Transferul polenului de la anteră la stigmat se numește polenizare. Există două tipuri de polenizare: polenizare încrucișată și autopolenizare.

La autopolenizare Stigmatul primește polen de la aceeași floare sau alta, dar de la același individ. Polenizarea este posibilă în flori închise, nedeschise (mazăre). La cruceÎn timpul polenizării, polenul este transferat de la diferiți indivizi. Acesta este principalul tip de polenizare a plantelor cu flori (măr, salcie, castraveți etc.).

Polenizare încrucișată

Polenizarea încrucișată se realizează prin moduri naturale (insecte, păsări, lilieci, vânt, apă) și artificiale (produse de om).

Adaptarea plantelor la polenizarea vântului se manifestă în prezența florilor goale sau a perianturilor neaparate, slab dezvoltate. Sunt lipsite de nectari si miros, produc mult polen, este usor, uscat, mic, stigmatele sunt lungi, cu o suprafata mare de colectare a polenului (secara, porumb).

Adaptarea plantelor la polenizarea de către insecte se caracterizează prin culoarea strălucitoare a corolei, prezența nectarilor și mirosul (păpădie, căpșuni). Hrana pentru insecte este nectarul și polenul. Culoarea și mirosul servesc la atragerea polenizatorilor. Uneori, florile au un miros caracteristic insectelor femele din aceeași specie. Acest lucru îi atrage pe bărbați, care efectuează polenizarea. Evoluția plantelor cu flori și a polenizatorilor acestora a decurs în paralel. Aceasta este așa-numita evoluție cuplată.

Polenizarea încrucișată asigură schimbul de gene, menține heterozgozitatea ridicată a populațiilor, oferă material pentru selecția naturală și păstrează cei mai rezistenti descendenți - purtători ai celei mai favorabile combinații de gene.

Polenizarea artificială

Polenizarea artificială este efectuată de oameni pentru a crește recoltele sau pentru a obține noi soiuri de plante. În acest caz, pentru a aplica polen pe stigmatizarea pistilului, se folosesc moduri diferite. Deci, din porumb, care are flori unisexuate, polenul este colectat prin scuturarea paniculelor apicale ale florilor masculine în pâlnii de hârtie. Apoi polenul colectat este presarat pe stigmatele lungi ale florilor femele care ies din varful stiuletului.

La polenizarea artificială a floarea soarelui, tulpinile a două plante învecinate sunt înclinate astfel încât suprafața de înflorire a unui coș să poată fi presată pe celălalt. Puteți transfera polenul apăsând alternativ mâna într-o mănușă din material moale pe coșurile cu flori ale diferitelor plante.

Pentru a obține noi soiuri de plante cu flori bisexuale, pregătire pentru polenizare artificială. În primul rând, anterele sunt îndepărtate din florile plantei alese ca plantă mamă încă în muguri și aceste flori sunt protejate cu tifon sau pungi de hârtie de polen. După 2-3 zile, când mugurii se deschid, aplicați polenul preparat dintr-o varietate diferită pe stigmele pistilurilor cu o pensulă de acuarelă curată și uscată, cauciuc spumă moale sau o bucată de elastic prinsă de o sârmă.

Fertilizarea dublă la plantele cu flori

După polenizare, are loc procesul de fertilizare, dar aceasta necesită o serie de condiții: polenul nu trebuie să rămână doar pe stigmat, ci și să crească prin stil, să ajungă la ovul și să asigure fuziunea celulelor masculine cu celulele feminine.

Fertilizarea dublă este caracteristică plantelor cu flori.

De obicei, stigmatizarea conține multe boabe de polen. De obicei, au o suprafață aspră și sunt ținute pe loc de pielea lipicioasă a stigmei. În plus, atunci când intră polenul compatibil, celulele stigmatice eliberează substanțe care stimulează germinarea acestuia.

Germinarea boabelor de polen începe cu umflare. Apoi, prin pori (canale) speciali din învelișul exterior al bobului de polen, cel interior iese într-un tub polenic subțire, unde trec nucleul vegetativ și spermatozoizii. Tuburile de polen ale tuturor boabelor compatibile ținute pe stigma pistilului cresc de-a lungul stilului, îndreptându-se spre ovul. Unul dintre ei le depășește pe ceilalți în creștere și, ajungând la deschiderea polenului, pătrunde prin aceasta până la sacul embrionar și aici își toarnă conținutul în el.

Unul dintre spermatozoizi fuzionează cu ovulul, iar celălalt fuziona cu nucleul secundar al celulei diploide centrale. Nucleul vegetativ este distrus chiar înainte ca tubul de polen să pătrundă în sacul embrionar.

Fertilizarea dublă la plantele cu flori a fost descoperită de către citologul și embriologul rus S.G. Navashin în 1898.

Dacă există ovule în ovar, în fiecare dintre ele are loc procesul de dublă fecundare descris mai sus. Se numește dublu deoarece două celule masculine se contopesc cu două celule ale gametofitului feminin. Ulterior, după fertilizare, dezvoltarea semințelor și fructului începe în floare.

Formarea semințelor

După fertilizare, în interiorul sacului embrionar începe diviziunea mitotică rapidă a nucleului secundar triploid, care nu are perioadă de repaus. Format număr mare nuclee, apoi apar partiții între ele.

Aceste celule nou formate continuă să se împartă, umplând întreaga cavitate a sacului embrionar cu țesut nutritiv - endosperm, care la unele plante este consumat complet în timpul dezvoltării embrionului (legumi, dovleci), iar în altele este depozitat în semințe mature ( cereale). În același timp, sacul embrionar și ovulul cresc.

Formarea embrionului începe cu divizarea zigotului. După o perioadă de repaus, zigotul se împarte mitotic în două celule. Celula superioară, adiacentă pasajului de polen, formează un pandantiv care împinge celula inferioară mai adânc în endosperm. Suspensia la unele specii de plante rămâne unicelulară, în timp ce la altele este împărțită prin partiții transversale și devine multicelulară. Celula inferioară crește într-o sămânță sferică pre-embrionară. Preembrionul este împărțit în 4 celule prin două partiții perpendiculare, apoi fiecare dintre aceste celule este împărțită în încă două.

