Как размножаются голосеменные: Размножение голосеменных растений – краткая схема (6 класс)

Мясистые кожуры тиса европейского ( Taxus baccata ).

В зрелом возрасте зародыш голосеменного растения имеет два или более семенных листа, известных как семядоли. Саговники, Ginkgo и гнетофиты имеют в зародыше по две семядоли; у сосны и других хвойных может быть несколько (обычно восемь, у некоторых до 18).У саговниковых и Ginkgo семядоли остаются внутри семени и служат для переваривания пищи в женском гаметофите и поглощения ее развивающимся зародышем. Семядоли хвойных обычно появляются из семян и становятся фотосинтезирующими.

32.1B: Половое размножение у голосеменных растений

Голосеменные растения производят как мужские, так и женские гаметофиты на отдельных шишках и опыляют их с помощью ветра.

Цели обучения

• Описать процесс полового размножения голосеменных растений

Ключевые моменты

• У голосеменных листовой зеленый спорофит образует шишки, содержащие мужские и женские гаметофиты; женские шишки крупнее мужских и расположены выше на дереве.
• Мужские шишки содержат микроспорофиллы, в которых образуются мужские гаметофиты (пыльца), которые позже переносятся ветром на женские гаметофиты.
• Материнская клетка мегаспоры в женской шишке делится мейозом с образованием четырех гаплоидных мегаспор; одна из мегаспор делится, образуя женский гаметофит.
• Мужской гаметофит приземляется на женскую шишку, образуя пыльцевую трубку, по которой проходит генеративная клетка, чтобы встретиться с женским гаметофитом.
• Один из двух сперматозоидов, выпущенных генеративной клеткой, сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу, которая делится и образует эмбрион.
• В отличие от покрытосеменных, у голосеменных отсутствуют завязи, не происходит двойного оплодотворения, мужские и женские гаметофиты присутствуют на шишках, а не на цветках, опыление осуществляется ветром (а не животными).

Основные термины

• мегаспорофилл : несет мегаспорангий, который производит мегаспоры, которые делятся на женский гаметофит
• микроспорофилл : листовидный орган, несущий микроспорангий, производящий микроспоры, которые делятся на мужской гаметофит (пыльцу)

Половое размножение у голосеменных

Как и у покрытосеменных, жизненный цикл голосеменных также характеризуется чередованием поколений.У хвойных, таких как сосны, зеленая лиственная часть растения является спорофитом; шишки содержат мужские и женские гаметофиты. Женские шишки крупнее мужских и расположены ближе к вершине дерева; маленькие мужские шишки расположены в нижней части дерева. Поскольку пыльца сбрасывается и разносится ветром, такое расположение затрудняет самоопыление голосеменных растений.

Мужской гаметофит

Мужская шишка имеет центральную ось, к которой прикреплены прицветники, вид видоизмененных листьев. Прицветники, известные как микроспорофиллы, являются местами, где будут развиваться микроспоры. Микроспоры развиваются внутри микроспорангиев. В микроспорангии клетки, известные как микроспороциты, делятся путем мейоза с образованием четырех гаплоидных микроспор.При дальнейшем митозе микроспоры образуются два ядра: генеративное ядро ​​и трубчатое ядро. По мере созревания мужской гаметофит (пыльца) высвобождается из мужских шишек и переносится ветром на женские шишки.

Женский гаметофит

Женская шишка также имеет центральную ось, на которой расположены прицветники, известные как мегаспорофиллы. В женской шишке материнские клетки мегаспор присутствуют в мегаспорангии.Материнская клетка мегаспоры делится мейозом с образованием четырех гаплоидных мегаспор. Одна из мегаспор делится, образуя многоклеточный женский гаметофит, а другие делятся, образуя остальную часть структуры. Женский гаметофит содержится в структуре, называемой архегонием.

Репродуктивный процесс

При посадке на женскую шишку трубчатая клетка пыльцы образует пыльцевую трубку, по которой генеративная клетка мигрирует к женскому гаметофиту через микропиле. Пыльцевой трубке требуется около года, чтобы вырасти и мигрировать к женскому гаметофиту. Мужской гаметофит, содержащий генеративную клетку, распадается на два ядра спермия, одно из которых сливается с яйцеклеткой, а другое дегенерирует. После оплодотворения яйцеклетки образуется диплоидная зигота, которая делится путем митоза, образуя зародыш. Чешуйки шишек закрыты во время развития семени. Семя покрыто семенной оболочкой, которая образуется из женского спорофита.Развитие семян занимает еще один-два года. Как только семена готовы к рассеиванию, прицветники женских шишек открываются, позволяя семенам рассеиваться; образования плодов не происходит, так как семена голосеменных растений не имеют оболочки.

Покрытосеменные против Голосеменных

Репродукция голосеменных растений отличается от репродукции покрытосеменных несколькими способами. У покрытосеменных женский гаметофит в семязачатке существует в закрытой структуре, завязи; у голосеменных женский гаметофит находится на открытых прицветниках женской шишки и не заключен в завязь. Двойное оплодотворение является ключевым событием в жизненном цикле покрытосеменных, но полностью отсутствует у голосеменных. Структуры мужского и женского гаметофитов присутствуют на отдельных мужских и женских шишках у голосеменных, тогда как у покрытосеменных они являются частью цветка. Наконец, ветер играет важную роль в опылении голосеменных растений, потому что пыльца, переносимая ветром, попадает на женские шишки. Хотя многие покрытосеменные также опыляются ветром, опыление животными более распространено.

