроль отбора; обычно у растений споры образуются в огромных количествах, что обеспечивает высокую интенсивность размножения. Благодаря малым размерам и легкости споры разносятся на большие расстояния, обеспечивая расселение растений; плотная оболочка споры служит надежной защитой от неблагоприятных условий среды.

Вегетативное размножение растений – 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 как водоросли, так и высшие растения.

Вегетативное размножение бывает естественным и искусственным. Благодаря естественному вегетативному размножению в природе происходит быстрое увеличение числа особей вида, их расселение и как следствие – успех в борьбе за существование. Естественное вегетативное размножение происходит несколькими путями: фрагментацией материнской особи на две или более дочерних; разрушением участков наземно-ползучих и полегающих побегов (плауны, голосеменные, цветковые); с помощью особых структур, специально предназначенных для вегетативного размножения (клубни, луковицы, корневища, клубнелуковицы, пазушные почки, придаточные почки на листьях или корнях, выводковые корзиночки моховидных и т.д.).

Искусственное вегетативное размножение осуществляется при участии человека при выращивании культурных растений. Искусственное вегетативное размножение обладает рядом преимуществ над семенным: обеспечивает получение потомков, сохраняющих признаки родительского организма, ускоряет получение потомков, позволяет получить большое количество потомков. Кроме того, с помощью вегетативного размножения можно воспроизвести клоны тех растений, которые образуют нежизнеспособные семена или вообще их не образуют.

Способы вегетативного размножения. Растения можно размножать вегетативными органами – делением целого растения на части, надземными и подземными побегами, листьями, корнями.

Фрагментацией называют разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых регенерирует в новую особь (рис. 34). Такое размножение характерно для нитчатых и пластинчатых водорослей (обрывки нитей или части таллома), некоторых цветковых растений (например, элодея канадская). В Европу попали только женские экземпляры элодеи, не способные образовывать семена из-за отсутствия мужских растений и единственным способом размножения оказалась фрагментация.

Деление кустов. Смородина, крыжовник, примулы, ревень хорошо размножаются частями кустов. Растение выкапывают, делят на части и высаживают отдельно друг от друга. Кусты обычно делят весной или во второй половине лета.

Размножение надземными побегами.

Усы. В сельскохозяйственной практике усами размножают клубнику и землянику. В узлах усов образуются боковые почки и придаточные корни. После засыхания междоузлий растения обособляются. В природе усами размножаются такие растения, как лютик ползучий, камнеломка отпрысковая.

Отводки. Отводки – это участки побегов, которые специально прижимаются к земле, и присыпаются землей, а после развития придаточных корней отделяются от материнского растения (рис. 36). Для лучшего укоренения побег можно надрезать. Это нарушает отток питательных веществ и их скопление в месте надреза, что создает благоприятные условия для образования придаточных корней. Отводками размножаются крыжовник, смородина, виноград.

Стеблевые черенки. Стеблевой черенок представляет собой участок надземного побега. Стеблевыми черенками размножают виноград, смородину, крыжовник, декоративные виды спиреи, красный перец, баклажан и другие. Для размножения берут черенки длиной от 2-3 до 6-8 см, состоящих из одного междоузлия и двух узлов. На верхнем узле листья оставляются (если листовые пластинки крупные, то их наполовину срезают). Черенки высаживают в специальные парнички, а после укоренения – в открытый грунт.

Прививка (или трансплантация) – искусственное сращивание части (черенка, почки) одного растения с побегом другого. Черенок или почка с прилегающим к ней участком коры и древесины (глазок), привитые на другое растение, называют привоем. Подвой – растение или его часть, на котором осуществлена прививка. Прививка позволяет использовать корневую систему подвоя для сохранения или размножения определенного сорта, замены сорта, получения новых сортов, ускорения плодоношения, получения морозоустойчивых растений, ремонта или омоложения старых взрослых деревьев.

Известно много способов прививки, однако все их можно свести к двум основным типам: прививка сближением, когда привой и подвой остаются на своих корнях, прививка отделенным привоем, когда корни имеет только подвой.