La început celulele sunt mai mult sau mai puțin uniforme. Pe măsură ce diviziunea celulară continuă, celulele se diferențiază într-o rădăcină rudimentară, o tulpină rudimentară, frunze rudimentare (cotiledoane) și un mugure rudimentar înconjurat de cotiledoane. În acest moment, ovulul se transformă într-o sămânță, tegumentul său și resturile de endosperm formează pielea semințelor.

Astfel, dintr-un ou diploid fecundat se formează un embrion de sămânță, iar dintr-o celulă triploidă secundară - țesut nutrițional - endosperm, tegumentul ovulului se transformă în tegumentul seminței, iar peretele ovarului, în creștere, formează pericarpul. .

Fertilizare este procesul de fuziune a celulelor reproducătoare masculine și feminine pentru a forma un zigot. La plante poate apărea în apă (la plantele cu spori superiori) și fără apă (la plantele cu semințe superioare). La plantele cu flori, doi spermatozoizi sunt implicați în acest proces, astfel încât fertilizarea va fi dublă. Fertilizare dublă este procesul de fuziune a doi spermatozoizi cu două celule diferite: unul fuziona cu ovulul, iar al doilea cu celula centrală. Acest tip de fertilizare este caracteristic doar plantelor cu flori. Fertilizarea dublă a fost descoperită de omul de știință ucrainean S. G. Navashin în 1898.

În ovarul pistilului de pe tulpina semințelor există un germen de semințe, în care sunt secretate tegumente - tegument și partea centrala- nucleul. La vârf există un canal îngust - pasajul polenului, care duce la sacul embrionar. Și prin această gaură din majoritatea plantelor cu flori, tubul de polen crește în germenul semințelor. La atingerea oului, vârful tubului polen se rupe, eliberând două spermatozoizi, iar celula vegetativă este distrusă. Unul dintre spermatozoizi fuzionează cu ovulul pentru a forma un zigot, iar al doilea fuziona cu celula centrală, din care se va forma endospermul cu aport de nutrienți. Astfel, doi spermatozoizi fuzionează cu două celule ale sacului embrionar, motiv pentru care fertilizarea la plantele cu flori se numește „fertilizare dublă”. Din momentul în care un fir de praf lovește stigmatizarea pistilului, procesul de fertilizare dublă la diferite plante durează de la 20-30 de minute până la câteva zile. Deci, în germenul semințelor, ca urmare a dublei fertilizări la plantele cu flori, se formează un zigot și o celulă centrală fertilizată.

Polenizare, fertilizare dublă, formarea semințelor și formarea răsadurilor în planta cu flori: A - floare. B - PILYAK cu boabe de polen. ÎN - boabe de polen: 1 - celula vegetativa; 2 - spermatozoizi. G - tub polen. D - pistil. E - germen de semințe. F - sac embrionar 4 - ou; 5 - celula centrală. C - sămânță: 6 - învelișul seminței; 7 - endosperm; 8 - embrion. Și - un vlăstar.

După fertilizare, celula centrală fertilizată este prima care se divide, ceea ce dă naștere țesutului special al viitoarei sămânțe - endosperm . Celulele acestui țesut umplu sacul embrionar și acumulează substanțe nutritive care sunt utile pentru dezvoltarea embrionului de semințe (în cereale). La alte plante (fasole, dovleci), substanțele nutritive pot fi depuse în celulele primelor frunze ale embrionului, care se numesc cotiledoane. După acumularea unei anumite părți a nutrienților în endosperm, un ou fertilizat - un zigot - își începe dezvoltarea. Această celulă se împarte de multe ori și formează treptat un multicelular germen de semințe , care dă naştere unei noi plante. Embrionul format conține un mugure embrionar, frunze embrionare - cotiledoane, o tulpină rudimentară și o rădăcină rudimentară. Din învelișurile germenului de semințe se formează testa , care protejează embrionul. Deci, după fertilizare, din germenul semințelor se formează o sămânță, care constă dintr-un înveliș de semințe, un embrion de semințe și un aport de nutrienți.

Sunt mai mult de o sută de rațe în câmpul de grâu cu afine, -

spikelet de afine ascuns în grâu.

Fertilizare este procesul de fuziune a celulelor reproducătoare masculine și feminine pentru a forma un zigot. La plante poate apărea în apă (la plantele cu spori superiori) și fără apă (la plantele cu semințe superioare). La plantele cu flori, doi spermatozoizi sunt implicați în acest proces, astfel încât fertilizarea va fi dublă. Fertilizare dublă este procesul de fuziune a doi spermatozoizi cu două celule diferite: unul fuziona cu ovulul, iar al doilea cu celula centrală. Acest tip de fertilizare este caracteristic doar plantelor cu flori. În ovarul pistilului de pe tulpina semințelor există un germen de semințe, în care există tegumente - tegumentul și o parte centrală - nucelul. La vârf există un canal îngust - pasajul polenului, care duce la sacul embrionar. Și prin această gaură din majoritatea plantelor cu flori, tubul de polen crește în germenul semințelor. La atingerea oului, vârful tubului polen se rupe, eliberând două spermatozoizi, iar celula vegetativă este distrusă. Unul dintre spermatozoizi fuzionează cu ovulul pentru a forma un zigot, iar al doilea fuziona cu celula centrală, din care se va forma endospermul cu aport de nutrienți. Astfel, doi spermatozoizi fuzionează cu două celule ale sacului embrionar, motiv pentru care fertilizarea la plantele cu flori se numește „fertilizare dublă”. Din momentul în care un fir de praf lovește stigmatizarea pistilului, procesul de fertilizare dublă la diferite plante durează de la 20-30 de minute până la câteva zile. Deci, în germenul semințelor, ca urmare a dublei fertilizări la plantele cu flori, se formează un zigot și o celulă centrală fertilizată.

