Alternanza di generazioni asessuate e sessuali. Alternanza delle generazioni nelle piante: fasi diploide (sporofito) e aploide (gametofito) Come avviene l'alternanza delle generazioni nelle felci

Gli organismi che si riproducono solo sessualmente sono caratterizzati dall'alternanza di fasi aploidi e diploidi nel loro sviluppo. In molti organismi, compresi i mammiferi, questa alternanza è regolare e su di essa si basa la conservazione delle caratteristiche della specie degli organismi. La diploidia promuove l'accumulo di alleli diversi. Al contrario, per gli organismi che possono riprodursi sia sessualmente che asessualmente, è caratteristico un'alternanza (cambiamento) di generazioni, quando una o più generazioni asessuate di organismi vengono sostituite da una generazione di organismi che si riproducono sessualmente.

Esistono alternanze generazionali primarie e secondarie. L'alternanza primaria delle generazioni si osserva negli organismi che hanno sviluppato il progresso sessuale durante l'evoluzione, ma hanno mantenuto la capacità di riproduzione asessuata e consiste in un'alternanza regolare di generazioni sessuali e asessuate (Fig. 87). Si trova negli animali (protozoi), nelle alghe e in tutte le piante superiori. Nei protozoi, un classico esempio di alternanza primaria di generazioni è la riproduzione asessuata del plasmodio malarico nel corpo umano (schizogonia) e la riproduzione sessuale nel corpo della zanzara malarica. Nelle piante la generazione sessuale è rappresentata dal gametofito, mentre quella asessuata dallo sporofito. Il meccanismo di alternanza primaria è che le spore si sviluppano sulle piante della generazione sporofitica, che, sulla base della meiosi, producono gametofiti aploidi maschili e femminili. Questi ultimi sviluppano sperma e ovuli. La fecondazione dell'uovo dà origine a uno sporofito diploide. Pertanto, le cellule gametofite contengono un insieme aploide di cromosomi e le cellule sporofite contengono un insieme diploide, ad es. nelle piante, l'alternanza di generazioni è associata a un cambiamento negli stati aploidi e diploidi.

Se si traccia la relazione tra sporofito e gametofito in piante di diversi livelli di organizzazione, si può vedere che durante l'evoluzione lo sporofito ha subito uno sviluppo, mentre il gametofito è stato caratterizzato da una riduzione. Ad esempio, nei muschi predomina il gametofito (generazione aploide), su cui vive lo sporofito. Ma già nelle felci, quello predominante è lo sporofito (generazione diploide) sotto forma di una pianta ben sviluppata con steli e radici, e il gametofito è rappresentato da uno strato di cellule che formano una placca attaccata al terreno con l'aiuto dei rizoidi. Inoltre, nelle gimnosperme il gametofito è ridotto a un piccolo numero di cellule, e nelle angiosperme l'ematofito maschile è rappresentato da solo due cellule, quello femminile - sette, mentre lo sporofito nelle gimnosperme sono gli alberi (pino, abete rosso e altri), e nelle angiosperme - alberi, arbusti, erbe.

Tra un gametofito e uno sporofito possono esserci sia somiglianze nella morfologia e nell'aspettativa di vita, sia differenze in queste caratteristiche. Nel primo caso, questa è chiamata alternanza isomorfa di generazioni, nel secondo - eteromorfa.

L'alternanza secondaria delle generazioni è ampiamente riscontrata negli animali. Si osserva nelle forme di eterogonia e metagenesi. L'eteragonia consiste nell'alternanza primaria del processo sessuale e della partenogenesi. Ad esempio, nei trematodi, la riproduzione sessuale viene regolarmente sostituita dalla partenogenesi. In molti altri organismi, l'eteragonia dipende dalla stagione. Pertanto, rotiferi, dafnie e afidi si riproducono in autunno per zigogenesi (mediante fecondazione delle uova e formazione di zigoti) e in estate per partenogenesi. La metagenesi consiste nell'alternanza di riproduzione sessuale e riproduzione vegetativa (asessuata). Ad esempio, le idre di solito si riproducono per gemmazione, ma quando la temperatura scende formano cellule riproduttive. Nei celenterati, in alcune fasi dello sviluppo, avviene una transizione dalla riproduzione sessuale alla riproduzione vegetativa. In alcuni celenterati marini la generazione polipoide si alterna regolarmente alla generazione medusoide. La generazione polipoide è caratterizzata dalla riproduzione mediante la cosiddetta strobilazione (costrizioni trasversali), mentre la generazione medusoide è caratterizzata dalla riproduzione sessuale (fecondazione delle uova, formazione delle larve e sviluppo dei polipi).