Голосеменные растения | Жизненный цикл, размножение и семена — видео и расшифровка урока

Чередование поколений у растений

Голосеменные растения чередуются между двумя стадиями жизни, где они являются либо гаплоидами , либо диплоидами .Гаплоидная стадия содержит только один набор хромосом и представлена ​​мужскими и женскими гаметофитами , или половыми клетками. Диплоиды содержат два набора хромосом и представлены во взрослом дереве после слияния и развития гаметофитов.

Размножение голосеменных растений

В этом уроке процесс размножения голосеменных будет показан с использованием жизненного цикла сосны. Продолжайте читать, чтобы понять, как встреча мужского и женского гаметофитов приводит к образованию новой сосны.

Пыльцевые зерна представляют гаплоидную стадию дерева, поскольку каждое отдельное пыльцевое зерно содержит один набор хромосомной информации дерева. Когда дует ветер, пыльцевые зерна переносятся по воздуху от мужской шишки. В то время как большинство из них никогда не попадут в пункт назначения, некоторые частицы пыльцы будут занесены ветром на женскую структуру.Женская шишка содержит женские гаметофиты , или половые клетки, которые также являются гаплоидными клетками. Когда пыльца (мужской гаметофит) встречается с женским гаметофитом, происходит оплодотворение и развивается диплоидное семя. Отсюда семя высвобождается из сосновой шишки, и семя может развиться в собственное дерево.

Голосеменные спорофиты

Взрослое дерево представляет собой диплоидную стадию жизненного цикла хвойных голосеменных растений и обозначается как спорофит .Спорофит сосны — это взрослая, половая репродуктивная фаза растения. Таким образом, он должен производить гаметофиты, которые используются для размножения новых растений. Спорофиты производят гаплоидную стадию растения, претерпевая мейоз , что приводит к одной паре хромосом для каждой сгенерированной клетки. Мейоз заканчивается мегаспорами или микроспорами , которые развиваются в мегагаметофитов и микрогаметофитов соответственно посредством митоза .Митоз приводит к репликации клетки исходной клетки. Мегагаметофиты приводят к образованию женских гамет, называемых яйцеклетками, а микрогаметофиты приводят к образованию мужских гамет, называемых сперматозоидами.

Процесс оплодотворения голосеменных: мужские и женские шишки голосеменных

Существует два типа шишек голосеменных, которые используются для размещения гаплоидной стадии жизненного цикла. Мужские шишки содержат микроспоры в виде пыльцевых зерен . В каждом пыльцевом зерне имеется два микрогаметофита.Женские шишки содержат мегаспоры, содержащие яйца. У сосны мужская шишка мягкая и гибкая. Женские шишки более древесные и прочные, чтобы защитить развивающиеся семена. Мужские шишки растут к нижней части дерева, а женские шишки растут к вершине дерева.

Пыльца легко переносится ветром или животными из исходной мужской шишки в женскую. При встрече микрогаметофитов и мегагаметофитов происходит оплодотворение, и яйцеклетка развивается в зародыш. Этот зародыш диплоидный, и, таким образом, чередование поколений продолжается.

Семена голосеменных

Голосеменные известны своими голыми семенами. После оплодотворения зародыш развивается под чешуей женской шишки. Семена голосеменных отличаются от семян покрытосеменных тем, что у них нет защитной оболочки. У покрытосеменных это покрытие называется завязью. Примером завязи является яблоко, семена которого защищены внутри плода.

Диаграмма жизненного цикла голосеменных

Цикл голосеменных можно разбить на несколько этапов:

• Взрослый спорофит производит мегаспорофит для производства женских репродуктивных клеток и микроспорофит для производства мужских репродуктивных клеток.
• Мегаспорофиты и микроспорофиты подвергаются мейозу с образованием гаплоидных мегаспор и микроспор соответственно.
• Мегаспоры развиваются в мегагаметофиты, содержащие яйца.
• Микроспоры развиваются в микрогаметофиты, которые производят сперму в виде пыльцы.
• Ветер переносит пыльцу из мужской шишки в женскую, где сперма и яйцеклетка встречаются во время оплодотворения.
• Оплодотворенная яйцеклетка превращается в диплоидный спорофит, и этот процесс продолжается.

Изучите этот процесс, изучив следующую иллюстрацию. На этой иллюстрации n используется для обозначения гаплоидов, а 2n представляет собой диплоидную стадию. Диаграмма жизненного цикла голосеменных также иллюстрирует процессы, посредством которых производится каждая стадия.

Краткий обзор урока

Покрытосеменные растения — это цветковые растения, семена которых защищены завязями. Голосеменные растения — это растения с голыми семенами. Как покрытосеменные, так и голосеменные демонстрируют 90 128 чередующихся поколений 90 129, где часть жизненного цикла представлена ​​диплоидным 90 128 90 129 (содержащим два набора хромосом), а другая часть жизненного цикла представлена ​​гаплоидным 90 128 90 129 (содержащим один набор хромосом). хромосом).Гаплоидная стадия наблюдается в мужских и женских половых клетках ( гаметофитов ), в то время как диплоидная часть жизненного цикла обнаруживается у развивающихся эмбрионов до взрослого дерева, называемого спорофитом .

Спорофит имеет мужской микроспорофит в мужской шишке и женский мегаспорофит в женской шишке. Эти структуры претерпевают мейоз (в результате которого образуется гаплоидная клетка) с образованием мегаспоры и микроспоры .Мегаспоры производят от 90 128 мегагаметофитов 90 129 до 90 128 митоза 90 129 (которые реплицируют клетку) и приводят к яйцеклетке, в то время как микроспоры производят 90 128 микрогаметофитов 90 129 (также посредством митоза), которые приводят к сперме в форме 90 128 пыльцевого зерна 90 129.

