Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Программа'
Составление и оформление организационно-распорядительных документов. Организация работы с документами. Учет и регистрация документов, сроки и контроль...полностью>>
'Документ'
имя, отчество Год рождения Дата гибелиили смерти Место захоронения Откуда переза-хоронени дата 1. рядовой 557 СП Висин Николай Тарасович погиб .0 .194...полностью>>
'Документ'
Вот и наступило долгожданное лето, а с ним и пора летних отпусков. Но мы не уходим на каникулы и продолжаем трудиться в штатном режиме. Активно идет н...полностью>>
'Документ'
1.1. Членом Управляющего совета, далее «Совет», может быть избрано лицо, достигшее совершеннолетия. Исключение составляют обучающиеся – представители ...полностью>>

Главная > Документ

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

Министерство Сельского Хозяйства

Российской Федерации

Контрольная работа

по дисциплине:

БОТАНИКА

Выполнил:

Тюмень 2010

СОДЕРЖАНИЕ

  1. Субмикроскопическое строение хлоропласта. Фотосинтез

  2. Пектиновые вещества, их локализация и роль в растительной клетке. Мацерация

  3. Проводящие пучки. Типы проводящих пучков

  4. Морфологическое строение корня. Типы корней и корневых систем. Функции корня. Примеры растений с различными типами корневых систем

  5. Надземные метаморфозы побегов, их строение и выполняемые функции. Примеры

  6. Основные типы полового процесса: изогамия, гетерогамия и оогамия. Гаметы, зигота, биологическая роль полового размножения

  7. Прорастание семян. Условия прорастания. Морфология проростков

  8. Растения моно- и поликарпики. Примеры

  9. Список использованной литературы

Субмикроскопическое строение хлоропласта. Фотосинтез

Клетка – основная структурная единица одноклеточных, колониальных и многоклеточных растений. Несмотря на огромное разнообразие, клетки растений характеризуются общностью строения – это клетки эукариотические, имеющие оформленное ядро.

Цитоплазма – обязательная часть живой клетки, где происходят все процессы клеточного обмена, кроме синтеза нуклеиновых кислот, совершающегося в ядре. Многообразие функций цитоплазмы выполняют специализированные обособленные органеллы. Их возможное число в одной клетке: 20 пластид, 700 митохондрий, 400 диктиосом, 500 тыс. рибосом.

Пластиды – это органеллы, характерные исключительно для растительных клеток. В них происходит первичный и вторичный синтез углеводов. Форма, размеры, строение и функции пластид различны. По окраске (наличию или отсутствию пигментов) различают три типа пластид: зеленые хлоропласты, желто-оранжевые и красные хромопласты, бесцветные лейкопласты.

Хлоропласты водорослей: А – лентовидный (спирогира), Б – сетчатый (эндогониум), В – звездчатый (зигнема), Г – кольчатый (драпарпальдия); 1 – хлоропласт, 2 – пирепоид, 3 – ядро.

Хлоропласты – это органеллы фотосинтеза. Хлоропласты высших растений имеют примерно одинаковую форму двояковыпуклой линзы. Размеры хлоропластов 5…10 мкм в длину при диаметре 2…4 мкм. Число хлоропластов в клетке высших растений 15…50. Хлоропласты водорослей, называемые хроматофорами, значительно разнообразнее по форме, структуре, набору пигментов. В клетке высших растений хлоропласты распложены в постенном слое цитоплазмы таким образом, что одна их плоских сторон обращена к освещенной стенке клетки. Положение хлоропластов меняется в зависимости от освещенности: при прямом солнечном свете они отходят к боковым стенкам.

Хлоропласт (схема): 1 – наружная мембрана, 2 – внутренняя мембрана, 3 – строма, 4 – тилакоид граны, 5 – тилакоид стромы.

Внутри хлоропластов находится однородное вещество – строма, пронизанная системой параллельно расположенных мембран. Мембраны имеют вид плоских мешков, их называют тилакоидами, или ламеллами. У большинства высших растений часть тилакоидов имеет дисковидную форму. Эти тилакоиды собраны в стопки, называемые гранами. Хлорофилл и каротиноиды находятся в каждой из двух мембран тилакоида граны. Граны связаны между собой тилакоидами стромы. Внутренняя мембрана оболочки хлоропласта иногда образует складки и переходит в тилакоиды стромы. В строме находятся молекулы ДНК, рибосомы, капли липидов, называемые пластоглобулами, крахмальные зерна и другие включения.

Хлоропласт содержит воды до 75%, белки, липиды, нуклеиновые кислоты, ферменты и пигменты: хлорофиллы (5…10% сухой массы) и каротиноиды (1…2%). Молекула хлорофилла состоит из головки - сложного углеродно-азотного кольца, в центре которого находится атом магния, и длинного хвоста – цепи их двадцатиатомного спирта фитола. Головки молекул хлорофилла способны связываться с белками, а их фитольные хвосты растворимы в жирах. Существует несколько видов хлорофилла. Наиболее распространены хлорофилл а (найден у всех зеленых растений и цианобактерий) и хлорофилл б, молекула которого содержит на один атом кислорода больше и на два атома водорода меньше. В процессе фотосинтеза хлорофиллу принадлежит ведущая роль. Он может поглощать солнечную энергию, запасать ее или передавать другим молекулам.