Spesso diversi tipi di organismi hanno una combinazione di diversi metodi di riproduzione.

In molti protozoi (flagellati, ciliati), in condizioni favorevoli, la riproduzione intensiva avviene per fissione - rapida crescita numerica. Di tanto in tanto hanno rapporti sessuali - aumento diversità degli individui. Quindi ricomincia la riproduzione asessuata.

Questo è osservato in molti organismi multicellulari. Ad esempio, l'idra si riproduce sia asessualmente (in erba) che sessualmente (Fig. 1).

Riso. 1.Idre: 1 - in erba; 2 - con le uova

Durante il periodo estivo fa germogliare numerosi individui figlie, che a loro volta possono riprodursi per gemmazione. Con l'inizio dell'autunno, nel corpo dell'idra si formano cellule sessuali e avviene la riproduzione sessuale. Dalle uova fecondate (l'anno prossimo) si sviluppano nuovi individui.

È comune anche l'alternanza regolare di generazioni di individui della stessa specie, caratterizzati da metodi di riproduzione diversi. Spesso differiscono per struttura, habitat e stile di vita. Il ciclo vitale di tali specie, che copre un certo numero di generazioni, riporta nuovamente allo stadio originale. Pertanto, molti animali celenterati sono caratterizzati da metagenesi(Fig. 2). Nel loro ciclo vitale si alternano naturalmente generazioni di polipi e meduse. I polipi che conducono uno stile di vita attaccato si riproducono esclusivamente per gemmazione. Molto spesso, gli individui figlie in via di sviluppo non si separano e si formano colonie. In una certa stagione, i polipi germogliano dalle larve di meduse. Ma si separano e si sviluppano in organismi che nuotano liberamente. Dopo aver raggiunto la maturità sessuale, le meduse producono cellule germinali e dalle uova fecondate si sviluppano larve ciliate che, depositandosi sul fondo, si trasformano in polipi.

Riso. 2.Ciclo di vita di Obelia: 1 e 4 - idranti; 2 - gongangia con meduse in erba; 3 - rene

Molte alghe, così come tutte le piante superiori, ne sono dotate alternanza eterofasica delle generazioni, in cui la generazione sessuale è aploide (tutte le cellule del corpo contengono un insieme aploide di cromosomi) e la generazione asessuata è diploide. Si chiama pianta diploide sporofito, poiché forma spore aploidi (la loro formazione è accompagnata dalla meiosi). Una pianta aploide che cresce da una spora - gametofito- produce gameti e realizza la riproduzione sessuale. Lo zigote forma nuovamente uno sporofito. Pertanto, nel ciclo vitale delle piante viene naturalmente sostituito da un gametofito, che viene poi nuovamente sostituito da uno sporofito (Fig. 3).

Riso. 3.Ciclo di sviluppo della felce. Come i muschi, qui c'è un cambiamento tra sessuale (gametofito) e asessuato (sporofito)generazioni; di solito una pianta di felce abbastanza grandeè uno sporofito

In molte alghe, lo sporofito e il gametofito possono avere un aspetto identico. Le piante con spore superiori (equiseti, muschi, felci) sono caratterizzate da una netta distinzione tra sporofito e gametofito. Pertanto, il gametofito della felce (tallo) sembra un piccolo piatto verde (3-30 mm) e lo sporofito è rappresentato da una pianta grande (fino a 1,5 m).

Una riduzione ancora più significativa del gametofito si osserva nelle piante da seme. Lo sviluppo e l'esistenza dei loro gametofiti avviene sullo sporofito. Pertanto, nelle piante da fiore, il gametofito femminile (sacco embrionale) si trova nell'ovaio del pistillo del fiore e il gametofito maschile (granello di polline) si trova nell'antera dello stame.

Nel ciclo vitale delle piante si distinguono due fasi: sporofito e gametofito:

velocemente in forma lo fa controversie(per meiosi);
la spora si sviluppa in un gametofito (protallo*);
gameto in forma** gameti(per mitosi);
Dopo la fecondazione si ottiene uno zigote da cui cresce lo sporofito.

Lo zigote e lo sporofito sono diploidi (2n). Tutti gli altri sono aploidi (spore, gametofito e gameti - n).