Жизненный цикл голосеменных: размножение растений «голыми семенами» — видео и расшифровка урока

Обзор чередования поколений

Мы уже знаем, что многие растения проходят через жизненный цикл, чередующийся между диплоидным и гаплоидным, но давайте рассмотрим некоторые основные аспекты этого, прежде чем рассматривать, как этот процесс проходят голосеменные растения.

Смена поколений — жизненный цикл, включающий как диплоидные, так и гаплоидные многоклеточные стадии. Помните, что «диплоидный» означает «два набора хромосом» и обычно обозначается аббревиатурой 2 n , где n означает «хромосомы». В диплоидных клетках от каждого родителя поступает по одной копии хромосом. Например, у людей вы получаете одну копию хромосом от отца и одну копию хромосом от матери.

Та же идея содержится в растениях.Каждая диплоидная клетка содержит одну копию хромосом мужского родителя и одну копию хромосом женского родителя. «Гаплоидный» означает «один набор хромосом» и обычно обозначается аббревиатурой n , потому что существует только одна копия хромосом.

Давайте посмотрим на схему основной идеи смены поколений

На этой диаграмме видно, что жизненный цикл разбит на n — вверху — и 2 n — внизу.Помните, что гаметофит содержит гаплоидные клетки, а спорофит содержит диплоидные клетки.

Раньше мы также использовали Garblinx, чтобы проиллюстрировать странность этого. Помните, что диплоидный или 2 n организм выглядит так.

Однако, когда Гарблинкс переходит в гаплоидную стадию, он выглядит совершенно иначе! Два из этих гаплоидных организмов соберутся вместе и спарятся, чтобы произвести новый организм 2 n , похожий на нашего первого Гарблинкса.Затем этот Гарблинкс в конечном итоге произведет новый гаплоидный организм и так далее.

Теперь, когда мы рассмотрели основные аспекты этого жизненного цикла, давайте посмотрим, как проходят этот цикл голосеменные растения. Мы начнем с гаплоидной стадии, как и раньше, а затем перейдем к доминантной диплоидной стадии.

Гаплоидная стадия

По мере прохождения различных стадий этого чередования поколений мы вернемся к нашей базовой схеме, иллюстрирующей, как размножаются голосеменные растения. Важно отметить, что гаплоидная стадия зависит от доминирующей диплоидной стадии для защиты и питания. Это означает, что гаплоидный гаметофит находится внутри зрелого спорофита. Давайте рассмотрим все это немного подробнее.

У голосеменных образуются споры двух типов, поэтому гаплоидная стадия может начинаться как с мужской, так и с женской споры. Микроспора — это маленькая мужская спора. Эта спора подвергнется митозу, чтобы произвести многоклеточный мужской гаметофит.Эти мужские гаметофиты представляют собой пыльцевые зерна, содержащиеся в пыльцевых конусах. На этом снимке видно, что пыльцевые шишки, как правило, маленькие и собраны в группы на соснах.

Мегаспора — большая женская спора. Эта спора будет подвергаться митозу, чтобы произвести многоклеточный женский гаметофит. Женский гаметофит расположен в овулирующих шишках, которые выглядят так, как вы обычно представляете, когда думаете о сосновых шишках. Выше мы можем видеть, что они крупнее и, как правило, их легче увидеть, чем мужские пыльцевые шишки.

Гаплоидная стадия будет продолжаться до тех пор, пока мужские и женские гаметофиты содержатся раздельно. Однако в какой-то момент, обычно весной, дерево выделяет большое количество пыльцы. Эти пыльцевые зерна, содержащие мужской гаметофит, будут путешествовать по воздуху и, как мы надеемся, приземлятся на конус овуляции.Затем развивается пыльцевая трубка, чтобы вновь образовавшаяся мужская гамета достигла и оплодотворила женскую гамету. Помните, что гаметофиты производят гаметы — в случае голосеменных будет мужская гамета, или сперма, и женская гамета, или яйцеклетка, произведенные из разных гаметофитов.

Диплоидная стадия

Диплоидная и доминантная стадия жизни начинается после оплодотворения. Помните, что оплодотворение – это слияние яйцеклетки и сперматозоида. И яйцеклетка, и сперматозоиды гаплоидны, поэтому, когда они сливаются вместе, у нас получается одна диплоидная клетка.Интересно, что опыление обычно происходит примерно за год до оплодотворения у хвойных.

Помните, что голосеменное слово означает «голое семя». Это означает, что, хотя новый зародыш имеет защитную семенную оболочку, он все еще очень хрупок и имеет ограниченный запас пищи. Семена высвобождаются из овуляторной шишки, как только чешуя сосновой шишки раскрывается. Возможно, вы видели отдельные семена, если когда-либо разбирали сосновую шишку или даже случайно наступали на нее. Как правило, эти маленькие семена разносятся ветром.Как и в случае с пыльцой, мы надеемся, что семя приземлится в подходящем месте, чтобы оно могло развиться в зрелое растение.

Эта новая клетка продолжит митоз и рост. После прорастания растение превратится в небольшую рассаду. В конце концов, он станет зрелым спорофитом и будет похож на известные вам сосны. В зрелом спорофите много различных структур, но мы сосредоточимся на тех, которые участвуют в размножении.