Каротиноиды представляют собой высокомолекулярные углеводороды: оранжевый каротин С40Н56 и желтый ксантофидд С40Н56О2. Каротиноиды хлоропластов, а также синие, красные, бурые пигменты хроматофоров водорослей называют дополнительными, вспомогательными пигментами, поскольку энергия, поглощенная ими, может передаваться на хлорофилл. Хлорофилл использует энергию красной части спектра, каротиноиды – синей. Максимум поглощения красного и синего пигментов водорослей приходится на зеленую и желтую части спектра.

Фотосинтез – сложный многостадийный процесс; естественно, что для его осуществления необходима дифференцированная структура, которая и выработалась в процессе эволюции.

Световая фаза фотосинтеза проходит на мембранах тилакоидов гран. Квантовая энергия света превращается в химическую энергию макроэргических связей АТФ, НАДФ · Н2; происходит фотолиз воды – расщепление на водород (переносится на НАДФ) и кислород, который освобождается:

свет

Н2О + НАДФ + АДФ + ФН ─────> НАДФ · Н2 + АТФ + ½ О2.

хлоропласт

Темновая фаза происходит в строме, где за счет энергии, накопленной в световой фазе в молекулах АТФ и НАДФ · Н2, происходит восстановление СО2, до глюкозы, а затем и ассимиляционного крахмала. В ходе фотосинтеза образуются также жиры, жирные и органические кислоты, аминокислоты.

Пектиновые вещества, их локализация и роль в растительной клетке. Мацерация

Клеточная стенка у растений – это структурное образование, располагающееся по периферии клетки, за пределами плазмалеммы, придающее клетке прочность, сохраняющее ее форму и защищающее протопласт.

Клеточная стенка, как правило, прозрачна и хорошо пропускает солнечный свет. Через нее проникают вода и низкомолекулярные вещества, но для высокомолекулярных веществ она полностью ил частично не проницаема. У многоклеточных организмов стенки соседних клеток скреплены между собой пектиновыми веществами, образующими срединную пластинку.

В растениях, например, в соке и в мякоти плодов, в мякоти корнеплодов и в других частях растений, находятся вещества, частью растворимые в воде, частью легко переходящие в нерастворимые студенистые вещества. Эти вещества получили название пектиновые вещества. Они до сих пор настолько мало изучены, что даже не установлены точно формулы их элементарного состава. Одни считают, что пектиновые вещества отличаются по составу от углеводов тем, что содержат меньше водорода по отношению к кислороду; другие, напротив, находят их состав отвечающим составу углеводов. К более изученным пектиновым веществам принадлежат следующие.

Пектин – содержится в соке зрелых яблок и груш, который при нагревании со спиртом и соляной кислотой осаждается в виде хлопьев. Для его получения, сок совершенно зрелых груш обрабатывают щавелевой кислотой для осаждения извести и тинином для удаления альбуминатов и затем осаждают пектин спиртом. Пектин представляет собой аморфное вещество, растворимое в воде. Состав его по Фреми С32Н48О32, по Ходневу С28Н42О24.

Пектиновая кислота – образуется при действии едкого калия и углекислых щелочей на пектин, а также при нагревании свекловичной мякоти с раствором едкого калия. Состав по Фреми С16Н22О15, по Ходневу С14Н20О13. Из растворов солей пектиновая кислота осаждается в виде студня, нерастворима в воде и спирте. При нагревании с водой дает парапектиновую кислоту С24Н34О23 (Фреми). При нагревании пектиновой кислоты и пектина с избытком щелочей образуется метапектиновая кислота, по Шейблеру тождественная с арабиновой кислотой и арабином С12Н12О11.

Пектаз – фермент, содержащийся в соке свеклы и моркови.

Пектоза – по Ходневу С14Н22О11, нерастворимое пектиновое вещество, содержащееся в незрелых плодах, также в свекле и моркови; переходит от действия пектаза в растворимый пектин или в пектиновые кислоты.

Известно также еще несколько других пектиновых веществ, извлеченных из различных растений, а также некоторые продукты превращений вышеописанных пектиновых веществ, но имеющиеся данные настолько неопределенны, что даже существование многих из этих веществ может быть подвержено сомнению, и вообще характеристика пектиновых веществ, отвечающая современным научным требованиям, может быть дана только после новых, более точных исследований этих веществ.

В процессе жизнедеятельности клетки клеточная стенка может претерпевать изменения:

Одревеснение клеточной стенки или лигнификация – отложение в межмицеллярные промежутки лигнина С57Н60О10.

Опробковение ил суберинизация – отложение в клеточную стенку очень стойкого жироподобного аморфного вещества – суберина.

Кутинизация – отложение Кутина – вещества, близкого к суберину, в поверхностных слоях наружных клеточных стенок и на их поверхности.

Минерализация – отложение в клеточных стенках солей кальция и кремнезема.