Compiti

Seleziona due celle in cui il set cromosomico è diploide. Annotare i numeri sotto i quali sono indicati.
1) Cellule della felce protallo
2) Cellule della capsula del muschio
3) Sperma di segale
4) Spore di equiseto
5) Cellule di cambio di tiglio

Risposta

1. Stabilire la sequenza delle fasi di sviluppo della felce, a partire dal momento della germinazione delle spore. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.

4) sviluppo di un germoglio con radici avventizie dallo zigote
5) formazione di una pianta perenne (sporofito)

Risposta

2. Stabilire la sequenza delle fasi di sviluppo della felce, a partire dalla germinazione delle spore. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) formazione dei gameti
2) fecondazione e formazione di uno zigote
3) sviluppo di una pianta adulta (sporofito)
4) formazione di un protallo

Risposta

3. Stabilire la sequenza corretta del ciclo di vita della felce, iniziando con una pianta adulta. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) Sporofito
2) Crescita
3) Controversie
4) Zigote
5) Gameti

Risposta

4. Determinare la sequenza delle fasi di sviluppo della felce, a partire dalla fecondazione. Annotare i numeri sotto i quali sono indicati.
1) sviluppo del protallo
2) fecondazione
3) sviluppo dello sporofito
4) formazione di archegonia e anteridi
5) formazione di sporangi
6) germinazione delle spore

Risposta

5. Stabilire la sequenza delle fasi del ciclo vitale della felce, a partire dalla formazione di una pianta adulta. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) formazione di scatole sulle fronde
2) maturazione dei gameti
3) sviluppo del protallo
4) formazione di uno zigote
5) formazione di sporofiti

Risposta

1. Stabilire la corretta sequenza nelle mutevoli fasi del ciclo di sviluppo del muschio, a partire dalla formazione delle spore. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) formazione di sporofiti
2) formazione di un filo verde (protonema)
3) formazione di un gametofito adulto
4) formazione del contenzioso
5) fecondazione

Risposta

2. Stabilire la sequenza delle fasi del ciclo di vita del muschio di sfagno, a partire dalla fecondazione. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) fecondazione
2) sviluppo di una pianta frondosa
3) sviluppo di una capsula peduncolata
4) sviluppo degli organi riproduttivi e dei gameti
5) sviluppo del contenzioso
6) germinazione del protonema

Risposta

3. Stabilire la sequenza delle fasi del ciclo di vita del muschio verde, a partire dalla germinazione delle spore. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) sviluppo di una pianta frondosa
2) maturazione delle spore negli sporangi
3) germinazione delle spore e formazione del protonema
4) formazione e fecondazione dei gameti
5) formazione di un giovane sporofito da uno zigote

Risposta

4. Determinare la sequenza dei processi che si verificano nel ciclo di vita del muschio di lino del cuculo, a partire dal risultato della fusione dei gameti. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) formazione di protonema
2) formazione dei gameti
3) divisione cellulare dello sporangio mediante meiosi
4) sviluppo dello sporofito
5) formazione di uno zigote

Risposta

Stabilire la sequenza delle fasi di sviluppo dell'equiseto, a partire dal momento della germinazione delle spore. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) fecondazione sul germe
2) formazione di gameti sul gametofito
3) germinazione delle spore e formazione dei germi
4) mitosi dello zigote e sviluppo della piantina
5) formazione di organi vegetativi e di una spighetta sporigena sullo sporofito

Risposta

Stabilire una corrispondenza tra lo stadio di sviluppo del muschio di lino del cuculo e la sua ploidia: 1) Aploide, 2) Diploide. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
Una disputa
B) Protonema (filo verde)
B) Pianta frondosa
D) Scatola
D) Gameti
E) Zigote

Risposta

Stabilire la sequenza dei processi nel ciclo di sviluppo dell'equiseto, a partire dalla fecondazione
1) sviluppo di una pianta adulta (sporofito)
2) sviluppo del protallo
3) maturazione delle spore
4) formazione dei gameti maschili e femminili
5) formazione di uno zigote

Risposta

1. Scegli tre opzioni. Il processo di fecondazione nelle piante da fiore è caratterizzato da
1) formazione dei fiori
2) fusione degli spermatozoi con la cellula centrale
3) formazione di granuli di polline
4) fusione di sperma e ovulo
5) formazione di uno zigote nel sacco embrionale
6) divisione dello zigote per meiosi