Polenizare, fertilizare dublă, formarea semințelor și formarea răsadurilor la o plantă cu flori: A - floare. B - PILYAK cu boabe de polen. ÎN - boabe de polen: 1 - celula vegetativa; 2 - spermatozoizi. G - tub polen. D - pistil. E - germen de semințe. F - sac embrionar 4 - ou; 5 - celula centrală. C - sămânță: 6 - învelișul seminței; 7 - endosperm; 8 - embrion. Și - un vlăstar.

După fertilizare, celula centrală fertilizată este prima care se divide, ceea ce dă naștere țesutului special al viitoarei sămânțe - endosperm . Celulele acestui țesut umplu sacul embrionar și acumulează substanțe nutritive care sunt utile pentru dezvoltarea embrionului de semințe (în cereale). La alte plante (fasole, dovleci), substanțele nutritive pot fi depuse în celulele primelor frunze ale embrionului, care se numesc cotiledoane. După acumularea unei anumite părți a nutrienților în endosperm, un ou fertilizat - un zigot - își începe dezvoltarea. Această celulă se împarte de multe ori și formează treptat un multicelular germen de semințe , care dă naştere unei noi plante. Embrionul format conține un mugure embrionar, frunze embrionare - cotiledoane, o tulpină rudimentară și o rădăcină rudimentară. Din învelișurile germenului de semințe se formează testa , care protejează embrionul. Deci, după fertilizare, din germenul semințelor se formează o sămânță, care constă dintr-un înveliș de semințe, un embrion de semințe și un aport de nutrienți.

Diversitatea florei. Forme de viață ale plantelor.

Printre plante sunt cele ale căror corpuri nu sunt împărțite în organe separate. De aceea se numesc plante inferioare. Plantele inferioare includ, de exemplu, algele. Dar la majoritatea plantelor, corpul este format din organe, de exemplu, un lăstar (tulpină cu frunze și muguri) și o rădăcină. Astfel de plante se numesc superioare. Acestea includ mușchi, ferigi, coada-calului, mușchi și plante cu semințe. Cele mai multe plante superioare se găsesc pe uscat, dar există și cele care cresc în corpurile de apă (linte de rață, coadă, stuf, elodea).

În general, lumea plantelor este diversă și mare, așa că este dificil să le enumerați chiar și pe acelea cu care o persoană intră în contact în viața sa.

Unele plante te fac fericit flori frumoase si ne decoreaza casa, altii dau vitamine, mancare, medicamente. Ușile, podelele și ramele ferestrelor caselor sunt realizate din lemn de pin, stejar și molid. Hârtia pentru caiete și cărți se obține și din fabricile de procesare.

Plantele sunt cu noi tot timpul. Ele pot fi văzute pe pervazurile de la școală, într-o clasă de biologie, în curtea unei case, pe peluze, într-o grădină de legume, într-o pădure, pe un câmp și chiar într-un râu, lac și mare.

Unele plante trăiesc foarte mult timp, mulți ani și, prin urmare, sunt numite plante perene. Alții trăiesc doar câteva luni, nu mai mult de un an. Acestea sunt plante anuale.

În natură, există plante în care în primul an se formează doar lăstari cu frunze și rădăcini, iar în al doilea an formează lăstari și fructe cu flori. Acestea sunt morcovi, varză, napi etc. Astfel de plante trăiesc nu un an, ci doi, motiv pentru care sunt numite bienale.

Aspectul general al plantelor se numește formă de viață.

Forma de viață a plopului, molidului, mărului este copac; coacăze, liliac, măceșe - arbuști; Afinele și lingonberries sunt arbuști; iarbă de grâu, trifoi, quinoa, lalele, floarea soarelui - ierburi.

Procese de bază în celulă (metabolism, reproducere, respirație, nutriție).

Procesele de bază ale vieții au loc în celulă. Celula respiră, se hrănește, secretă substanțe, se înmulțește, răspunde la influențe mediu extern. Într-o celulă vie, citoplasma se mișcă constant. Acest lucru asigură transferul de substanțe, livrarea celor necesare într-un anumit loc și îndepărtarea celor inutile. Substanțele de rezervă și inutile sunt de obicei îndepărtate în vacuole.

Mișcarea citoplasmei poate fi observată la microscop la o mărire de peste 300 de ori. În acest caz, puteți vedea cum se mișcă plastitele verzi (cloroplastele). Aceasta indică faptul că citoplasma se mișcă.

Viteza de mișcare a citoplasmei nu este aceeași. Depinde de lumină, temperatură și alți factori de mediu. În lumină puternică, citoplasma se mișcă, de obicei, mai repede, deoarece procesul de sinteză a substanțelor organice și, prin urmare, respirația și metabolismul este mai activ. În acest fel, plantele răspund la schimbările de mediu.

Nutriția celulară este o varietate de reacții chimice diferite, în urma cărora substanțele anorganice sunt transformate în cele organice - zaharuri, grăsimi, uleiuri, proteine ​​și altele. Aceste substanțe pot rămâne în celulă însăși, se pot acumula în ea sau pot fi utilizate. Poate fi scos din celulă.

Respirația celulei îi oferă energie. În timpul procesului de respirație, are loc o reacție chimică, în urma căreia o substanță complexă se descompune cu ajutorul oxigenului. materie organică iar rezultatul este energie, substanțe mai simple și dioxid de carbon.

Creșterea este, de asemenea, un proces vital al celulei. Celula crește în dimensiune datorită creșterii volumului vacuolei, citoplasmei și întinderii peretelui celular.

Metabolism- acestea sunt toate procesele de formare și descompunere a substanțelor din celulă. Metabolismul include nutriția, respirația, excreția etc. Procesele metabolice au loc în diferite părți ale celulei. Interconexiunea este asigurată de mișcarea citoplasmei.

Un alt proces al vieții celulare este reproducerea. Celula se reproduce prin diviziune. Diviziunea celulară este un proces complex format din etape succesive. Când o celulă se divide, cromozomii se dublează, apoi se împart în două părți egale și se deplasează la capetele opuse ale celulei. După aceasta, citoplasma se împarte, organelele celulare sunt distribuite aproximativ egal, unele sunt formate din nou în celula fiică.