Две основные структуры были упомянуты ранее, когда мы рассматривали гаплоидную стадию. Большинство зрелых голосеменных спорофитов имеют как мужские, так и женские шишки. То есть они содержат как пыльцевые шишки, так и овуляционные шишки. Конусы пыльцы содержат много микроспорангиев , которые производят мужские микроспоры посредством мейоза, с которого мы начали на гаплоидной стадии. Яйцевидные шишки содержат мегаспорангиев , которые производят женские мегаспоры посредством мейоза, с которого мы также начали на гаплоидной стадии.

Краткий обзор урока

Голосеменные растения — уникальные растения, потому что они производят голые семена. Это чередование поколений у голосеменных растений, таких как сосна, означает, что существуют многоклеточные стадии, гаплоидные и диплоидные. Сначала мы рассмотрели гаплоидную стадию, которая начинается как мужская или женская спора, которая развивается в гаметофит. Мужской микрогаметофит содержится в пыльцевых зернах, а женский мегагаметофит находится в конусе семязачатка.

В конце концов пыльцевые зерна переносятся ветром к овуляционным шишкам. Там яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом, и хвойное переходит в диплоидную стадию жизненного цикла. Это новое диплоидное семя будет высвобождено из овуляторного конуса и снова унесено ветром. Будем надеяться, что он разовьется в зрелый спорофит, который представляет собой структуру, о которой вы думаете, когда думаете о соснах.

Спорофит содержит как мужские, так и женские спороциты. Микроспорангии , производящие мужские споры, расположены в пыльцевых конусах.Мегаспорангии , производящие женские споры, расположены в овуляторных шишках. Эти споры снова начинают гаплоидную стадию, продолжая сложный жизненный цикл голосеменных растений.

Результат обучения

В конце этого урока вы сможете описать жизненный цикл голосеменных растений.

Сравнение репродукции голосеменных и покрытосеменных растений

Голосеменные – Биология 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Обсудите тип семян голосеменных растений, а также другие характеристики голосеменных растений
• Определите геологическую эпоху, в которой преобладали голосеменные, и опишите условия, к которым они были приспособлены
• Перечислите четыре группы современных голосеменных и приведите примеры каждой
• Опишите жизненный цикл типичного голосеменного

Голосеменные, что означает «голые семена», представляют собой разнообразную группу семенных растений. Согласно «антофитной» гипотезе, покрытосеменные являются сестринской группой одной группы голосеменных (Gnetales), что делает голосеменные растения парафилетической группой. Парафилетические группы — это группы, в которых не все потомки одного общего предка входят в группу. Однако гипотеза «netifer» предполагает, что гнетофиты являются сестрами хвойных, что делает голосеменные растения монофилетическими и сестрами покрытосеменных. Дальнейшие молекулярные и анатомические исследования могут прояснить эти отношения.Характеристики голосеменных включают голые семена, отдельные женские и мужские гаметы, опыление ветром и трахеиды (которые переносят воду и растворенные вещества в сосудистой системе).

Семена голосеменных не заключены в завязь; скорее, они лишь частично защищены видоизмененными листьями, называемыми спорофиллами. Возможно, вы помните, что термин стробил (множественное число = стробилы) описывает плотное расположение спорофиллов вокруг центрального стебля, как в сосновых шишках. Некоторые семена при созревании покрываются тканями спорофита.Слой ткани спорофита, окружающий мегаспорангий, а позднее и зародыш, называется интегументом.

Голосеменные были доминирующим типом в мезозойскую эру. Они приспособлены к жизни там, где в течение части года не хватает пресной воды, или в бедной азотом почве болота. Таким образом, они по-прежнему являются заметным типом в хвойном биоме или тайге , где вечнозеленые хвойные деревья имеют избирательное преимущество в холодную и сухую погоду. Вечнозеленые хвойные сохраняют низкий уровень фотосинтеза в холодные месяцы и готовы воспользоваться первыми солнечными днями весны.Одним из недостатков является то, что хвойные деревья более восприимчивы к заражению листьев, чем лиственные деревья, потому что большинство хвойных не теряют свои листья сразу. Поэтому они не могут избавляться от паразитов и возобновлять весной свежие листья.

Жизненный цикл голосеменных включает чередование поколений с доминирующим спорофитом, в котором находятся редуцированные мужские и женские гаметофиты. Все голосеменные растения разноспоровые. Мужские и женские репродуктивные органы могут образовываться в виде шишек или стробилов.Мужские и женские спорангии образуются либо на одном растении, описываемом как однодомное («однодомное» или обоеполое), либо на отдельных растениях, называемых двудомным («двухдомным» или однополым). Жизненный цикл хвойного дерева послужит нам примером размножения голосеменных растений.

Жизненный цикл хвойного дерева

Сосны относятся к хвойным деревьям (хвойные = шишки) и несут как мужские, так и женские спорофиллы на одном и том же зрелом спорофите. Следовательно, они являются однодомными растениями.Как и все голосеменные, сосны гетероспористы и образуют споры двух разных типов (мужские микроспоры и женские мегаспоры). Мужские и женские споры развиваются в разных стробилах, с маленькими мужскими шишками и более крупными женскими шишками. В мужских шишках или тычиночных шишках микроспороциты подвергаются мейозу, и образующиеся в результате гаплоидные микроспоры дают начало мужским гаметофитам или «пыльцевым зернам» путем митоза. Каждое пыльцевое зерно состоит всего из нескольких гаплоидных клеток, заключенных в прочную стенку, укрепленную спорополленином.Весной большое количество желтой пыльцы высвобождается и разносится ветром. Некоторые гаметофиты приземляются на женские шишки. Опыление определяется как начало роста пыльцевых трубок. Пыльцевая трубка развивается медленно, и генеративная клетка в пыльцевом зерне производит два гаплоидных спермия или генеративных ядра путем митоза. При оплодотворении одно из гаплоидных ядер спермия соединяется с гаплоидным ядром яйцеклетки.