Risposta

2. Seleziona tre opzioni. Come è caratterizzata la fecondazione nelle angiosperme?
1) avviene la fusione dei nuclei dei gameti femminili e maschili
2) l'ovulo è circondato da un gran numero di spermatozoi
3) il nucleo aploide del gamete si fonde con la cellula centrale diploide
4) nel processo sono coinvolti gameti maschili mobili
5) il processo può avvenire al di fuori del corpo
6) si verifica nel sacco embrionale di un organismo adulto

Risposta

3. Scegli tre risposte corrette su sei e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Durante il processo di doppia fecondazione nelle piante da fiore,
1) formazione di stami
2) fusione degli spermatozoi e del nucleo centrale
3) formazione di granuli di polline
4) fusione di sperma e ovulo
5) formazione di uno zigote
6) formazione del feto

Risposta

Stabilire una corrispondenza tra il tipo di cellula e il metodo della sua formazione: 1) mitosi, 2) meiosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) spora di muschio
B) sperma di muschio
B) sperma di scimmia
D) uovo di girasole
D) microspore di papavero
E) cellula di archegonio della felce

Risposta

Stabilire una corrispondenza tra lo stadio di sviluppo della felce e la sua ploidia: 1) aploide, 2) diploide. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
Una disputa
B) crescita
B) sporofito maturo
D) sporofito giovane
D) gamete

Risposta

Seleziona gli stadi aploidi dello sviluppo della felce. Identificare due organismi che hanno un set aploide e annotare i numeri con cui sono indicati.
1) sperma
2) sporangio
3) foglie
4) controversia
5) zigote

Risposta

FLOREALE
1. Quale set cromosomico è caratteristico delle cellule dell'embrione del seme, dell'endosperma del seme e delle foglie dell'orzo? Scrivi tre numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

2. Quale set cromosomico è caratteristico delle cellule dell'endosperma dei semi, dell'uovo e della radice di una pianta da fiore? Scrivi tre numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

3. Quale set cromosomico è caratteristico delle cellule dell'endosperma del seme, dello sperma e delle foglie di ciliegio? Scrivi tre numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

Quale set cromosomico è caratteristico delle cellule vegetative, generative e degli spermatozoi del granello di polline di una pianta da fiore? Scrivi tre numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

Quale set cromosomico è caratteristico del granello di polline di pino e degli spermatozoi? Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

FELCI
Quale set cromosomico è caratteristico delle spore di felce e delle cellule germinali? Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

Quale insieme cromosomico è caratteristico delle cellule sporofite e delle cellule del protallo della felce? Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

Equiseti, muschi
Quale set cromosomico è caratteristico dei gameti (uovo e sperma) e delle spore dell'equiseto? Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

MHI
1. Qual è il cromosoma fissato nelle cellule di una pianta adulta e nelle spore del lino del cuculo? Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

2. Quale set cromosomico è caratteristico delle cellule di una pianta adulta e delle spore di sfagno? Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

ALGA MARINA
In Chlamydomonas la generazione predominante è il gametofito. Determinare l'insieme cromosomico delle spore e dei gameti di Chlamydomonas. Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

Nell'alga verde Ulothrix la generazione predominante è il gametofito. Quale corredo cromosomico hanno le cellule di un organismo adulto e uno sporofito? Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).

Risposta

UN NUMERO
Quale set cromosomico è caratteristico di una macrospora, da cui si formano successivamente il sacco embrionale a otto nucleati e la cellula uovo di una pianta da fiore? In risposta, scrivi solo il numero.

Risposta

Ci sono 24 cromosomi nella cellula somatica di uno sporofito di una pianta da fiore. Quanti cromosomi ci sono in una microspora di questa pianta? Scrivi solo il numero nella tua risposta.

Risposta

È noto che nelle angiosperme si verifica una doppia fecondazione. Uno spermatozoo feconda l'ovulo, da cui poi si sviluppa l'embrione, e il secondo spermatozoo feconda la cellula centrale, da cui poi si sviluppa l'endosperma triploide. Utilizzando queste informazioni, seleziona tre affermazioni dal testo sottostante che descrivono queste caratteristiche di questo organismo. Annotare i numeri sotto i quali sono indicati.
1) Come risultato della prima fecondazione si forma uno zigote.
2) Durante il processo di riproduzione, la cellula si divide a metà.
3) La prole conserva tutte le caratteristiche ereditarie del genitore.
4) La cellula centrale è diploide.
5) L'embrione si sviluppa da uno zigote diploide.
6) Parti della pianta partecipano alla riproduzione.