Ослизнение – превращение целлюлозы и пектина в слизи и близкие к ним камеди, представляющие собой полимерные углеводы, которые отличаются способностью к сильному набуханию при соприкосновении с водой.

Мацерация – растворение межклеточного вещества, приводящее к разъединению клеток. Естественная мацерация происходит в перезрелых плодах, в черешках листьев перед их опадением и т.д.. Искусственно ее проводят, например, при мочке льна для освобождения прядильного сырья – групп клеток лубяных волокон.

Проводящие пучки. Типы проводящих пучков

Проводящие ткани образуют в теле растения непрерывную разветвленную систему, соединяющую все его органы. Они сформировались как приспособление к условиям суши, когда фотосинтез возможен в воздушной среде, а поглощение воды и минеральных веществ – в почве. Возникла необходимость транспортировки веществ в двух направлениях: от корней к листьям поднимается восходящий ток водных растворов минеральных солей, от листьев к корням идет нисходящий ток органических веществ. Каждый ток растворов обслуживает свой вид проводящих тканей: восходящий – трахеальные, нисходящий – ситовидные.

К трахеальным элементам относятся не только трахеиды и сосуды, а также комплекс разных тканей, которые получили название ксилема (древесина).

Ситовидные элементы – это ситовидные клетки и ситовидные трубки, получившие название флоэма (луб).

Ксилема и флоэма в большинстве случаев располагаются рядом, образуя тяжи – проводящие пучки. Развитие проводящих пучков начинается под конусом нарастания из клеток прокамбия. Часть клеток, обращенная к периферии органа, превращается в элемент первичной флоэмы, а остальные – в элементы первичной ксилемы. Между ними не остается меристематических клеток, которые могли бы дать новые проводящие элементы. Такие пучки закончили свой рост и называются закрытыми. Они свойственны всем однодольным и папоротникообразным растениям, есть они и у двудольных. Однако в большинстве случаев в стеблях двудольных и голосемянных растений после образования первичной флоэмы и первичной ксилемы между ними остаются меристематические клетки. Они начинают делиться в основном тангентально (и лишь изредка радиально). Возникшая ткань называется камбием. Благодаря тангентальному делению клеток камбия образовавшиеся из них элементы откладываются правильными радиальными рядами. К периферии продолжают нарастать элементы флоэмы, но уже вторичной, а к центру – элементы вторичной ксилемы. Такой пучок открыт для дальнейшего роста, поэтому его называют открытым пучком.

Проводящие пучки: а – схема разных типов проводящих пучков: 1 – коллатеральный закрытый; 2 – то же открытый; 3 – биколлаткральный открытый; 4,5 – концентрические закрытые (4 – амфивазальный, 5 – амфикрибальный); 6 – радиальный тетрархный пучок. Флоэма светлая, ксилема черная, камбий заштихован; б – коллатеральные пучки на поперечном срезе (слева закрытый, справа открытый): 7 – флоэма, 8 – ксилема, 9 – камбий.

По взаиморасположению ксилемы и флоэмы различают пучки нескольких типов. Коллатеральные (флоэма лежит кнаружи от ксилемы) пучки могут быть открытыми и закрытыми, они встречаются наиболее часто. Биколлатеральные пучки есть у представителей семейств Пасленовые, Тыквенные, Вьюнковые. В таких пучках флоэма расположена с обеих сторон ксилемы, пучки открытые. Наружная флоэма – первичная и вторичная – отделена от ксилемы камбием, внутренняя флоэма – только первичная. Концентрические пучки, в которых или ксилема окружает флоэму (амфивазальный пучок), или флоэма – ксилему (амфикрибральный пучок), всегда закрытые.

В молодых корнях у всех растений развиваются радиальные закрытые пучки. В них ксилема и флоэма расположены по радиусам. По числу участков ксилемы и флоэмы различают радиальные пучки: диархные (в пучке два участка ксилемы и два флоэмы), триархные (три участка ксилемы и флоэмы), тетрархные (четыре участка), пентархные (пять участков) и полиархные (больше пяти участков ксилемы и флоэмы).

Тип пучка

Взаиморасположение ксилемы и флоэмы

Примеры

Коллатеральный:

Ксилема и флоэма примыкают друг к другу

открытый

Стебли двудольных и голосемянных

закрытый

Стебли однодольных

Биколлатеральный открытый

Флоэма с двух сторон примыкает к ксилеме

Стебли представителей тыквенных, пасленовых, вьюнковых

Радиальный закрытый

Между лучами первичной ксилемы располагаются участки флоэмы

Молодые корни всех растений

Концентрические закрытые:

амфивазальный

Ксилема окружает флоэму

Стебли корневища однодольных (Лилейные, Осоковые), некоторые двудольные (Гречишные, Бегониевые)

амфикрибральный

Флоэма окружает ксилему

Листья и корневища папоротников

Морфологическое строение корня. Типы корней и корневых систем. Функции корня. Примеры растений с различными типами корневых систем

Корень – осевой орган, обладающий радиальной симметрией и нарастающий в длину до тех пор, пока сохраняется апикальная меристема. От стебля корень морфологически отличается тем, что на нем никогда не возникают листья, а апикальная меристема, как наперстком, прикрыта корневым чехликом. Ветвление и заложение придаточных почек у корнеотпрысковых растений происходит эндогенно (внутриродно) в результате деятельности перицикла ( первичной латеральной меристемы).