Datorită diviziunii, țesuturile se formează și are loc creșterea (inclusiv datorită întinderii lor).

Când se reproduc, gimnospermele produc mai degrabă semințe decât spori, motiv pentru care sunt clasificate ca plante cu semințe. Plantele cu semințe sunt, de asemenea, plante cu flori sau angiosperme. Diferența dintre gimnosperme și angiosperme se datorează faptului că gimnospermele nu formează fructe, semințele lor nu sunt acoperite cu nimic, se află pe suprafața solzilor conurilor. Reprezentanții gimnospermelor sunt molid, pin, zada, cedru și alte plante.

Semințele de gimnospermă se dezvoltă din ovule. Fertilizarea are loc în interiorul ovulului, iar acolo se dezvoltă embrionul. Spre deosebire de spori, semințele au o rezervă de nutrienți și protecție sub formă de înveliș de semințe. Acest lucru a oferit gimnospermelor un avantaj față de plantele purtătoare de spori.

Majoritatea gimnospermelor au frunze care arată ca ace (ace) sau solzi. Printre gimnosperme există un grup mare de conifere. Plantele conifere formează pădurile, participă la formarea solului, se folosesc lemnul lor, ace, semințe etc.

Cu aproximativ 150 de milioane de ani în urmă, coniferele dominau vegetația planetei.

Cei mai răspândiți reprezentanți ai coniferelor din Rusia sunt pinul silvestru și molidul norvegian sau molidul european. Structura lor, reproducerea, alternarea generațiilor în ciclul de dezvoltare reflectă trăsături caracteristice toate coniferele.

pin silvestru -planta monoica(Fig. 9.3). În luna mai, la baza lăstarilor tineri de pin se formează ciorchini de conuri masculi galben-verzui, de 4-6 mm lungime și 3-4 mm diametru. Pe axa unui astfel de con există frunze solzoase cu mai multe straturi sau microsporofile. Pe suprafața inferioară a microsporofilelor există două microsporangii - sac de polen,în care se formează polen. Fiecare bob de polen este echipat cu doi saci de aer, care facilitează transferul polenului de către vânt. Granulele de polen contine doua celule, dintre care una ulterior, cand loveste ovulul, formeaza un tub de polen, cealalta, dupa diviziune, formeaza doi spermatozoizi.

Orez. 9.3.Ciclul de dezvoltare al pinului silvestru: a - ramură cu conuri; b- secțiunea transversală a conului unei femei; c - solzi de semințe cu ovule; G - ovul în secțiune; d - secțiunea transversală a unui con masculin; e - polen; şi - solzi de semințe cu semințe; 1 - con masculin; 2 - umflătură femeie tânără; 3- lovește-te cu seminte; 4 - bulgăre după vărsarea semințelor; 5 - pasajul polenului; 6 - acoperi; 7 - tub polen cu spermatozoizi; 8 - arhegonium cu ou; 9 - endosperm.

Pe alți lăstari ale aceleiași plante se formează conuri feminine de culoare roșiatică. Pe axa lor principală sunt mici solzi transparente de acoperire, în axilele cărora se află solzi mari, groși, ulterior lignificati. Pe partea superioară a acestor solzi se află două ovule, fiecare dintre ele dezvoltat gametofit feminin - endosperm cu două arhegonii cu câte un ou mare în fiecare dintre ele. La vârful ovulului, protejat din exterior de tegument, există o deschidere - pasajul polenului, sau micropil.

La sfârșitul primăverii sau începutul verii, polenul copt este purtat de vânt și aterizează pe ovul. Prin micropil, polenul este atras în ovul, unde crește într-un tub de polen, care pătrunde în arhegonia. Cele două spermatozoizi formate în acest timp călătoresc prin tubul polen până la arhegonie. Apoi, unul dintre spermatozoizi fuzionează cu ovulul, iar celălalt moare. Un embrion de sămânță se formează dintr-un ou fecundat (zigot), iar ovulul se transformă într-o sămânță. Semințele de pin se coc în al doilea an, cad din conuri și, culese de animale sau de vânt, sunt transportate pe distanțe considerabile.

După semnificația sa în biosferă și rolul în activitate economică La om, coniferele ocupă locul al doilea după angiosperme, depășind cu mult toate celelalte grupuri de plante superioare.

Ele ajută la rezolvarea problemelor enorme de conservare a apei și a peisajului, servesc ca o sursă importantă de lemn, materii prime pentru producerea de colofoniu, terebentină, alcool, balsamuri, uleiuri esentiale pentru industria parfumurilor, medicamente și alte substanțe valoroase. Unele conifere sunt cultivate ca arbori ornamentali (brad, tuia, chiparos, cedru etc.). Semințele unui număr de pini (siberieni, coreeni, italieni) sunt folosite ca hrană și se obține și ulei din aceștia.

Reprezentanții altor clase de gimnosperme (cicade, cicade, ginkgo) sunt mult mai puțin obișnuiți și mai puțin cunoscuți decât coniferele. Cu toate acestea, aproape toate tipurile de cicadele sunt decorative și sunt foarte populare în rândul grădinarilor din multe țări. Arbuști veșnic verzi fără frunze joase de efedra (clasa Gnetaceae) servesc ca sursă de materii prime pentru producerea efedrinei alcaloid, care este folosit ca stimulent central. sistemul nervos, precum și în tratamentul bolilor alergice.

Varietate de plante. Particularități structura externă plante (plante cu semințe și spori).

Flora este imensă și diversă. Plantele diferă unele de altele în multe feluri, inclusiv în structură și reproducere.

Printre plante există unele foarte simple care nu au organe separate, precum rădăcini, frunze, tulpini. Aceste plante inferioare includ diverse alge. Dacă o plantă are frunze, tulpini și rădăcini, atunci o astfel de plantă se numește o plantă superioară. Cele mai simple plante superioare sunt mușchii, urmați de ferigi, coada-calului și mușchi și plantele cu semințe. Plantele cu semințe sunt gimnosperme și angiosperme. Toate acestea sunt departamente de fabrică. Fiecare departament are propriile sale caracteristici structurale.