Risposta

Seleziona le cellule in cui l'insieme dei cromosomi è aploide. Identifica tre affermazioni vere e scrivi i numeri con cui sono indicate.
1) cellule del protallo della felce
2) cellule della capsula del muschio
3) cellule di cambio di tiglio
4) sperma di segale
5) cellule dell'endosperma del grano
6) spore di equiseto

Risposta

Considera il diagramma dell'ontogenesi del muschio frondoso. Identifica due fasi dell'ontogenesi con un set diploide di cromosomi e annota i numeri con cui sono indicati.

Risposta

Tutti i termini seguenti tranne due vengono utilizzati per descrivere il processo di doppia fecondazione nelle piante da fiore mostrate nella figura. Individua due termini che “escono” dall'elenco generale e scrivi i numeri sotto i quali sono indicati.
1) il tubo pollinico raggiunge il sacco embrionale
2) una cellula vegetativa e uno spermatozoo partecipano alla fecondazione
3) micro e macrospore si formano dalle cellule madri delle spore
4) i gameti - sperma e uova - si formano a seguito della meiosi delle microspore
5) l'ovulo viene fecondato da uno spermatozoo e l'altro spermatozoo feconda la cellula centrale.

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. Lo sperma nelle piante si forma come risultato di
1) mitosi
2) fecondazione
3) meiosi
4) crescita

Risposta

Stabilire la sequenza di sviluppo della pianta, iniziando dalla spora. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) gametofito
2) fecondazione
3) controversia
4) zigote
5) gametogenesi
6) sporofito

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. Quale cellula può formare un tubo pollinico dopo l'impollinazione delle piante da fiore?
1) vegetativo
2) centrale
3) generativo
4) secondario

Risposta

Stabilire una corrispondenza tra i processi nei cicli vitali e le divisioni vegetali: 1) Angiosperme, 2) Briofite. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) partecipazione dell'acqua alla fecondazione
B) formazione di sporogone sul gametofito
B) formazione di megaspore nell'ovulo
D) formazione di protonema
D) mitosi della cellula generativa del granello pollinico
E) doppia fecondazione

Risposta

L'alternanza delle generazioni è un cambiamento naturale negli organismi di generazioni che differiscono nel modo. Gli organismi di molte specie possono riprodursi sia asessualmente che sessualmente. A questo proposito, parlano di generazioni asessuate e sessuali di questa specie. L'alternanza di queste generazioni nelle piante e negli animali ha molte caratteristiche comuni. Il confine che separa le generazioni sessuali da quelle asessuali nel ciclo di sviluppo è il processo. In questo caso, come risultato della fusione di aploide (cioè contenente un singolo set) appare uno zigote diploide (cioè contenente un doppio set) e la generazione sessuale diventa asessuale.

Ciclo di sviluppo delle briofite: 1 - gametofito; 2 - sporofito; 3 - sporangio; 4 - controversia; 5 - giovane gametofito; 6 - anteridio; 7 - archegonio; 8 - uovo; 9 - sperma.

Ciclo di vita di un polipo idroide: 1 - polipo idroide; 2 - formazione di meduse con testicoli e ovaie attraverso gemmazione asessuata; 3 - uova e sperma; 4 - zigote; 5 - sviluppo di una nuova colonia di polipi.

Ciclo di sviluppo delle angiosperme: 1 - gametofito maschile; 2 - gametofito femminile; 3 - uovo; 4 - granello di polline; 5 - giovane sporofito; 6 - endosperma; 7 - cotiledoni; 8-; 9 - microspore; 10 - macrospore.

Cambiamento delle fasi nucleari nelle piante: 1 - alga bruna dictyota (gametofito e sporofito sono ugualmente sviluppati); 2 - muschio di lino del cuculo (domina il gametofito); 4 - alga verde spirogyra (solo gli zigoti sono diploidi). GAM - , OPL - , ZIG - zigote, MEY -

STRUTTURA, apporto sanguigno e innervazione del pene e del canale dell'uretere. STRUTTURA, apporto sanguigno e innervazione dello scroto

Fattori che influenzano il comportamento sessuale. Il ruolo dei fattori biologici e sociali nella formazione del comportamento sessuale.

La stragrande maggioranza delle piante sia superiori che inferiori ha 2 metodi di riproduzione: asessuata e sessuale. Inoltre, per ogni pianta, l'intero ciclo di vita del suo sviluppo è possibile solo se esistono entrambi i metodi di riproduzione, che vengono eseguiti in un certo ordine: un metodo di riproduzione si alterna con un altro e, quindi, una certa alternanza, o avviene il cambiamento delle generazioni: asessuale e sessuale.