Наиболее распространенными способами прививки являются следующие (рис. 38). Прививка в расщеп или в полурасщеп. Применяют в том случае, если привой тоньше подвоя. Поперечный срез подвоя полностью или частично разделяют и вставляют в него привой, косо срезанный с двух сторон.

Прививка под кору. Привой также тоньше подвоя. На подвое делают горизонтальный срез под стеблевым узлом, кору надрезают в вертикальном направлении и осторожно отворачивают ее края. На привое делают срез в виде полуконуса, вставляют его под кору, зажимают отворотами коры и обвязывают.

Копулировка. Применяется в том случае, если привой и подвой имеют одинаковую толщину. На привое и подвое делают косые срезы и совмещают их, обеспечив плотность соединения.

Окулировка. Прививка почки-глазка. На подвое делается Т-образный разрез, края коры отгибаются, и за кору вставляют почку с небольшим участком древесины и плотно забинтовывают.

Размножение подземными побегами.

Клубень. Из сельскохозяйственных растений, размножающихся клубнями, наиболее известны картофель и топинамбур. Их можно размножать, высаживая целые клубни или их части с почками-глазками. Клубни, как хранилище запаса питательных веществ, образуются у таких дикорастущих растений, как сыть, седмичник.

Корневище. В сельском хозяйстве корневищами размножают ревень, мяту, спаржу, бамбук, в декоративном садоводстве – ландыш, ирис и другие. Они легко размножаются делением корневища на части, каждая из которых должна содержать вегетативную почку.

В лесах, степях, на лугах обитает большое количество корневищных растений, прежде всего злаков. К корневищным растениям относятся пырей, тимофеевка, белоус, купена, кислица, хвощ полевой и другие дикорастущие растения. У многих корневища ветвятся, и при отмирании старых частей происходит обособление новых растений.

Луковица. В сельскохозяйственной практике луковицами размножают лук, чеснок, декоративные растения: тюльпаны, нарциссы, гиацинты и другие. В природе луковицами размножаются многие растения: тюльпаны, гусиный лук, пролеска, подснежник и т.д. Вегетативное размножение луковичных растений осуществляют разросшимися взрослыми луковицами, детками, отдельными чешуями.

Клубнелуковица. Запасные питательные вещества клубнелуковицы расходуются на цветение, но к концу сезона формируется новая клубнелуковица. Кроме того, может образоваться одна или несколько клубнелуковичек – мясистых почек, развивающихся между старой и новой клубнелуковицами. К клубнелуковичным растениям относятся гладиолус, крокус.

Размножение корнями.

Корневые клубни. Представляют собой утолщения боковых корней. В декоративном садоводстве корневыми клубнями размножают георгины, батат. При размножении георгинов необходимо брать корневые клубни с основанием стебля, несущим почки, так как корневые клубни почек не образуют. Корневыми клубнями размножаются чистяк весенний, любка двулистная.

Размножение корневыми отпрысками. Корневые отпрыски – побеги, возникающие из придаточных почек на корнях (рис. 36). Корневыми отпрысками размножается растения, легко образующие на корнях придаточные почки: вишня, слива, малина, сирень, осина, осот, бодяк полевой и др.

Корневые черенки. Корневой черенок представляет собой часть корня. Ими размножаются виды, на корнях которых легко развиваются придаточные почки: хрен, малина, вишня, розы. Корневые черенки заготавливают осенью, реже весной. Для этого используют боковые корни первого порядка в возрасте 2-3 лет. Длина черенка до 10-15 см, диаметр – 0,6-1,5 см. черенки высаживают в почву на глубину 2-3 см. Черенками размножаются и многие дикорастущие растения: ива, тополь, осина, одуван

Размножение листьями.

Целыми листьями. Многие цветковые растения размножают листьями, например сенполии, бегонии. Лист достаточно поставить в воду, появляются придаточные корни и придаточные почки, через некоторое время растение пересаживают в почву.

Листовыми черенками. Иногда достаточно даже части листа для вегетативного размножения. У бегонии королевской вырезают часть листа с крупной жилкой, лист сансевьеры можно разрезать на несколько листовых черенков и поставить их в воду.

Придаточными почками на листьях, детками. У бриофиллюма на листьях образуются придаточные почки, похожие на маленькие растения. Падая, они становятся самостоятельными растениями.