Женские шишки, или овулирующие шишки, содержат по две семяпочки на чешую.Каждая семяпочка имеет узкий проход, открывающийся у основания спорофилла. Этот проход является микропиле, через который позже прорастет пыльцевая трубка. Одна материнская клетка мегаспоры, или мегаспороцит, подвергается мейозу в каждой семязачатке. Три из четырех клеток ломаются; только одна выжившая клетка разовьется в женский многоклеточный гаметофит, который окружает архегоний (архегоний — репродуктивный орган, содержащий одно большое яйцо). Когда женский гаметофит начинает развиваться, липкая капля опыления захватывает переносимые ветром пыльцевые зерна возле отверстия микропиле.Образуется пыльцевая трубка, которая растет по направлению к развивающемуся гаметофиту. Одно из генеративных ядер или ядер сперматозоидов из пыльцевой трубки войдет в яйцеклетку и сольется с ядром яйцеклетки по мере созревания яйцеклетки. При оплодотворении диплоидное яйцо даст начало зародышу, заключенному в семенную оболочку из ткани родительского растения. Хотя может образоваться и даже оплодотвориться несколько яйцеклеток, обычно в каждой яйцеклетке остается один выживший эмбрион. Оплодотворение и развитие семян — длительный процесс у сосен: после опыления может пройти до двух лет.Образующееся семя содержит три поколения тканей: семенную оболочку, происходящую из ткани спорофита, ткань гаметофита, обеспечивающую питательные вещества, и сам зародыш.

(рисунок) иллюстрирует жизненный цикл хвойного дерева. Фаза спорофита (2 n ) — самая продолжительная фаза в жизни голосеменных растений. Гаметофиты (1 n ), образованные микроспорами и мегаспорами, уменьшены в размерах. Между опылением и оплодотворением может пройти более года, пока пыльцевая трубка растет по направлению к растущему женскому гаметофиту (1 n ), который развивается из одной мегаспоры.Медленный рост пыльцевой трубки позволяет женскому гаметофиту вовремя производить яйца (1 n ).

Визуальная связь

Жизненный цикл хвойных. На этом изображении показан жизненный цикл хвойного дерева. Пыльца с мужских шишек взмывает на верхние ветки, где оплодотворяет женские шишки. Показанная на изображении мегаспора развивается в женский гаметофит по мере того, как пыльцевая трубка медленно приближается к ней, в конечном итоге сливаясь с яйцом и образуя мужское ядро, которое объединяется с женским ядром зрелого яйца.

На какой стадии образуется диплоидная зигота?

1. когда женская шишка начинает отпочковываться от дерева
2. при оплодотворении
3. когда семена падают с дерева
4. когда пыльцевая трубка начинает расти

Б. Диплоидная зигота формируется после завершения формирования пыльцевой трубки, так что мужские генеративные ядра могут сливаться с женским гаметофитом.—>

Ссылка на обучение

Посмотрите это видео, чтобы увидеть процесс образования семян голосеменных растений.

Разнообразие голосеменных

Современные голосеменные делятся на четыре типа. Coniferophyta, Cycadophyta и Ginkgophyta сходны по характеру развития семян, а также по продукции вторичного камбия (клетки, образующие сосудистую систему ствола или стебля и частично специализированные для транспортировки воды). Однако эти три типа филогенетически не связаны друг с другом. Gnetophyta считаются группой, наиболее близкой к покрытосеменным растениям, потому что они производят настоящую ткань ксилемы с сосудами, а также трахеидами, обнаруженными у остальных голосеменных растений.Возможно, что элементы сосудов возникли независимо в двух группах

Хвойные (Coniferophyta)

Хвойные – доминирующий тип голосеменных растений с наибольшим разнообразием видов ((Рисунок)). Типичными хвойными деревьями являются высокие деревья с чешуйчатыми или игольчатыми листьями. Испарение воды листьями уменьшается из-за их узкой формы и толстой кутикулы. Снег легко соскальзывает с игольчатых листьев, сохраняя легкую снеговую нагрузку и уменьшая количество сломанных ветвей. Такие приспособления к холодной и сухой погоде объясняют преобладание хвойных на больших высотах и ​​в холодном климате.К хвойным относятся известные вечнозеленые деревья, такие как сосны, ели, пихты, кедры, секвойи и тисы. Некоторые виды являются листопадными и теряют листья осенью. Лысый кипарис, красное дерево, европейская лиственница и тамарак ((Рисунок) c ) являются примерами лиственных хвойных деревьев. Многие хвойные деревья заготавливаются для производства бумажной массы и древесины. Древесина хвойных более примитивна, чем древесина покрытосеменных; он содержит трахеид , но не содержит элементов сосудов, поэтому его называют «мягкой древесиной».