Функции корня. Корень поглощает из почвы воду с растворенными в ней минеральными веществами; выполняет якорную роль, закрепляя растение в почве; служит вместилищем питательных веществ; принимает участие в первичном синтезе некоторых органических веществ; у корнеотпрысковых растений выполняет функцию вегетативного размножения.

По происхождению корни делятся на главный, придаточные и боковые. Корень, развивающийся из зародышевого корешка семени, называется главным; корни, возникающие на других органах растений (стебле, листе, цветке), называются придаточными. Роль придаточных корней в жизни травянистых покрытосемянных огромна, так как у взрослых растений (как однодольных, так и многих двудольных) корневая система в основном состоит из придаточных корней. Наличие придаточных корней на базальной части побегов дает возможность легко размножать растения искусственно – делением их на отдельные побеги или группы побегов с придаточными корнями.

В молодых стеблях зачатки придаточных корней формируются эндогенно – из клеток межпучковой паренхимы, в старых – из паренхимы вблизи камбия сердцевидных лучей, т.е. камбия паренхимного происхождения. Придаточные корни стеблей однодольных возникают в паренхиме, окружающей пучки. У ряда представителей семейства Капустные придаточные корни возникают экзогенно.

Боковые корни образуются на главном и придаточном корнях. В результате их дальнейшего ветвления появляются боковые корни более высоких порядков. Чаще всего ветвление происходит доя четвертого-пятого порядков.

Главный корень обладает положительным геотропизмом; под влиянием земного притяжения он углубляется в почву вертикально вниз; для крупных боковых корней характерен поперечный геотропизм, т.е. под действием той же силы они растут почти горизонтально ил под углом к поверхности почвы; тонкие (всасывающие) корни геотропичностью не обладают и растут во всех направлениях. Рост корней в длину идет периодически – обычно весной и осенью, в толщину – начинается весной и заканчивается осенью.

По отношению к субстрату, или среде обитания, в которой развиваются корни, они бывают следующих типов: земляные (у 70% современных семенных растений, в том числе у водных, если их корни располагаются в илистом грунте) – развиваются в почве; водные или плавающие – находящиеся в воде; воздушные (эпифиты) – находятся в воздушной среде; чужеядные или корни-присоски – находятся в тканях растения-хозяина.

По форме корни также весьма разнообразны. Форму отдельного корня называют цилиндрической, если на протяжении почти всей длины он имеет одинаковый диаметр. При этом он может быть толстым (пион, мак); шнуровидным или струновидным (лук, тюльпан) и нитевидным (пшеницы). Кроме того выделяют узловатые корни – с неровными утолщениями в виде узлов (таволга) и четковидные – с равномерно чередующимися утолщениями и тонкими участками (заячья капуста). Запасающие корни могут быть коническими, реповидными, шаровидными, веретеновидными и др.

Корневая система. Совокупность всех корней одного растения называется корневой системой.

Классификация корневых систем по происхождению:

система главного корня развивается из зародышевого корешка и представлена главным корнем (первого порядка) с боковыми корнями второго и последующих порядков. Только система главного корня развивается у многих деревьев и кустарников и у однолетних и некоторых многолетних травянистых двудольных;

система придаточных корней развивается на стеблях, листьях, иногда на цветах. Адвентивное происхождение корней рассматривается как более примитивное, так как оно свойственно высшим споровым, у которых имеется только система придаточных корней. Система придаточных корней у покрытосеменных формируется, по-видимому, у орхидных, из семени которых развивается протокорм (зародышевый клубень), а на нем впоследствии – придаточные корни;

смешанная корневая система широко распространена как среди двудольных, так и однодольных. У растения, выросшего из семени, сначала развивается система главного корня, но рост ее продолжается недолго – часто прекращается уже к осени первого периода вегетации.

Классификация корневых систем по форме. Система главного корня называется стержневой, если главный корень заметно превышает по длине и толщине боковые; при сходной величине главного и боковых корней корневая система мочковатая. Обычно она представлена тонкими корнями, хотя у некоторых видов они бывают относительно толстыми. Смешанная корневая система также может быть стержневой, если главный корень значительно крупнее остальных, мочковатой, если все корни по величине относительно одинаковы. В пределах одной корневой системы корни нередко выполняют разные функции. Бывают корни скелетные (опорные, прочные, с развитыми механическими тканями), ростовые (быстро растущие, но мало ветвящиеся), сосущие (тонкие, недолговечные, интенсивно ветвящиеся).

Корневые системы: а – стержневая у клевера, б – мочковатая у злаков

Зоны молодого корня – это разные части корня по длине, выполняющие неодинаковые функции и характеризующиеся определенными морфологическими особенностями.