Культура тканей. Культура тканей представляет собой рост крупы растительных клеток на искусственных средах. Растительные клетки обладают свойством тотипотентности – отдельная клетка может развиться в нормальное растение при использовании определенных фитогормонов. Метод культуры тканей позволяет получать клоны некоторых высших растений. Клонирование – получение совокупности особей из одной материнской вегетативным путем. Клонирование используется для размножения ценных сортов растений и для оздоровления посадочного материала.

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 растений образуются в митотически, мейоз происходит после образования зиготы (зиготическая редукция) – многих водорослей, или при образовании спор (спорическая редукция) – у диплоидных водорослей и высших растений. У животных мейоз происходит при образовании гамет (гаметическая редукция).

Половое размножение имеет ряд преимуществ по сравнению с бесполым. Во-первых, при слиянии гамет образуется организм с уникальным двойным набором аллелей генов, полученных от родителей с разными генотипами, формируется организм с уникальным генотипом. В результате отбора будут выживать особи, чей генотип позволяет приспособиться к данным условиям среды, даже если эти условия изменяются.

Во-вторых, мутации, изменяющие гены чаще рецессивны, и вредны в данных условия среды. Диплоидный набор генов позволяет сохраниться возникшим рецессивным аллелям благодаря наличию доминантных аллелей этих генов. Каждый диплоидный организм содержит сотни, тысячи генов в рецессивном состоянии, как губка насыщена водой, так и генотип насыщен ими, они передаются следующему поколению и постепенно распространяются по популяции. Мутация проявится, если обе гаметы несут данную рецессивную аллель гена, а к этому времени среда может измениться, и данная мутация может оказаться полезной. Так происходит накопление и распространение мутаций.

Гаметы всегда гаплоидны. При слиянии мужской и женской гамет происходит образование диплоидной 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, конъюгация, изогамия, гетерогамия и оогамия (рис. 39).

Хологамия. Хологамия – слияние гаплоидных одноклеточных, внешне неотличимых организмов друг с другом. Этот тип полового процесса характерен для некоторых одноклеточных водорослей. В данном случае сливаются не гаметы, а целые организмы, выступающие в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота обычно сразу же делится мейотически (зиготическая редукция) 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 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 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. Характерна для некоторых водорослей и всех высших растений. Женская гамета – яйцеклетка – крупная и неподвижная. У низших растений образуется в одноклеточных гаметангиях – оогониях, у высших растений (исключая покрытосеменные) – в многоклеточных архегониях. Мужская гамета (сперматозоид) мала и подвижна, образуется у грибов и водорослей в одноклеточных, а у высших растений (исключая покрытосеменные) – в многоклеточных гаметангиях – антеридиях. Сперматозоиды способны передвигаться только в воде. Поэтому наличие воды – обязательное условие для оплодотворения у всех растений, за исключением семенных. У большинства семенных растений мужские гаметы утратили жгутики и называются спермиями.

Ключевые термины и понятия

1. Бесполое размножение. 2. Споры растений. 3. Зооспоры. 4. Спорофит. 5. Мужской и женский гаметофиты. 6. Микроспоры и мегаспоры. 7. Вегетативной размножение. 8. Привой. 9. Подвой. 10. Гаметангии. 11. Зиготическая редукция. 12. Спорическая редукция. 13. Гаметическая редукция. 14. Хологамия. 15. Изогамия. 16. Гетерогамия. 17. Оогамия. 18. Конъюгация. 19. Оогонии. 20. Архегонии. 21. Антеридии. 22. Тотипотентность.

Основные вопросы для повторения

1. Размножение растений путем деления.
2. Размножение спорами.
3. Естественное вегетативное размножение.
4. Размножение фрагментацией и делением кустов.
5. Размножение надземными побегами (усами, отводками, стеблевыми черенками).
6. Основные способы и особенности размножения прививкой.
7. Основные способы размножения поземными побегами.
8. Основные способы размножения корнями.
9. Основные способы размножения растений листьями.
10. Размножение культурой ткани.
11. Преимущества полового размножения.
12. Характеристика основных типов половых процессов (хологамия, конъюгация, изогамия, гетерогамия, оогамия).