Хвойные деревья. Хвойные деревья являются доминирующей формой растительности в холодных или засушливых условиях и на больших высотах. Здесь показаны (а) вечнозеленая ель Picea sp., (b) можжевельник Juniperus sp., (c) прибрежная секвойя или секвойя Sequoia sempervirens и (d) тамарак Larix larcinia . Обратите внимание на лиственные желтые листья тамарака. (кредит a: модификация работы Розендаля; кредит b: модификация работы Алана Левина; кредит c: модификация работы Венди Маккормик; кредит d: модификация работы Микки Злимена)

Саговники

Саговники процветают в мягком климате, и их часто принимают за пальмы из-за формы их больших сложных листьев.Саговники имеют большие стробилы или шишки ((Рисунок)), и могут опыляться жуками, а не ветром, что необычно для голосеменных растений. Крупные саговники доминировали в ландшафте в эпоху динозавров в мезозое, но только сотня или около того более мелких видов сохранились до наших дней. Им грозит исчезновение, а несколько видов охраняются международными конвенциями. Из-за привлекательной формы их часто используют в качестве декоративных растений в садах тропиков и субтропиков.

Саговник. Этот саговник, Encephalartos ferox, , имеет большие шишки и широкие, похожие на папоротник листья. (кредит: Венди Катлер)

Гинкгофиты

Единственным сохранившимся видом группы гинкгофитов является Ginkgo biloba ((Рисунок)). Его веерообразные листья — уникальные среди семенных растений, потому что они имеют дихотомическое жилкование — осенью желтеют и падают с дерева. На протяжении веков G. biloba выращивали китайские буддийские монахи в монастырях, что обеспечивало его сохранность.Его высаживают в общественных местах, потому что он необычайно устойчив к загрязнениям. Мужские и женские органы образуются на разных растениях. Как правило, садовники сажают только мужские деревья, потому что семена, произведенные женскими растениями, имеют неприятный запах прогорклого масла.

Гинкго . На этой тарелке из книги Flora Japonica, Sectio Prima (Tafelband) 1870 года изображены листья и плоды Ginkgo biloba , нарисованные Филиппом Францем фон Зибольдом и Джозефом Герхардом Цуккарини.

Гнетофиты

Филогенетическое положение гнетофитов в настоящее время не определено. Наличие у них элементов сосудов предполагает, что они являются ближайшими родственниками современных покрытосеменных растений. Однако молекулярный анализ ставит их ближе к хвойным. Три современных рода весьма непохожи: Ephedra , Gnetum и Welwitschia ((Рисунок)), что может свидетельствовать о том, что группа не является монофилетической. Как и покрытосеменные, они имеют широкие листья. Ephedra ((Рисунок) a ) встречается в засушливых районах западного побережья США и Мексики. Маленькие чешуйчатые листья эфедры являются источником соединения эфедрина , которое используется в медицине в качестве сильнодействующего противоотечного средства. Поскольку эфедрин похож на амфетамины как по химической структуре, так и по неврологическим эффектам, его использование ограничено отпускаемыми по рецепту лекарствами. Виды Gnetum ((Рисунок) b ) встречаются в некоторых частях Африки, Южной Америки и Юго-Восточной Азии и включают деревья, кустарники и лианы. Welwitschia ((Рисунок) c ) встречается в пустыне Намиб и, возможно, является самым странным членом группы. Он производит только два листа, которые непрерывно растут на протяжении всей жизни растения (некоторым растениям сотни лет). Как и гинкго, Welwitschia производит мужские и женские гаметы на разных растениях.

(a) Ephedra viridis , известный под общим названием Мормонский чай , произрастает на западном побережье США и в Мексике.(b) Gnetum gnomon произрастает в Малайзии. (c) Большая Welwitschia mirabilis может быть найдена в пустыне Намибии. (кредит a: модификация работы Министерства сельского хозяйства США; кредит b: модификация работы Малкольма Мэннерса; кредит c: модификация работы Дерека Китса)

Ссылка на обучение

Посмотрите это видео BBC, описывающее удивительную странность вельвичии.

Резюме раздела

Голосеменные – гетероспористые семенные растения, дающие голые семена.Они появились в палеозойский период и были доминирующей растительностью в мезозое. Современные голосеменные относятся к четырем типам. Самый крупный тип, Coniferophyta, представлен хвойными, преобладающими растениями на больших высотах и ​​широтах. Саговники (тип Cycadophyta) напоминают пальмы и растут в тропическом климате. Ginkgophyta представлена ​​сегодня одним видом, Ginkgo biloba . Последний тип, Gnetophyta, представляет собой разнообразную группу растений, которые образуют сосуды в своей древесине.

Вопросы по визуальной связи

(Рисунок) На какой стадии формируется диплоидная зигота?

1. когда женская шишка начинает отпочковываться от дерева
2. при оплодотворении
3. когда семена падают с дерева
4. когда пыльцевая трубка начинает расти

(Рисунок) B. Диплоидная зигота формируется после завершения формирования пыльцевой трубки, так что мужские генеративные ядра могут сливаться с женским гаметофитом.

Контрольные вопросы

Какой из следующих признаков характеризует голосеменные растения?

1. Растения несут открытые семена на модифицированных листьях.
2. Репродуктивные структуры расположены в цветке.
3. После оплодотворения завязь утолщается и образует плод.
4. Гаметофит – самая длинная фаза жизненного цикла.

Мегаспороциты в конечном итоге будут производить что из следующего?

1. пыльцевое зерно
2. спорофитов
3. мужские гаметофиты
4. женские гаметофиты

Какова плоидность следующих структур: гаметофит, семя, спора, спорофит?

1. 1 n , 1 n , 2 n , 2 n
2. 1 n , 2 n , 1 n , 2 n
3. 2 n , 1 n , 2 n , 1 n
4. 2 n , 2 n , 1 n , 1 n

В северных лесах Сибири высоким деревом, скорее всего, является:

1. хвойное дерево
2. саговник
3. Гинкго двулопастный
4. гнетофит

Вопросы критического мышления

Средиземноморский пейзаж вдоль побережья усеян соснами и кипарисами. Погода не холодная, а деревья растут на уровне моря. Какая эволюционная адаптация хвойных сделала их приспособленными к средиземноморскому климату?