Апикальная меристема корня защищена, словно живым наперстком, корневым чехликом (калиптрой). Он отсутствует лишь у некоторых видных растений и паразитов. Чехлик состоит из живых клеток и постоянно обновляется. Клетки его продуцируют слизь, покрывающую поверхность молодого корня, благодаря чему снижается его трение о почву. Под чехликом находится зона деления, представленная апикальной меристемой, в результате работы которой формируются все прочие зоны корня. Ее протяженность менее 1 мм. Выше располагается зона растяжения, или роста. В ней клетки почти не делятся, а сильно растягиваются вдоль оси корня, проталкивая его кончик в глубь почвы. Протяженность зоны растяжения несколько миллиметров. В пределах этой зоны начинается дифференциация первичных проводящих тканей.

Общий вид (а) и продольный срез (б) корневого окончания (схема): I – корневой чехлик; II – зона роста ил растяжения; III – зона корневых волосков ил зона всасывания; IV – начало зоны проведения; 1 – эпиблема; 2 – перицикл; 3 – эндодерма; 4 – первичная кора; 5 – экзодерма; 6 – осевой цилиндр; 7 – корневые волоски на эпиблеме; 8 – заложившийся боковой корень.

Зона корня, несущая корневые волоски, называется зоной всасывания. Название отражает ее функцию. В более старой части корневые волоски постоянно отмирают, а в молодой – постоянно образуются вновь. Эта зона имеет протяженность от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.

Выше зоны всасывания, там, где исчезают корневые волоски, начинается зона проведения, которая простирается вдоль всей остальной части корня. По ней вода и растворы солей, поглощенные корнем, транспортируются в вышележащие органы растения. Строение этой зоны на разных участках не одинаково.

Стержневая корневая система

Мочковатая корневая система

Мак

Резеда

Люпин

Дельфиниум

Дуб

Яблоня

Кокосовая пальма

Папоротниковидные

Клевер ползучий

Бархатцы

Подорожник

Земляника

Надземные метаморфозы побегов, их строение и выполняемые функции. Примеры

Побег – это орган, который возникает из верхушечной меристемы и расчленяется на раннем этапе морфогенеза на специализированные части: стебель, листья, почки.

Основная его функция – фотосинтез. Части побега могут служить также для вегетативного размножения, накопления запасных продуктов, воды.

Строение двудольного растения (схема): 1 – главный корень, 2 – боковой корень, 3 – семядоля, 4 – гипокотиль, 5 – эпикотиль, 6 – узел, 7 – пазуха листа, 8 – пазушная почка, 9 – междоузлие, 10 – лист, 11 – цветок, 12 – верхушечная почка, 13 – стебель.

Возникновение метаморфизированных побегов часто связано с выполнением функций вместилища запасных продуктов, перенесения неблагоприятных условий года, вегетативного размножения.

Метаморфизированные органы побегового происхождения: I – подземные, II – надземные; А – клубень (картофель), Б-В – корневище (Б – ирис, В – пырей), Г – клубнелуковица (шафран), Д – луковица (лук), Е – клубень (кольраби), Ж – усик ( виноград), З – ус (земляника), И – филлокладий (иглица)

Клубень надземный – это утолщенная часть побега, вместилище запасных продуктов. Представляет собой утолщение главного (кольраби) или бокового (тропические орхидеи) побега и несет нормальные листья.

Надземный столон – это недолговечный ползучий побег, служащий для распространения (захвата территории) и вегетативного размножения. Он имеет длинные междоузлия и зеленые листья. На узлах образуются придаточные корни, а из верхушечной почки – укороченный побег (розетка), который после отмирания столона продолжает самостоятельное существование. Нарастает надземный столон симподиально. Надземные столоны, утративщие функцию фотосинтеза и выполняющие в основном функцию вегетативного размножения, иногда называют усами (земляника).

Колючки имеют различное происхождение – из побега (яблоня, груша, терн, боярышник, гледичия, цитрусовые), листа (барабарис) или его чсатей: рахиса (астрагал), прилистников (акация белая), участка пластинки (сложноцветные). Колючки характерны для растений жарких сухих местообитаний.

Усики образуются из побега (виноград), листа (тыквенные) или его частей: рахиса и нескольких листочков (горох), пластинки (чина), прилистников (сассапариль). Служат для прикрепления к опоре.

Филлокладии – это плоские листовидные побеги, расположенные в пазухах редуцированных листьев. На них образуются цветки. Встречаются у растений преимущественно засушливых местообитаний (иглица, филлантус).

Ловчие аппараты – видоизмененные листья, свойственные насекомоядным растениям (росянка, мухоловка). Имеют форму кувшинчиков, урночек, пузырьков ил же запахивающихся и завертывающихся пластинок. \небольшие насекомые, поподая в них, погибают, растворяются при помощи ферментов и потребляются растениями в качестве пищи.

Основные типы полового процесса: изогамия, гетерогамия и оогамия. Гаметы, зигота, биологическая роль полового размножения

Половое размножение происходит в результате слияния двух половых клеток – гамет с образованием зиготы. Процесс слияния гамет называется оплодотворением. Растение, на котором образуются гаметы – гаметофит. Процесс формирования гамет – гаметогенез – происходит в особых органах – гаметангиях. Гаметофиты равноспоровых растений обоеполые, несут и мужские и женские гаметангии. У разноспоровых растений из микроспор развиваются гаметофиты с мужскими гаметангиями, а из мегаспор – с женскими.