Автор: Пименов Анатолий Валентинович.
(Учитель биологии МОУ «Физико-технический лицей №1», г. Саратов)

Источник: agentsovetnik.ru

Споровые растения – это растения, которые размножаются и распространяются спорами. Все споровые растения делятся на высшие и низшие. К  низшим споровым растениям относятся водоросли, а к высшим – мхи, плауны, хвощи и папоротники.

Размножение водорослей

Воспроизведение себе подобных у водорослей совершается с помощью вегетативного, бесполого и полового размножений.  Вегетативное размножение у многоклеточных водорослей происходит несколькими способами, в том числе при механическом разрушении слоевища на части (волнами, течением, в результате погрызов животными) или вследствие процессов, которые приводят к распаду нитей на многоклеточные или одноклеточные части. 

Бесполое размножение водорослей происходит с помощью спор или зооспор (спор со жгутиками). Для некоторых водорос­лей, например хлореллы, характерно только бесполое размножение. При этом внутри клетки образуются неподвижные споры, по строению очень похожие на материнскую клетку. После разрыва оболочки споры выходят во внешнюю среду и растут. Обычно же водоросли размножают­ся как бесполым, так и половым путём.

Способы полово­го размножения у водорослей очень разнообразны. Рассмотрим размножение одноклеточных водорослей на примере известной вам хламидомонады. При благоприятных условиях хламидомонада размножается бесполым способом. Перед делением она пере­стаёт двигаться и теряет жгутики. В материнской клетке в результате деления образуются 2, 4 или 8 зооспор. Они выходят из  материнской клетки и вырастают до размеров взрослой хламидомонады.

При наступлении неблагоприятных условий (по­холодание, пересыхание водоёма) хламидомонада начинает размножаться половым путём. В этом случае внутри хламидомонады возникают половые клетки — гаметы, каждая с двумя жгутиками. Гаметы разных хламидомонад выходят в воду, сближаются и соединя­ются попарно, образуя зиготу, которая покрывается толстой оболочкой. После периода покоя на дне водоёма зигота делится и даёт 4 новые особи.

Размножение многоклеточных водорослей рассмотрим на примере улотрикса. Как и другие водоросли, улотрикс размножается бесполым и половым путями. В благоприятных условиях в тёплое время года улотрикс размножается бесполым путём. Каждая клетка, кроме той, с помощью которой нить прикрепля­ется, может разделиться на 2 или 4 зооспоры. Они выходят в воду, плава­ют, прикрепляются к какому-либо подводному предмету и делятся. Так образуются новые талломы водоросли.

Когда наступает неблагоприятный период, улотрикс переходит к половому размножению. При этом в клетках многоклеточного слоевища возникают гаметы. Поэтому многоклеточный таллом является гаметофитом (половым поколением) — водорослью, производящей гаметы. В воде гаметы сближаются и сливаются, образуя зиготу. Обычно сливаются га­меты, возникшие в клетках нитей разных водорослей. Зигота покрывается толстой оболочкой, формирует ножку и превращается в одноклеточный таллом — спорофит (бесполое поколение). Спорофитом эта водоросль называется потому, что образует подвижные или неподвижные споры. Эти споры развиваются в новые многоклеточные талломы улотрикса.

Таким образом, для пресноводного улотрикса характерно чередование поколений — многоклеточного гаметофита и одноклеточного спорофита. При смене условий окружающей среды способы размножения улотрикса сменяют друг друга.

Размножение мхов

У мхов чётко выражено че­редование бесполого и полового поколений. Характерной особенностью всех мхов является преобладание в жизненном цикле полового поколения над бесполым. Размножение мхов рассмотрим на примере кукушкина льна. Само растение мха, которое мы видим — это гаметофит (половое поколение).

Кукушкин лён — двудомное растение. Органы полового размножения у него развиваются на верхушках мужских и женских растений. На верхушке мужского растения образуются органы полового размножения, в которых развивается большое количество сперматозоидов, которые имеют по два жгутика. На верхушке женского растения закладываются женские половые органы, в которых располагается неподвижная яйцеклетка.