Деревья приспособлены к засушливой погоде и не теряют столько воды из-за транспирации, как нехвойные.

Какие четыре современных типа голосеменных существуют?

Четыре современных типа голосеменных – это Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta и Gnetophyta.

Глоссарий

хвойное дерево

доминирующий тип голосеменных с наибольшим разнообразием деревьев

саговник

голосеменное растение, произрастающее в тропическом климате и напоминающее пальму; представитель типа Cycadophyta

раздельнополые

описывает вид, у которого мужские и женские репродуктивные органы находятся на отдельных экземплярах

.

гинкгофит

голосеменное растение с одним существующим видом, Ginkgo biloba : дерево с веерообразными листьями

гнетофит

голосеменный кустарник с разнообразными морфологическими особенностями, образующий сосудистые элементы в своих одревесневших тканях; тип включает роды Ephedra, Gnetum, и Welwitschia

голосеменные

семенное растение с голыми семенами (семена на видоизмененных листьях или в шишках)

покровы

слой ткани спорофита, окружающий мегаспорангий, а затем и зародыш

мегаспороцит

материнская клетка мегаспоры

; более крупная спора, прорастающая в женский гаметофит гетероспорового растения

микроспороцит

меньшая спора, образующая мужской гаметофит в гетероспоровом растении

однодомные

описывает вид, у которого мужские и женские репродуктивные органы находятся на одном и том же растении

.

конус овуляции

конус, содержащий две семяпочки на чешую

стробил

Структура растения с плотным расположением спорофиллов вокруг центрального стебля, как это видно на шишках или цветках; мужской стробил производит пыльцу, а женский стробил производит яйца

Лекция 26: Биология 102

Темы на 9 марта

Эволюционный тенденции в растениях

Гаметофит и тренды спорофита.

Независимость от жидкости водный тренд.

Голосеменные: Хвойные и их родственники.

Сосудистые ткани, семена, Пыльца

Покрытосеменные растения: Цветущее растение.

Цветок: эффективный средства размножения.

Эволюционный тенденции наземных растений.

1. Смена от гаметофита к спорофиту : В простейшем наземные растения, стадия гаметофит является наиболее заметный. У высших растений имеется гаметофит. только в составе репродуктивных структур.

2. Увеличение независимость от воды: Наземные растения стали все более независимым от жидкой воды различными приспособления для предотвращения потери воды и т. д.

Жизнь цикл растений.

растений чередуются гаплоидные фазы (гаметофит) и диплоидная фаза (спорофит).

гаметофит доминирует в более простых несосудистых растения.

спорофит доминирует у высших растений. (см. рисунок 19.2).

Эволюционный тенденции в растениях.

1. У более простых растений преобладает гаплоидная фаза; в диплоидная фаза доминирует у высших растений.

2. Простые растения очень зависят от жидкой воды; высшие растения менее зависимы от жидкой воды.

3. Высшие растения производят семена (стадия жизни, приспособленная к расселение) и цветы (эффективное размножение).

Голосеменные: Хвойные и их родственники.

Хвойные деревья древесные деревья и кустарники с игольчатыми листьями.

Хвойные деревья имеют шишки (отсюда и их название).

Конусы являются репродуктивными структурами хвойные: Шишки представляют собой диплоидную ткань, вырабатываемую доминирующая стадия спорофита.

развивается гаплоидный гаметофит и образуется гаметы внутри конуса .

Семена: важное эволюционное достижение хвойных.

Конусы производить семена. Семена развиваются на «обнаженные» части спорофита, следовательно, название «голосеменные» или «голые семена». Семена являются эффективными пропагулами для рассеивания Население.

Семена являются очень устойчивыми стадиями и могут сохраняться в течение многих лет, поддержание популяции.

Пыльца: Важный эволюционный шаг. (рисунок 19.9)

Голосеменные (а также цветковые растения) производят пыльцу в качестве пакет для рассеивания спермы. Голосеменные рассеивать пыльцу на ветровых потоках.

Пыльца зерна являются мужскими гаметофитами . Они перевозят сперматозоиды (внутри пыльцевого зерна) ветром или насекомые: жидкая вода не требуется.

Конусы: мужские и женские репродуктивные структуры.

Женский колбочки диплоидной ткани вырабатываются доминирующая стадия спорофита.

Мейозы происходит внутри женского конуса для производства мегаспоры.

Мегаспоры развиваться, еще будучи прикрепленным к конусу, в женские гаметофиты.

Внутри женский гаметофит , внутри образуются яйца особая структура — яйцеклетка.

Конусы: мужчина и женщина

Мужской колбочки представляют собой диплоидную ткань, прикрепленную к доминантному спорофит.

Внутри мужские шишки, происходит мейоз с образованием микроспоры.

Микроспоры развиваются в мужских гаметофитов: пыльцевых зерен.

пыльцевые зерна содержат мужские гаметы: сперматозоиды. Пыльца зерна очень прочные.

Хвойные: независимо от жидкой воды.

Хвойные деревья обладают рядом особенностей, которые позволяют им занимать местообитания, в которых есть только почвенная вода.

Семена : устойчивые дисперсионные пропагулы.

Пыльца : мужские гаметофиты, которые эффективно рассеивают сперму по воздуху.

Сосудистый ткани , распределяющие воду и пищу по растение.