Гаметы всегда гаплоидны. При оплодотворении происходит слияние цитоплазмы и ядра гамет, но хромосомы сохраняют свою индивидуальность, не сливаются, и ядро зиготы содержит диплоидный набор хромосом. Биологическая роль полового процесса, возникающего на определенном этапе эволюции, состоит в обеспечении генетического разнообразия потомства. При половом процессе в одном ядре объединяются хромосомы, а следовательно, и наследственные свойства двух разных клеток, а большинстве случаев происходящих от разных особей. В диплоидном ядре зиготы одна гомологичная хромосома каждой пары внесена первой гаметой, другая – второй. Объединение в зиготе двух наборов хромосом – генетическая основа внутривидовой изменчивости. При половом процессе создаются новые генетические сочетания, что увеличивает возможность приспособления, изменчивости и эволюции. Именно поэтому половое размножение встречается и у тех видов, где основной способ размножения бесполый, обеспечивающий благодаря скорости и простоте процесса быстрое распространение вида при благоприятных условиях. В результате полового размножения возникают организмы, которые могут сочетать полезные признаки отца и матери. Такие организмы более жизнеспособны. В сельскохозяйственной практике человек очень широко использует половое размножение.

Если сущность и значение полового процесса едины для всех организмов, то его формы (ход гаметогенеза, тип гамет, оплодотворение, половые органы и т.д.) разнообразны и зависят от уровня эволюционного развития, среды обитания (вода, суша) и некоторых других особенностей. Различают следующие типы полового процесса.

Формы полового процесса (схема): А – изогамия, Б – гетерогамия, В – оогамия, Г – соматогамия; 1 – изогаметы, 2 – гетерогаметы, 3 – яйцеклетка, 4 – сперматозоид, 5 – зигота, 6 – копуляционный канал.

Хологамия – слияние гаплоидных одноклеточных организмов, внешне неотличимых друг от друга. Такой простейший половой процесс существует у некоторых примитивных грибов и водорослей. Половое размножение возникло у эукариотных организмов. Первые эукариоты были гаплоидны и размножались, как и прокариоты, только бесполым путем.

Для большинства растений характерно формирование специализированных клеток – гамет, которые и учавствуют в оплодотворении. Гаметы голые (не имеют твердой клеточной стенки), зачастую со жгутиками.

Изогамия – обе гаметы одинаково малы и подвижны, их попарное слияние основано лишь на физиологическом различии. Встречается у наиболее просто организованных грибов и водорослей.

Гетерогамия – обе гаметы подвижны, различаются по величине (одна превосходит другую в несколько раз).

Оогамия – женская гамета (яйцеклетка) неподвижна, имеет крупные размеры, запас питательных веществ; мужская гамета (сперматозоид) подвижна и мала, состоит из крупного ядра и очень небольшого количества цитоплазмы. Оогамия характерна для некоторых грибов, сложноорганизованных водорослей и высших растений. Яйцеклетки образуются или в одноклеточных оогониях (у некоторых грибов и водорослей), ил в многоклеточных архегониях (у высших растений, исключая покрытосеменные).

Колбообразный архегоний состоит из удлиненной шейки, расширенного брюшка и ножки. Стенка архегония однослойная, многоклеточная. В брюшке формируются яйцеклетка и брюшная канальцевая клетка, шейка заполнена шейковыми канальцевыми клетками. К моменту оплодотворения все канальцевые клетки расслизняются и сперматозоиды беспрепятственно проникают к яйцеклетке. Происходит оплодотворение, и образуется зигота.

Сперматозоиды созревают в антеридиях: одноклеточных у грибов и водорослей, многоклеточных у высших растений. Сперматозоиды подвижны лишь в воде. Наличие воды – обязательное условие для осуществления оплодотворения у всех растений, исключая семенные. У большинства семенных растений, наиболее приспособленных к условиям суши, мужские гаметы утратили жгутики и носят название спермии.

Оогамия – эволюционно наиболее продвинутый тип полового процесса, так как крупная яйцеклетка обеспечивает запас пищи для развития зиготы, а ее неподвижность способствует внутреннему оплодотворению и защите зиготы, что очень важно в условиях суши; очень мелкие сперматозоиды могут передвигаться в тонких пленках воды при выпадении росы, дождя, в увеличение их числа повышает вероятность оплодотворения.

Прорастание семян. Условия прорастания. Морфология проростков

Семя – высокоспециализированный орган размножения и расселения растений, развивающийся обычно после оплодотворения из семязачатка. Первоначально семя находится внутри плода, который защищает его до прорастания. Семя со стенкой плода связано семяножкой, след которой (рубчик) сохраняется на поверхности семени.

Посевной материал – цветковые растения размножаются семенами, созревающими внутри плода. После созревания семян околоцветник вскрывается и семена выпадают наружу. Однако во многих случаях (например, если плоды сухие односемянные) семена распространяются, не отделяясь от околоплодника. В таких случаях посевным материалом оказываются не семена, а плоды или их части. Если плоды срастаются между собой, то посевной материал морфологически представляет собой соплодие.