Plantele purtătoare de spori (mușchi, ferigi, coada-calului și mușchi) au formațiuni speciale pe lăstarii în care se formează spori. Cu ajutorul sporilor, plantele se reproduc și se dispersează. Sporii sunt celule sferice sau ovale. Sunt ușoare și uscate, așa că sunt ușor transportate de vânt și apa curgătoare pe distanțe lungi. Când sporul intră în conditii favorabile, germinează și dă naștere unei noi plante. Și deja pe aceste plante, ieșind din spori, se dezvoltă celule germinale.

plantele cu semințe și-au atins perioada de glorie în epoca mezozoică, când clima a devenit mai uscată și mai rece și a apărut o schimbare a anotimpurilor.

Multe dintre ele cresc flori, care apoi se dezvoltă în fructe cu semințe în interior. Floarea, fructele și semințele îi aparțin organele generatoare ale plantelor. Organele generatoare servesc plantei pentru reproducerea sexuală. Nu toate plantele care produc semințe produc și flori. Gimnospermele produc semințe, dar nu produc flori. Gimnospermele includ conifere. Printre alte diferențe, frunzele lor sunt în formă de ace. Astfel de plante includ pinul, molidul, zada etc. Semințele lor se dezvoltă în conuri, unde stau deschise pe solzi. Prin urmare, aceste plante sunt numite gimnosperme. Aceleași plante care produc atât flori, cât și semințe sunt numite plante cu flori.

Gameții masculini și feminini (celulele sexuale) se formează în organele generatoare ale plantelor cu semințe. Gameții feminini se formează în ovarul pistilului unei flori, gameții masculini se formează în polenul staminelor. Când polenul aterizează pe pistil, are loc polenizarea florii, după care are loc fertilizarea, se formează semințe și fructe.

Fertilizarea dublă în plante are o mare semnificație biologică. A fost descoperit de Navashin în 1898. În continuare, vom analiza mai detaliat modul în care are loc fertilizarea dublă la plante.

Semnificație biologică

Procesul de fertilizare dublă promovează dezvoltarea activă a țesutului nutritiv. În acest sens, ovulul nu stochează substanțe pentru utilizare ulterioară. Aceasta, la rândul său, explică dezvoltarea sa rapidă.

Schema de fertilizare dubla

Pe scurt, fenomenul poate fi descris după cum urmează. Fecundația dublă la angiosperme constă în pătrunderea a doi spermatozoizi în ovar. Unul fuzionează cu oul. Aceasta contribuie la debutul dezvoltării embrionului diploid. Al doilea spermatozoid se conectează la celula centrală. Ca rezultat, se formează un element triploid. Din această celulă iese endospermul. Oferă material nutritiv pentru embrionul în curs de dezvoltare.

Dezvoltarea tubului polen

Fecundația dublă la angiosperme începe după formarea unei generații haploide foarte reduse. Este reprezentat de gametofite. Dubla fertilizare a plantelor cu flori favorizează germinarea polenului. Începe cu umflarea boabelor și formarea ulterioară a unui tub de polen. Se sparge sporodermul în zona sa cea mai subțire. Se numește deschidere. Din vârful tubului polen sunt eliberate substanțe specifice. Ele înmoaie țesuturile stilului și stigmatului. Din acest motiv, un tub de polen intră în ele. Pe măsură ce se dezvoltă și crește, atât spermatozoizii, cât și nucleul din celula vegetativă trec în el. În marea majoritate a cazurilor, pătrunderea tubului polen în nucelul (megasporangium) are loc prin micropilul ovulului. Este extrem de rar ca acest lucru să se facă în orice alt mod. După pătrunderea în sacul embrionar, tubul polen se rupe. Ca urmare, tot conținutul său este turnat în interior. Fertilizarea dublă a plantelor cu flori continuă cu formarea unui zigot diploid. Acest lucru este facilitat de primul spermatozoid. Al doilea element se conectează la nucleul secundar, care este situat în partea centrală a sacului embrionar. Nucleul triploid rezultat este ulterior transformat în endosperm.

Formarea celulelor: Informații generale

Procesul de fertilizare dublă a plantelor cu flori este realizat de celule sexuale speciale. Formarea lor are loc în două etape. Prima etapă se numește sporogeneză, a doua este hematogeneză. În cazul formării celulelor masculine, aceste etape se numesc microsporogeneză și microhematogeneză. Când se formează elemente reproductive feminine, prefixul se schimbă în „mega” (sau „macro”). Sporogeneza se bazează pe meioză. Acesta este procesul de formare a elementelor haploide. Meioza, precum și la reprezentanții faunei, este precedată de reproducerea celulară prin diviziuni mitotice.

Formarea spermatozoizilor

Formarea primară a elementelor reproductive masculine are loc într-un țesut special al anterei. Se numește archesporial. În ea, ca urmare a mitozelor, are loc formarea a numeroase elemente - celulele mamă de polen. Apoi intră în meioză. Datorită a două diviziuni meiotice, se formează 4 microspori haploizi. Ele stau unul lângă altul de ceva timp, formând tetrade. După aceasta, se dezintegrează în boabe de polen - microspori individuali. Fiecare dintre elementele formate începe să fie acoperit cu două învelișuri: externă (exină) și internă (intina). Apoi începe următoarea etapă - microgametogeneza. Ea, la rândul său, constă din două diviziuni mitotice succesive. După prima, se formează două celule: generativă și vegetativă. Ulterior, primul trece printr-o altă divizie. Ca rezultat, se formează două celule masculine - spermatozoizi.