спорофит и гаметофит голосеменных растений. (см. рис. 19.9, стр. 314)

Все заметные части растения относятся к поколение спорофита: Растение и шишки диплоидный.

гаметофит приурочен к специализированным частям конус.

женский гаметофит остается внутри женской шишки.

мужской гаметофит выделяется в виде пыльцы из мужские шишки.

Конусы: Репродуктивные структуры голосеменных растений.

Женские конусы больше. Мейоз дает мегаспоры (гаплоидные), которые разовьются в женские гаметофиты, которые сохраняются в женской шишке.

Один клеток каждого женского гаметофита развивается как яйцо.

После оплодотворение яйцеклетки , зиготы и некоторых окружающая диплоидная ткань спорофита развиваться как семя.

Семена: специализированная дисперсионная стадия жизненного цикла.

семена, произведенные спорофитом, содержат:

Семенная оболочка диплоида ткань исходного диплоидного родителя.

А развивающийся диплоидный зародыш, внутри которого началось как зигота после оплодотворения гаплоидной яйцеклетки гаплоидный сперматозоид. Сперма скорее всего пришла с другого растения.

Таким образом, два разных диплоидные слои.

Мужской шишки и пыльца.

Голосеменные производят мужские шишки. Мейоз внутри мужских шишек образует микроспоры.

Микроспоры развиваются в пыльцу: мужской гаметофит.

Один из клеток гаметофита развивается сперма: остаток гаметофита помогает доставлять сперма.

Как Эффективна ли пыльца как средство доставки спермы?

Нет очень эффективный , потому что ветер непостоянен.Хвойные должны производить огромное количество пыльцы.

Очень эффективный , потому что пыльца полностью независима жидкой воды. Жидкая вода не нужна для сперматозоиды достигают яйцеклетки и завершают жизненный цикл.

Резюме из двух направлений голосеменных:

Гаметофит значительно уменьшено . Он существует как гаплоидная женщина гаметофит внутри женских шишек и гаплоидный пыльца, доставляющая сперму. Остальное спорофит.

Жизнь цикл полностью независим от жидкой воды. Нет воды необходим для того, чтобы пыльца достигла женской шишки и доставить сперму. (Спорофит, конечно, нуждается почвенная вода для его метаболизма.)

типов голосеменных растений.

наиболее важными голосеменными растениями являются хвойные: пихты, ель, кедр и др.

Саговники: Когда-то очень важный, но сегодня лишь несколько выживших. Они имеют массивные конусы и внешне напоминают ладони.

Гинкго: Остался только один вид. Мужской гинкго является популярным декоративное растение.

Гнетофиты: В основном пустынные растения, в том числе калифорнийская эфедра. сп .

Покрытосеменные растения: Господствующие наземные растения сегодня.

Отличительной чертой покрытосеменных растений является цветок. Только покрытосеменные растения дают цветы.

Цветы эффективная система таргетинга для эффективной доставки пыльцы: цветок набирает отдельное животное типа как собственную специальную систему доставки пыльцы.

Цветок структура.

цветок представляет собой преимущественно диплоидную ткань, продуцируемую спорофит.

Внутри отдельные части цветка, мейоз образует мегаспоры, из которых развиваются женские гаметофиты.

Внутри другая часть цветка, мейоз образует микроспоры, которые развиваются в мужской гаметофит: пыльца.

мегаспора и женский гаметофит. (« Двойной оплодотворение «.)

Мегаспоры образуются в результате мейоза внутри структуры в основание цветка, известное как завязь. После серии сложных ядерных подразделений, два функциональных остаются клетки гаметофита : яйцеклетка и клетка, продуцирующая эндосперм.

оплодотворенная яйцеклетка становится эмбрионом.

эндосперм возникает в результате второго оплодотворения . Эндосперм «питает» семя.

Микроспоры и мужской гаметофит.

как у голосеменных в результате мейоза образуются микроспоры которые развиваются в мужской гаметофит: пыльцу.

Пыльца производится на острие специализированных структур вблизи вершина цветка. Пыльца хорошо быть подхвачены животными, которые посещают цветок.

структура цветка связана с поведением животное опылитель.

Цветок формы и животные опылители.

Многие разные виды животных опыляют определенные цветы.

Примеры:

Насекомые: пчелы, мухи, муравьи, мотыльки, бабочки.

птиц: медоносы, колибри.

млекопитающих: особенно летучие мыши, но и многие другие млекопитающие.

Цветы, и их опылители имеют общие приспособления.

Яркий цветные цветов привлекают пчел и вознаграждают пчел с нектаром. Пчелы могут видеть ультрафиолетовых цветов , которые мы не можем, а цветы, опыляемые пчелами, часто представить такие цвета.

Путешествуя с одного цветка на другой пчелы переносят пыльцу с цветок одного растения к другому (но тот же видов растений!)

Цветы и колибри.

Напевая птицы специализируются на диете из цветочного нектара.

Напевая птиц привлекают красные цветы с длинными, глубокими венчики. (Большинство насекомых не могут добраться до нектара в такие цветы.)

Напевая птицы также путешествуют от растения к растению, перенося пыльцу во время сбора нектара.

Нет все цветы хороши!

Некоторые растения производят цветы, привлекательные для мух.

Цветы привлекать мух, имитируя падаль или фекалии.

Цветы которые привлекают мух, могут очень сильно пахнуть падалью или фекалии!

Цветы и животные: коэволюция и опыление.

растений и животные разделяют отношения: нектар для опыление.

Индивидуальный виды растений часто имеют особое отношение с отдельными видами животных-опылителей.