Покой семян и сохранение всхожести – зрелые внешне семена при самых благоприятных условиях прорастают не всегда, что связано с их физиологическим или глубоким покоем, причины которого могут быть различными. Одна из них – недоразвитость зародыша (калина, чистяк, хохлатка, женьшень, орхидейные). Для прорастания других семян (многие плодовые и дикорастущие древесные) обязателен период пониженных температур. Для более быстрого проращивания в условиях культуры семена таких растений подвергаются стратификации – длительному выдерживанию при низкой температуре, во влажной среде и в условиях хорошей аэрации. Иногда покровы только что отделившегося от материнского растения семени бывают водонепроницаемыми (твердосемянные бобовые) или с одревесневшими косточками, препятствующими прорастанию (косточковые плодовые). Такие семена подвергаются скарификации (искусственное нарушение целостности покровов семени перетиранием, надрезанием, пропусканием через металлические щетки).

Длительность физиологического покоя и сроки сохранения всхожести неодинаковы:

семена обладают длительным глубоким покоем и долго сохраняют всхожесть (многие древесные и лесные травянистые растения);

семена способны к немедленному после опадания прорастанию, но при отсутствии необходимых условий долго (7…12 лет) остаются жизнеспособными. Таковы семена большинства культурных растений, многих луговых трав и сорняков;

семена прорастают сразу после опадения и очень быстро теряют всхожесть, так как зародыш недостаточно защищен от высыхания тонкой водопроницаемой кожурой. Таковы семена многих однолетних растений, растений влажных тропиков, ив, тополей, мать-и-мачехи, клевера ползучего и др. Если нет благоприятных для прорастания условий, такие семена гибнут (семена ивы сохраняют всхожесть всего 4…5 дней).

У многих растений семена прорастают до опадения в плодах, находящихся на материнской особи (естественное живорождение – вивипария). Это характерно для растений манговых зарослей на побережьях океанов, периодически заливаемых водой. Например, у ризофоры и авиценнии прямо на материнском растении в плоде образуется проросток длиной до 50…70 см.

Надземное и подземное прорастание – для прорастания семян необходимы вода (ткани зрелых семян сильно обезвожены), кислород для дыхания и определенная температура, а иногда и свет. Прорастание семян – это переход их от состояния покоя к росту зародыша и формированию проростка.

Прорастанию семени предшествует его набухание – процесс, связанный с поглощением большого количества воды и обводнением тканей семени. Одновременно с поглощением воды активизируются ферменты, которые переводят запасные вещества семени в легкоусвояемую, доступную для зародыша форму. В результате усиленного питания начинают расти все органы зародыша. Первым обычно прорывает кожуру и выступает наружу их микропилярного отверстия зародышевый корешок, дающий начало главному корню. Вслед за ним трогается в рост верхушечная почечка, формируя главный побег растения. Так зародыш превращается в проросток, развитие которого длится до появления первого срединного листа.

Надземное прорастание: а – фасоль: 1, 10 – семядоли; 2,7 – семенная кожура; 3 – почечка; 4, 8, 13 – гипокотиль; 5 – микропиле; 6 – рубчик; 9 – лист; 11 – эпикотиль; 12 – засохшие семядоли; 14 – боковые корни; 15 – главный корень; б – клещевина: 1,10 – семядоли; 2, 7 – эндосперм; 3,8 – семенная кожура; 4, 12 – гипокотиль; 5 – апекс побега; 6 – апекс корня; 9 – лист; 11 – эпикотиль; 13 – боковые корни; 14 – главный корень; в – лук: 1,3,12 – семенная кожура; 2, 8, 11 – семядоля; 4 – апекс побега; 5 – гипокотиль; 6 – эндосперм; 7 – апекс корня; 9 – лист; 10 – первый лист; 13 – главный корень; 14 – луковица; 15 – придаточные корни

Тип прорастания семян определяет характер роста зародыша, строение семядолей и рост гипокотиля. Различают надземное и подземное прорастание. При надземном прорастании семядоли выносятся в воздушную среду и зеленеют. Вынос семядолей над почвой у двудольных чаще происходит за счет удлинения гипокотиля (фасоль, тыква, клещевина, подсолнечник, редис, липа, ясень, клен) либо в результате разрастания черешков семядолей (аконит, ломонос). Удлиняющийся гипокотиль растет неравномерно, образуя петлеобразный изгиб, который пробивает слой почвы, а верхушка побега скрыта между семядолями. Гипокотиль, выйдя на поверхность, выпрямляется и вытаскивает семядоли. В случае разрастания черешков почечка может оставаться в почве под защитой их сближенных, а иногда и сросшихся оснований. При надземном прорастании однодольных (лук, вороний глаз) выход семядоли на поверхность иной: за счет вставочного роста основания самой семядоли, которая петлеобразно изгибается, и при отсутствии роста гипокотиля.