L'essenza dell'alternanza di generazioni nel ciclo di sviluppo di una pianta è che una generazione forma gli organi della riproduzione sessuale e l'altra generazione forma gli organi della riproduzione asessuata. La generazione che forma gli organi della riproduzione sessuale, in cui si formano le cellule sessuali - gameti, è chiamata generazione sessuale o gametofito. La generazione in cui si formano gli organi di riproduzione asessuata, in cui si sviluppano spore, è chiamata asessuata o sporofita.

Lo sviluppo di due generazioni nelle felci è espresso molto chiaramente. Entrambe le generazioni vivono in modo indipendente e in alcune felci lo sporofito differisce nettamente per dimensioni dal gametofito (felce maschio). La generazione asessuata di questa felce è una pianta grande, ben differenziata in organi individuali, che raggiunge gli 80...100 cm e oltre, e la generazione sessuale (gametofito) è una pianta molto piccola a forma di piatto verde delle dimensioni di un Moneta da 10 centesimi.

Il processo di alternanza di generazioni di felci maschili è il seguente. Sul lato inferiore della foglia sporofita si formano organi speciali (sporangi) in cui si formano le spore. Le spore mature fuoriescono e, una volta in condizioni favorevoli, germinano.

Dalla spora cresce una piccola lamina verde, che rappresenta la generazione sessuale, o gametofito, della felce. In questo caso, questa generazione sessuale ha un nome speciale: prothallus. Gli organi genitali maschili (anteridi) e femminili (archegonia) si formano sulla parte inferiore del protallo. I gameti maschili - gli spermatozoi - si formano negli anteridi, i gameti femminili - gli ovociti - si formano nell'archegonia.

Dopo la fecondazione, dallo zigote risultante si sviluppa una generazione asessuata di felce, lo sporofito, cioè cresce una normale pianta di felce, sulle cui foglie si formano nuovamente le spore. Il ciclo vitale della felce ricomincia.

Pertanto, nella felce maschio, le generazioni asessuate e sessuali crescono separatamente e si nutrono indipendentemente.

Nelle piante da fiore, evolutivamente superiori a quelle considerate, esiste anche l'alternanza delle generazioni, ma è espressa meno chiaramente, poiché in queste piante i gametofiti sono molto ridotti. Le piante da fiore hanno 2 gametofiti: maschio (granello di polline a due cellule) e femmina (sacco embrionale contenente 7 cellule). In queste piante, il gametofito vive su una generazione asessuata, che è un'intera pianta, raggiungendo dimensioni enormi in alcuni rappresentanti (betulla, quercia, ecc.), Mentre i gametofiti femminili e maschili nelle piante da fiore sono microscopicamente piccoli.

Contemporaneamente all'alternanza delle generazioni, avviene un cambiamento delle fasi nucleari. Questo viene fatto come segue. Nella generazione asessuata, le spore si formano negli sporangi dal tessuto sporogenico. Durante la formazione delle spore, avviene la divisione di riduzione e le spore, quindi, hanno un insieme aploide di cromosomi. Il gametofito formato da una spora è la generazione sessuale e anche i gameti formati su di essa sono aploidi. Quando i gameti aploidi si fondono nella generazione sessuale, si forma uno zigote, che porta già un corredo diploide di cromosomi. La fase aploide del nucleo è stata sostituita da una fase diploide. Dallo zigote si sviluppa una generazione asessuata - lo sporofito - con un corredo cromosomico diploide. Poi, quando si formano le spore, il numero dei cromosomi si dimezza nuovamente . Pertanto, il gametofito e lo sporofito differiscono non solo esternamente, ma anche citologicamente: hanno un numero diverso di cromosomi.

Nelle piante primitive più antiche, il ciclo di sviluppo è dominato dalla generazione sessuale: il gametofito (fase aploide). Di più

Riso. Alternanza di generazioni nella felce scudo maschio:

/ - sporofito; 2 - parte di foglia con sori; 3. - sorus in sezione; 4 - cellula, tessuto sporogeno; 5 - divisione di riduzione; 6 - 2a divisione; 7 - tetrade; 8- controversie; 9 - sporangio aperto; 10 - spore germinanti; // - protallo (gametofito); 12 - archegonio; /L - anteridio; 14 - sperma; 15 - penetrazione degli spermatozoi nell'archegonio; 16 - divisione dello zigote; 17 - un protallo con un germoglio di giovane felce

le piante altamente organizzate, al contrario, sono caratterizzate dall'alternanza di generazioni con una predominanza della generazione asessuata - lo sporofito (fase diploide), che è particolarmente chiaramente espressa nelle piante da fiore in cui la generazione sessuale ha subito una forte riduzione.