Macrosporogeneza și megasporogeneza

În țesuturile ovulului, unul sau mai multe elemente arhespoiale încep să se separe. Încep să crească rapid. Ca urmare a acestei activități, ele devin mult mai mari decât celelalte celule care le înconjoară în ovul. Fiecare element arhesporial este supus diviziunii prin mitoză de una, de două sau de mai multe ori. În unele cazuri, celula se poate transforma imediat în celula mamă. Meioza are loc în interiorul acestuia. Ca rezultat, se formează 4 celule haploide. De regulă, cea mai mare dintre ele începe să se dezvolte, transformându-se într-un sac embrionar. Restul de trei degenerează treptat. În această etapă, macrosporogeneza se termină și începe macrohematogeneza. În timpul acesteia, apar diviziunile mitotice (majoritatea angiospermelor au trei dintre ele). Citokineza nu însoțește mitoza. În urma a trei diviziuni, se formează un sac embrionar cu opt nuclei. Ele se separă ulterior în celule independente. Aceste elemente sunt distribuite într-un anumit mod în tot sacul embrionar. Una dintre celulele izolate, care, de fapt, este ovulul, împreună cu alte două - sinergide, ocupă un loc la micropilul în care pătrund sperma. În acest proces, sinergidele joacă un rol foarte important. Conțin enzime care ajută la dizolvarea membranelor de pe tuburile de polen. ÎN partea opusă Celelalte trei celule sunt situate în sacul embrionar. Se numesc antipozi. Cu ajutorul acestor elemente, nutrienții sunt transferați din ovul în sacul embrionar. Cele două celule rămase sunt situate în partea centrală. Adesea se contopesc. Ca urmare a conexiunii lor, se formează o celulă centrală diploidă. După ce apare dubla fertilizare și spermatozoizii pătrund în ovar, unul dintre ei, așa cum am menționat mai sus, se va îmbina cu ovulul.

Caracteristicile tubului de polen

Dubla fertilizare este însoțită de interacțiunea sa cu țesuturile sporofite. Este destul de specific. Acest proces este reglementat de activitate compuși chimici. S-a constatat că dacă polenul este spălat în apă distilată, acesta își va pierde capacitatea de a germina. Dacă soluția rezultată este concentrată și apoi procesată, aceasta va deveni completă din nou. Dezvoltarea tubului de polen după germinare este controlată de țesuturile pistilului. De exemplu, în bumbac, creșterea sa până la ou durează aproximativ 12-18 ore. Cu toate acestea, după 6 ore este destul de posibil să se determine spre ce ovul va fi direcționat tubul de polen. Acest lucru este de înțeles deoarece distrugerea sinergiei începe în ea. În prezent, nu este stabilit modul în care planta poate direcționa dezvoltarea tubului în direcția dorită și cum învață synergida despre abordarea sa.

„Interzicerea” autopolenizării

Este destul de des observat la plantele cu flori. Acest fenomen are propriile sale caracteristici. „Interdicția” autopolenizării se manifestă prin faptul că sporofitul „identifică” propriul său hematofit masculin și nu îi permite să participe la fertilizare. În același timp, în unele cazuri, germinarea propriului polen nu are loc pe stigma pistilului. Cu toate acestea, de regulă, creșterea tubului începe, dar se oprește ulterior. Ca urmare, polenul nu ajunge în ou și, ca urmare, nu are loc o fertilizare dublă. Acest fenomen a fost observat și de Darwin. Astfel, a descoperit flori de două forme la primula de primăvară. Unele dintre ele erau lungi-colonare cu stamine scurte. Altele sunt scurt-colonare. Filamentele de stamine din ele erau lungi. Plantele cu coloană scurtă au polen mare (de două ori mai mult decât altele). În același timp, celulele din papilele stigmatice sunt mici. Aceste trăsături sunt controlate de un grup de gene strâns împletite.

Receptorii

Fertilizarea dublă este eficientă atunci când polenul este transferat dintr-o formă în alta. Moleculele speciale de receptor sunt responsabile pentru recunoașterea propriilor elemente. Ei reprezintă conexiuni complexe carbohidrați cu proteine. S-a stabilit că formele de varză sălbatică care nu produc aceste molecule de receptor în țesuturile lor de stigmat sunt capabile de auto-polenizare. Plantele normale se caracterizează prin apariția compușilor carbohidrați-proteici cu o zi înainte de deschiderea florii. Dacă deschideți un mugur și îl tratați cu propriul polen cu două zile înainte de a se deschide, va avea loc o fertilizare dublă. Dacă acest lucru se face cu o zi înainte de deschidere, atunci nu va fi acolo.

Alele

Este de remarcat faptul că, într-un număr de cazuri, „auto-incompatibilitatea” polenului din plante este stabilită de o serie de elemente multiple ale unei singure gene. Acest fenomen este similar cu incompatibilitatea în transplantul de țesut la animale. Astfel de alele sunt desemnate prin litera S. Numărul dintr-o populație a acestor elemente poate ajunge la zeci sau chiar sute. De exemplu, dacă genotipul unei plante producătoare de ouă este s1s2, iar genotipul unei plante producătoare de polen este s2s3, în timpul polenizării încrucișate, germinația se va observa în doar 50% din particulele de praf. Acestea vor fi cele care poartă alela s3. Dacă există câteva zeci de elemente, atunci cele mai multe polenul va germina normal prin polenizare încrucișată, în timp ce autopolenizarea este complet împiedicată.

În concluzie

Spre deosebire de gimnosperme, care se caracterizează prin dezvoltarea unui endosperm haploid destul de puternic, indiferent de fertilizare, în angiosperme țesutul se formează doar în acest singur caz. Având în vedere numărul mare de generații, se realizează economii semnificative de energie în acest fel. O creștere a gradului de ploidie a endospermului, aparent, contribuie la creșterea mai rapidă a țesuturilor în comparație cu straturile diploide ale sporofitului.

Algele. Caracteristici generale. Algele sunt plante care trăiesc în principal în apă. Corpul lor nu este împărțit în organe și țesuturi. Organele de reproducere sunt unicelulare. Aceștia sunt unul dintre cei mai vechi reprezentanți ai lumii plantelor. Algele sunt unicelulare (chlamydoionad, chlorella), coloniale (nostoc) și multicelulare (spirogyra, kelp). Caracteristici citologice:

Celulele sunt acoperite cu un perete celular. Caracterizat prin prezență cromatofori, purtători de culoare. Cromatoforele sunt organite în care are loc fotosinteza. Culoarea depinde de adâncimea habitatului algelor: la adâncimi mari este maro-roșu, mai aproape de suprafață este verde. Cromatoforii tuturor algelor conțin pirenoizi, ele sintetizează amidonul.