При подземном прорастании семядоли не выносятся наружу, а остаются в почве и служат либо вместилищем запасных питательных веществ, либо гаусторием, передающим их из запасающих тканей проростку (горох, дуб, настурция, пшеница, кукуруза). При подземном прорастании рост гипокотиля ограничен. Побег сразу начинает расти вверх. При этом роль буравчика, пробивающего почву, у двудольных выполняет замкнутые низовые листья, а у однодольных – еще и часть семядоли. Эти низовые листья не только пробуравливают почву, но и защищают конус нарастания побега.

На первых этапах развития проросток питается органическими веществами, запасенными в семени, т.е. гетеротрофно. С появлением первого срединного листа проросток превращается в сеянец, который начинает самостоятельно синтезировать органические вещества. Однако некоторое время он еще продолжает пользоваться запасами семени, т.е. питание его на этом этапе смешанное. И только позже сеянец полностью переходит к автотрофному питанию, свойственному зеленым растениям.

Подземное прорастание: а – кукуруза: 1 – щиток; 2 – эндосперм; 3 – перикарпий; 4,8,9,10 – колеоптиль; 5 – почечка; 6 – корешок; 7, 13 – колеориза; 11 – придаточные корни; 12 – главный корень; б – горох: 1 – микропиле; 2 – рубчик; 3 – эпикотиль; 4 – семенная кожура; 5 – молодой побег; 6 – боковые корни; 7 – семядоли, гипокотиль

Растения моно- и поликарпики. Примеры

Растения, которые цветут и плодоносят один раз к жизни, после чего погибают, называются монокарпическими ил монокарпиками. К ним относятся все однолетние (лен, конопля, рожь, пшеница) и двулетние (редька, редис, капуста, свекла, морковь) растения.

У большинства многолетних растений цветение и плодоношение многократно повторяются в течение жизни. Их называют поликарпическими или поликарпиками. Лишь немногие многолетние растения являются монокарпиками, т.е. после первого цветения и плодоношения отмирают (некоторые агавы, бамбуки, пальмы, феруты).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Андреев Н.Г., Андреев Л.Н. Основы агрономии и ботаники: учеб. пособ. для с/х вузов. – М.: Колос, 2004. – 487 с.

  2. Андреева И.И., Родман Л.С. Ботаника: учеб для с/вузов. – М.: Колос, 2005. – 528 с.

  3. Атабекова А.И., Устинова Е.И. Цитология растений. - М.: Колос, 2007. - 246 с.

  4. Викторов Д.П. Краткий словарь ботанических терминов.- М.-Л.: Наука, 1964. – 177 с.

  5. Жуковский П.М. Ботаника. – М.: Колос, 2002. – 623 с.

  6. Лотова Л.И. Морфология и анатомия высших растений. - М.: КомКнига, 2007. - 510 с.

  7. Суворов В.В., Воронов И.Н. Ботаника с основами геоботаники. – Л.: Колос, 1979. – 560 с.

  8. Тихомиров Ф.К. Ботаника. – М.: Высш. шк., 2008. – 439 с.



Похожие документы:

  1. Учебный план 3 иностранный язык 4 отечественная история 17

    Памятка
    ... -методический комплекс. Тюмень: Изд-во ТГУ ... Русский язык (2006-2010 годы)». 2. Роль ... экспертиз. Темы контрольных работ по дисциплине: Вариант 1: Классификация ... Говорухин В.С. География растений с основами ботаники. – М.: Учпедгиз, 1961 Базилевич ...
  2. Мониторинг 02. 09. 2013

    Документ
    ... курьер (Тюмень) ... основных дисциплин и ... по составлению районных контрольных работ по русскому языку и математике в 4 кл. По ... 2010.) ИП. Опыт работы Камчатских школ (№33) по работе с одарёнными. (Материалы с семинара по ... , что они ботаники. К олимпиаде ...
  3. Б 796 Болтнев, Валентин Егорович. Экология : учеб для студ вузов, обуч по напр.: "Автоматизация технол процессов и пр-ва", "Прикл информатика" / Болтнев

    Документ
    ... предназначено для ботаников, экологов, ... И. Бакштановского, В. В. Новоселова. - Тюмень : ТюмГНГУ, 2014. - 267 с. - ... , выполнения контрольных работ и соответствующих ... образования (2010) по направлению ... самостоятельной работы студентов по дисциплине «Налоги ...
  4. Рабочая программа по географии линия в. П. Дронова, издательство «дрофа»

    Рабочая программа
    ... школьников учебной дисциплины. В ... курсами зоологии, ботаники, истории и ... – М.: Дрофа, 2010. География Белгородской области: ... , железная дорога Тюмень – Сургут – ... 128 с. 7. Пятунин В.Б. Контрольные и проверочные работы по географии. 6-10 классы: Метод ...
  5. Словарь по истории Отечества

    Документ
    ... © Григорьев А.В., обложка, 2010 А Аббас-мирза (1789- ... необходима длительная работа по подготовке реформ ... победителя. Контрольный пакет акций ... русский географ, ботаник, энтомолог, путешественник ... (ныне Тюмень), позднее ... . Технологическая дисциплина – точное ...

Другие похожие документы..