Во время дождя или при обильной росе сперматозоиды передвигаются в воде, которая покрывает мхи, и попадают к яйцеклетке. В результате слияния сперматозоида с яйцеклеткой образуется зигота. Из зиготы, благодаря её делению, через некоторое время на гаметофите начинает развиваться коробочка на ножке. Это спорофит — бесполое поколение мха. Он развивается за счёт гаметофита — материнского растения, от которого получает воду и питательные вещества. В коробочке созревают споры. При созревании спор коробочка вскрывается и споры рассеиваются. Они разносятся ветром, попадают на влажную почву и прорастают. При прорастании спор вначале образуются тонкие ветвящиеся нити зелёного цвета — предростки. На них через некоторое время возникают почки. Из почек вырастают новые растения гаметофита кукушкина льна. Так завершается жизненный цикл этого растения.

Размножение плаунов

Особенности размножения плаунов рассмотрим на примере плауна булавовидного. В жизненном цикле плаунов, в отличие от мхов, спорофит (бесполое поколение) преобладает над гаметофитом. Спорофит — это зелёное растение плауна, которое мы можем увидеть в лесу.

На нём образуются спороносные колоски. Они состоят из вытянутой оси, на которой расположены особые спороносные листочки. На их верхней стороне развиваются спорангии. Внутри спорангиев образуется большое количество одинаковых спор. При созревании споры высыпаются из спорангия и попадают в почву. В почве споры прорастают. Из них формируются гаметофиты — половое поколение плаунов. Гаметофит у плаунов называется заростком. Он бесцветный, лишён хлорофилла. Для нормального развития заростка необходимо, чтобы в него проникли гифы гриба и сформировался симбиоз. Только после этого гаметофит будет нормально развиваться дальше.

Заростки существуют независимо от спорофита. Развиваются они медленно. Через 6—15 лет после прорастания споры на заростке формируются мужские и женские органы полового размножения, в которых образуется большое количество сперматозоидов и  яйцеклетка. Для того чтобы сперматозоиды смогли доплыть до яйцеклетки и оплодотворить её, необходимо наличие воды. После оплодотворения развивается зигота. Из зиготы образуется новое растение спорофита. Вначале оно использует те питательные вещества, которые были накоплены в заростке. Но после того как у молодого растения сформируются зелёные листья и корни, оно переходит к самостоятельному существованию. Так завершается жизненный цикл плауна булавовидного.

Размножение хвощей

Размножение хвощей сходно с размножением плаунов. Растения хвоща, которые мы можем видеть в поле, в лесу или у водоёма, — это спорофиты. Они образуют в спороносных колосках большое количество спор, из которых вырастают зелёные надземные заростки гаметофитов. На заростках формируются такие же, как у плаунов, органы полового размножения. Оплодотворение, как и у всех споровых растений, происходит только при наличии воды и заканчивается образованием зиготы. Из образовавшейся зиготы сразу же начинает формироваться молодое растение бесполого поколения — спорофит. Так завершается жизненный цикл хвощей.

Размножение папоротников

Размножение папоротников рассмотрим на примере щитовника мужского. У папоротников, так же как и у плаунов и хвощей, в жизненном цикле  преобладает спорофит — листостебельное растение. На нижней стороне листьев папоротника образуются маленькие бурые бугорки. В бугорках находятся пучки мелких мешочков — спорангиев, в которых созревают споры. Споры в сухую погоду высыпаются и разносятся ветром. Попав на влажную почву, спора прорастает и образует гаметофит — половое поколение щитовника. Гаметофит у папоротников, также как у плаунов и хвощей, называется заросток. Заросток щитовника существует независимо от спорофита. Он представляет собой небольшую зелёную пластинку сердцевидной формы. Заросток прикрепляется к почве с помощью ризоидов. На нижней стороне заростка раз­виваются мужские и женские гаме­ты (сперматозоиды и яйцеклетки). Под заростком задерживаются ка­пельки росы или дождевой воды, в которых сперматозоиды могут под­плыть к яйцеклеткам. Происходит оплодотворение. Из зиготы развивается зародыш — молодое растение спорофита. Так завершается жизненный цикл щитовника мужского.

Источник: videouroki.net