Formele unicelulare pot fi mobile (cu flageli) sau imobile.

Algele pot fi, de asemenea, atașate (bentonice) și flotante (planctonice) Reproducere: Vegetativă - se formează alge noi din resturi de fire, bucăți de tali etc. Asexual - conținutul unei celule (zoosporangii) se divid în mod repetat, formând noi celule mobile (zoospori). Fiecare dintre ele dă naștere unui nou individ. Reproducerea sexuală este larg răspândită în alge. Formele procesului sexual sunt variate: izogamie (♂ mobil, ♀ mobil, identic ca mărime) , heterogamie (♂ mobil, ♀ mobil, ♀ mai mult de ♂) , oogamie (♂ mobil, ♀ imobil, ♀ mai mare decât ♂), conjugare ( conţinutul a două celule vegetative fuzionează). Zigotul rezultat este acoperit cu un perete celular gros, acumulează nutrienți de rezervă și, în repaus, este capabil să tolereze cu ușurință condițiile nefavorabile.

1 .Caracteristici generale ale departamentului Feriga . Cu excepția câtorva genuri, toate ferigile sunt homosporoase. Aceștia experimentează o schimbare de generații cu o predominanță a sporofitului asupra gametofitului. Sporofitul este reprezentat de ierburi perene rizomatoase cu frunze mari, de obicei disecate pinnat, pe partea inferioară a cărora se află sporangii. În climatele tropicale, se găsesc ferigi arbore. Frunzele ferigilor cresc în vârf. Ceea ce seamănă o ferigă cu o frunză nu este deloc o frunză, dar prin natura sa este un întreg sistem de ramuri și chiar situate în același plan. Așa se numește - ramură plată sau fronda, sau, alt nume, pre-escape. În sporangi, sporii (n) se formează ca urmare a meiozei. Sporangiile au izbucnit, sporii se revarsă, iar germenul (gametofitul) înmugurează. Lăstarii sunt o farfurie verde în formă de inimă. Punctul de creștere este în crestătură. Rizoizii se extind din partea inferioară. Pe protal se formează anteridii (în ele se formează spermatozoizi) și arhegonia (în el se formează un ou). În timpul ploii sau al rouei abundente, spermatozoizii pătrund în arhegonii și fecundează ovulul. Din zigot se dezvoltă un embrion, apoi un sporofit adult. Ferigile moderne numără aproximativ 300 de genuri și 12.000 de specii. Reprezentanți principali: shieldweed mascul, struț comun, Salvinia plutitoare (eterogenă)

Polenizarea la angiosperme. Adaptarea florilor la diverse tipuri polenizare. Micro- și macrosporogeneza la plante Polenizarea este transferul de polen de la stamine la stigmele pistilului. Se face o distincție între autopolenizare și polenizare încrucișată. Autopolenizare: polenul polenizează stigmatizarea aceleiași flori (grâu, orz, ovăz, mei, mazăre, fasole, fasole, bumbac, in, roșie etc.). Predomină în 10% din plante. Autopolenizarea are loc atât în ​​florile deschise: țelină, cât și în cele închise: arahide, violete. Cu toate acestea, pentru dezvoltarea evolutivă, acest tip de autopolenizare nu este perfect, deoarece nu poartă noi caracteristici genetice. Prin urmare, multe plante au adaptări care împiedică autopolenizarea: Dioecia (florile ♂ și ♀ se formează pe plante diferite) Monoecia (florile ♂ și ♀ se formează pe aceeași plantă, dar în flori diferite) Dihogamie - maturarea polenului și stigmatizarea la timpuri diferite Heterostilie - stigmele și filamentele de stamine sunt diferite de-a lungul lungimii Auto-incompatibilitate. Polenizare încrucișată: Polenul polenizează stigmele altor flori. Există 2 tipuri: geitonogamie - polenizare în cadrul unei plante xenogamie - polenizare în cadrul diferitelor flori (cea mai optimă pentru procesul evolutiv) Există mai multe tipuri: Abiotic– cu ajutorul factorilor de mediu nevii Anemofilie (de vânt)

Hidrofilia (prin apă)

Biotic- cu ajutorul animalelor.

Entomofilie - polenizare de către insecte Ornitofilie - polenizare de către păsări mici (colibri)

Structura ovulului. Fertilizarea dublă la angiosperme.

Structura ovulului. Ovulul este format dintr-o parte centrală - nucelul și unul sau două tegumente care îl înconjoară - tegumente, care formează un mic canal - micropilul - deasupra vârfului nucelului. Ovulul comunică cu placenta printr-o achenă sau funiculus. Nucellus este un analog al macrosporangiumului, în care se dezvoltă un macrospore. Fertilizare dublă a fost descoperit de S.G. Navashin în 1898. Fertilizarea la angiosperme este de obicei numită dublă, deoarece. ambii spermatozoizi fuzioneaza cu celulele sacului embrionar. Unul fuzionează cu oul, rezultând un zigot. Al doilea fuzionează cu nucleul central, rezultând o celulă triploidă (3n). Alte celule din sacul embrionar degenerează. După dublă fecundare, embrionul se dezvoltă din zigot, din celula triploidă se formează endospermul (țesutul nutritiv), din nucelul se formează perispermul (țesutul nutritiv suplimentar), din tegument se formează învelișul seminței, se formează sămânța. din ovul, iar fructul se formează din ovar. Avantajele fertilizării duble sunt că o celulă triploidă (3n) se formează simultan cu zigotul, care se împarte mai repede decât zigotul. În consecință, endospermul se formează mai repede decât crește embrionul. Prin urmare, nu este nevoie să depozitați nutrienți înainte de fertilizare, spre deosebire de gimnosperme, în care un endosperm haploid destul de puternic se dezvoltă înainte de fertilizare. Acest lucru realizează economii semnificative ale resurselor energetice ale organismului. Ovulele angiospermelor, care nu sunt încărcate cu țesut nutritiv de depozitare pentru utilizare ulterioară, se dezvoltă mult mai repede decât cele ale gimnospermelor.