L'alternanza delle generazioni è di grande importanza biologica, poiché combina 2 metodi di riproduzione: asessuale, che produce un gran numero di individui, e sessuale, che contribuisce all'arricchimento dell'eredità della prole.

Il concetto di "alternanza di generazioni" dovrebbe essere considerato condizionale, poiché le generazioni asessuali (sporofito) e sessuali (gametofito), sebbene in molte piante siano, per così dire, organismi indipendenti, individualmente non possono fornire l'intero ciclo di sviluppo della pianta. Un singolo ciclo di sviluppo della pianta viene effettuato solo nella totalità di queste 2 generazioni. Sporofito e gametofito non rappresentano 2 individui indipendenti della stessa pianta, ma sono stadi diversi del suo sviluppo.

LEZIONE 14. Organi vegetativi delle piante

Regolarità della struttura degli organi vegetativi. La dottrina delle metamorfosi. Gli organi sono simili e omologhi. Polarità e simmetria. Ontogenesi della pianta da seme. Embrione e piantina.

Un organo è una parte del corpo che ha una determinata struttura e svolge determinate funzioni. Gli organi delle piante superiori sono divisi in due gruppi: vegetativo e riproduttivo o generativo.

Gli organi vegetativi costituiscono il corpo della pianta e svolgono le principali funzioni della sua vita, cioè servono a mantenere la vita individuale di questo particolare individuo, e talvolta la sua riproduzione vegetativa. Questi includono la radice, il gambo e la foglia. Gli organi riproduttivi servono a riprodurre un individuo in una serie di generazioni successive. Nelle angiosperme è il fiore e i suoi derivati (seme e frutto).

I procarioti, le piante inferiori e i funghi non hanno organi vegetativi. Il loro corpo, non differenziato in organi, è chiamato tallo o tallo.

Nel processo di evoluzione, la divisione del corpo delle piante superiori in organi è avvenuta in connessione con il loro passaggio dall'acqua alla terra e l'adattamento alle condizioni dell'esistenza terrestre.

Teofrasto (IV secolo aC) lo distinse nel corpo vegetativo

Riso. Polarità del tiro del salice

(UN- la leva è in posizione normale; B- in posizione invertita)

le piante superiori hanno tre organi: fusto, foglia e radice. Questa divisione rimane ai nostri tempi, anche se i morfologi ritengono più corretto parlare di due organi: germoglio e radice, poiché il germoglio (fusto e foglia) è un derivato di un meristema apicale.

Gli organi vegetali sono caratterizzati da alcuni modelli generali. La polarità è la differenza tra i poli opposti di un organismo, organo o singola cellula. La polarità si manifesta sia nella struttura esterna che nelle funzioni fisiologiche.

Morfologicamente la parte superiore della pianta è detta apicale, quella inferiore basale. Le differenze fisiologiche tra la parte apicale e quella basale di una pianta sono ben note in orticoltura. Quando si propagano le piante per talea, vengono piantate nel terreno con la loro estremità morfologicamente inferiore, altrimenti si svilupperanno radici avventizie dalla parte del taglio situata sopra il terreno e si svilupperanno germogli nel terreno.

Le differenze fisiologiche tra i poli di una pianta si esprimono anche nel fenomeno del tropismo. I tropismi sono associati agli effetti della luce, della gravità, dei fattori chimici e di altro tipo, secondo i quali vengono chiamati fototropismo, geotropismo, chemiotropismo, ecc. Se la curvatura avviene nella direzione del fattore irritante, il tropismo è positivo, nel contrario direzione - negativa. Il geotropismo è la capacità degli organi vegetali di orientarsi nello spazio in un certo modo. Qualunque sia la posizione del seme nel terreno, la radice cresce sempre verso il basso sotto l'influenza della gravità (geotropismo positivo) e lo stelo cresce sempre verso l'alto (geotropismo negativo). Gli organi assiali - fusto e radice - si trovano verticalmente rispetto alla superficie della terra (organi ortotropi) e le foglie - orizzontalmente o ad angolo (organi plagiotropici).

La simmetria (proporzionalità) è una disposizione di parti di un oggetto nello spazio in cui il piano di simmetria lo taglia in metà speculari. Vari organi vegetali sono caratterizzati da una certa simmetria.