1 - tegumente ale ovulului, sau tegumente (a - extern, b - intern), 2 - micropil, 3 - chalaza, 4 - funiculus, 5 - nucelul, 6 - sac embrionar, 7 - ou, 8 - sinergide, 9 - antipode, 10 - nucleu secundar, 11 - placenta, 12 - fascicul vascular. După fecundare, embrionul se dezvoltă din zigot, endospermul din nucleul central, perispermul din nucelul, învelișul semințelor din intigumente, sămânța din ovul și fructul din ovar.

Plante superioare. Caracteristici generale și ciclu de dezvoltare.

Plante superioare, sau Plante terestre, - un tip de plante verzi care se caracterizează prin diferențierea țesuturilor, în contrast cu plantele inferioare - algele. Plantele superioare includ mușchi și plante vasculare (ferigi, psilotaceae, coada-calului, mușchi, gimnosperme și angiosperme).

Dezvoltarea țesuturilor specializate a fost o condiție importantă pentru ca plantele să ajungă pe pământ. Pentru o existență confortabilă în aer, plantele trebuiau să dezvolte cel puțin o epidermă cu stomată pentru protecție împotriva uscării și schimbului de căldură și țesuturi conductoare pentru schimbul de substanțe minerale și organice. Rezultatul că plantele au ajuns pe pământ a fost, de asemenea, împărțirea organismului vegetal în rădăcini, tulpini și frunze.

În ciclurile de viață ale plantelor superioare, există o alternanță a metodelor sexuale și asexuate de reproducere și alternanța asociată a generațiilor. Generația asexuată este reprezentată de sporofit (2n), generația sexuală de gametofit (n). Sporofit este o plantă care formează spori. În sporangiile multicelulare, sporii (n) se formează ca urmare a diviziunii meiotice. Plantele în care toți sporii sunt aceiași sunt homospori la plantele mai bine organizate, sporii de dimensiuni diferite (microspori și megaspori) sunt plante heterospore. Gametofit- o plantă care produce gameți. Gameții sunt produși în organele multicelulare de reproducere sexuală: ouă în arhegonie, spermatozoizi în anteridii. Gametofitul crește dintr-un spor. La plantele homospore gametofitul este bisexual, la plantele heterospore este unisexual. Ca urmare a fertilizării, se formează un zigot, din care crește un nou sporofit. Toate plantele superioare sunt împărțite în 2 grupe în funcție de dominanța gametofitului și sporofitului în ciclul de viață: Plante cu gametofit dominant - departamentul Briofit Plante cu sporofit dominant - toate celelalte

În general, evoluția plantelor superioare se caracterizează printr-o tendință de complicare și ameliorare a sporofitului cu o reducere simultană a gametofitului.

Briofite. Caracteristici generale. Ciclul de dezvoltare al mușchiului in Kukushkin. Departamentul include peste 25.000 de specii de plante erbacee relativ simplu organizate. Ciclul de dezvoltare este dominat de gametofit. În formele mai primitive este reprezentat de un talus, în timp ce în altele nu tulpina și frunzele sunt disecate. Nu există rădăcini, sunt înlocuite cu rizoizi. Sporofitul nu există independent, se dezvoltă pe gametofit, primind apă și nutrienți din acesta. Sporofitul este o capsulă în care se dezvoltă sporangiul. Departamentul este împărțit în 3 clase: Anthocerotaceae, Ficat, Mușchi cu tulpină de frunze. Cel mai faimos tip este in Kukushkin(Muşchi de frunze de clasă). Are tulpini erecte (15-20 cm) acoperite dens cu frunze dure, ascuțite. Atașat la pământ de rizoizi. Gametofitele sunt dioice. Anteridiile înconjurate de frunze roșii-maronii (n) se dezvoltă în vârful exemplarelor masculine, iar arhegonia (n) se dezvoltă în vârful exemplarelor femele. Fertilizarea are loc prin spermatozoizi biflagelați mobili pe vreme umedă. Din zigotul din vârful gametofitului feminin se dezvoltă un sporofit (2n), care arată ca o cutie pe o tulpină lungă. În interiorul capsulei se află un sporangiu, unde sporii (n) se formează după meioză. După formarea sporilor, capacul și apoi capacul sunt separate și sporii sunt eliberați. Din spor se formează mai întâi un protonem, pe care se formează lăstari de tulpină de frunze din muguri speciali - generația haploidă (n).

Caracteristici generale ale secțiunii: În formă de mușchi. Ciclul de dezvoltare al muschilor clubformes. Licopodele sunt un grup foarte vechi care a apărut în Silurian și a atins apogeul în perioada Carboniferului. Aceștia erau copaci uriași care formau păduri întregi. În flora modernă sunt reprezentate de ierburi perene veșnic verzi, mai rar subarbusti. Aproximativ 1000 de specii supraviețuiesc. Licofitele au frunze mici cu o venă de tip microfil. Există 2 clase: licofiți homospori și Polușnikovye heterospori. ^ Muşchi de club. Ciclul de dezvoltare este dominat de sporofit (2n). Este alcătuit din lăstari ramificați târâtori lungi, plantați dens cu dur frunze mici. Din tulpină se extind rădăcini adventive subțiri. La mijlocul verii, pe vârfuri apar spiculete purtătoare de spori. Spiculetul este format dintr-o axă și frunze (sporofile) așezate pe ea. Pe partea superioară a sporofilelor există un sporangiu pe o tulpină scurtă. Ca urmare a meiozei, în ea se formează spori (n). Din spori se dezvoltă un prothalus (gametofit) (n). Lăstarul se dezvoltă sub pământ. Rizoizii se extind din partea inferioară. Prin ele, crește în ciuperci, formând micorize. Trăiește în simbioză cu ciuperca și se hrănește din ea. Crește foarte mult timp (15-20 de ani). Pe partea superioară se formează anteridiul și arhegonia. Spermatozoidul biflagelat iese din anteridiu, pătrunde în arhegonium și fecundează ovulul. Ca rezultat, se formează un zigot, din care se dezvoltă un nou sporofit.