Gli organi radiali (polisimmetrici) sono organi attraverso i quali si possono disegnare tre o più piani di simmetria (gambo, radice); organi bilaterali (asimmetrici): possono essere disegnati solo due piani di simmetria (steli di cactus di fico d'india, foglie di iris); monosimmetrico: è possibile disegnare un solo piano di simmetria (foglie di molte piante, fiore di pisello); asimmetrico (asimmetrico) - non è possibile disegnare un singolo piano di simmetria (foglie di olmo, fiori di valeriana, cannas).

Gli organi metamorfizzati (modificati) sono quelli in cui, sotto l'influenza dell'ambiente o in base a una determinata funzione, si è verificato un rafforzamento ereditario di una funzione, accompagnato da un brusco cambiamento di forma e dalla perdita di altre. Gli organi metamorfizzati sono una vera espressione dell'evoluzione adattativa. Si dividono in simili ed omologhi.

Organi simili svolgono funzioni simili e sono morfologicamente (in senso lato) simili, ma hanno origini diverse (le spine che proteggono le piante dalla distruzione da parte degli animali e riducono la traspirazione nelle zone aride possono essere germogli, foglie e radici modificati). La somiglianza di organi simili è associata al fenomeno della convergenza: lo sviluppo di caratteristiche simili in organi diversi dovuti all'adattamento a condizioni ambientali simili. Gli organi omologhi differiscono morfologicamente e spesso svolgono funzioni diverse, ma hanno la stessa origine, cioè sono una modificazione di qualsiasi organo: fusto, foglia o radice.

L'embrione delle piante da seme si trova nel seme. Contiene già i principali organi vegetativi. È costituito da una radice embrionale e da un germoglio embrionale. La radice embrionale è solitamente rappresentata solo da un cono di crescita, coperto da una cappa radicale. Il germoglio embrionale è rappresentato da un gambo embrionale (asse) e foglie embrionali (cotiledoni), di cui due (nelle dicotiledoni), una (nelle monocotiledoni) o diverse (nelle conifere). All'estremità superiore dell'asse è presente un cono di crescita o una gemma dell'embrione, che contiene i rudimenti delle foglie che seguono i cotiledoni. La giunzione dell'asse e dei cotiledoni è chiamata nodo cotiledone. Sezione dell'asse sotto i cotiledoni fino a

Riso. Schema della struttura di una pianta dicotiledone:

UN - embrione giovane; B- embrione maturo; V- germogliare; G- pianta giovane; Cm - cotiledoni; Gp- ipocotilo; GK- radice principale; AVANTI CRISTO- radici laterali; PC- radici avventizie; ZK- radice germinale; HPV- gemma apicale; BPch - gemme laterali; KN- cono di crescita del germoglio; Pkm- procambio; I fuochi dei meristemi sono mostrati in nero, le parti in crescita sono ombreggiate

La parte basale della radice embrionale è chiamata subcotiledone (ipocotilo).

Con sufficiente umidità, calore, aria e luce, i semi maturi germinano. La radice embrionale di solito appare per prima, rafforzando la piantina nel terreno. Allo stesso tempo cresce anche l'ipocotilo, spingendo la radice nel terreno. I cotiledoni si comportano diversamente a seconda del tipo di germinazione. Durante lo sviluppo della piantina, dalla radice embrionale si forma una radice del primo ordine, o radice principale. Nella maggior parte delle piante inizia a ramificarsi abbastanza rapidamente: compaiono radici laterali del secondo, terzo e successivamente ordine superiore. La radice principale con tutti i rami laterali costituisce l'apparato radicale principale. Parallelamente a questo, dal germoglio embrionale o dal cono di crescita si sviluppa un germoglio del primo ordine, o germoglio principale. Nella maggior parte dei casi, all'apice si formano nuovi primordi fogliari (primordia), si aprono quelli precedentemente stabiliti e le aree tra di loro crescono, formando internodi. La sezione del fusto compresa tra i cotiledoni e la prima foglia è chiamata epicotiledone (epicotel). Nella maggior parte dei casi, anche il germoglio principale si ramifica successivamente, formando germogli laterali del secondo, terzo e ordine superiore. Si forma un sistema di tiro principale. Le radici avventizie possono formarsi abbastanza presto sull'ipocotilo e nei nodi inferiori del fusto. Pertanto, già in un'età relativamente precoce, la pianta è un insieme di germogli e apparati radicali collegati da un ipocotilo.