Вегетативные и репродуктивные органы растений. Вегетативные органы растений Определи какой орган обеспечивает вегетативное размножение растений

Подробное решение параграф § 19 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. 2014

Вспомните!

Какие два основных типа размножения существуют в природе?

Что такое вегетативное размножение?

Способ бесполого размножения, при котором дочерний организм развивается из группы родительских клеток, называют вегетативным размножением. Широко распространено такое размножение у растений. В естественных природных условиях оно, как правило, происходит с помощью специализированных частей тела растения. Луковица тюльпана, клубнелуковица гладиолуса, растущий горизонтально подземный стебель (корневище) ириса, ползучий, стелющийся по поверхности почвы стебель ежевики, усы земляники, клубни картофеля и корневые клубни георгина - всё это органы вегетативного размножения растений. Вегетативное размножение у животных осуществляется двумя основными способами: фрагментацией и почкованием. Фрагментация - это разделение тела на две и более частей, каждая из которых даёт начало новой полноценной особи. Этот процесс основан на способности к регенерации. Таким способом могут размножаться кольчатые и плоские черви, иглокожие и кишечнополостные. Почкование - это образование на теле материнской особи группы клеток - почки, из которой развивается новая особь. В течение некоторого времени дочерняя особь развивается как часть материнского организма, а затем или отделяется от него и переходит к самостоятельному существованию (пресноводный полип гидра), или, продолжая расти, образует собственные почки, формируя колонию (коралловые полипы). Встречается почкование и у одноклеточных организмов - дрожжевых грибов (рис. 61) и некоторых инфузорий.

Какой набор хромосом называют гаплоидным; диплоидным?

Диплоидный набор – это полный хромосомный набор соматической клетки, называется еще двойным, обозначается 2n. Например, диплоидный набор человека 46 хромосом (это всегда четное число). Гаплоидный набор – это половинный набор хромосом, одинарный (нечетное число), такой набор содержится в половых клетках (гаметах) обозначается n. Например, гаплоидный набор хромосом человека n=23.

Вопросы для повторения и задания

1. Докажите, что размножение - одно из важнейших свойств живой природы.

Способность к размножению является одним из основных свойств живой материи. Размножение, т. е. воспроизведение себе подобных, обеспечивает непрерывность и преемственность жизни. В процессе размножения происходит точное воспроизведение и передача генетической информации от родительского поколения следующему, дочернему, что обеспечивает существование вида на протяжении длительного времени, несмотря на гибель отдельных особей. В основе размножения лежит способность клетки к делению, а передача генетической информации обеспечивает материальную преемственность поколений любого вида. Для того чтобы особь смогла воспроизводить себе подобных, т. е. стать способной к размножению, она должна вырасти и достичь определённой стадии развития. Не все организмы доживают до репродуктивного периода и не все оставляют потомство, поэтому, чтобы поддержать существование вида, каждое поколение должно производить потомков больше, чем было родителей. Свойства живых организмов - рост, развитие и размножение - неразрывно связаны друг с другом.

2. Какие основные типы размножения вам известны?

Все разнообразные формы размножения можно объединить в два основных типа - бесполое и половое.

3. Что такое бесполое размножение? Какой процесс лежит в его основе?

Этот тип размножения происходит без образования специализированных половых клеток (гамет), и для его осуществления необходим только один организм. Новая особь развивается из одной или нескольких соматических (неполовых) клеток материнского организма и является его абсолютной копией. Генетически однородное потомство, происходящее от одной родительской особи, называют клоном. Бесполое размножение является наиболее древней формой размножения, поэтому особенно широко оно распространено у одноклеточных организмов, но встречается и среди многоклеточных. Существует несколько способов бесполого размножения.

4. Перечислите способы бесполого размножения; приведите примеры.

Деление – прокариотические организмы (бактерии и синезелёные водоросли) размножаются путём простого деления, которому предшествует удвоение единственной кольцевой молекулы ДНК.

Спорообразование. Этот способ размножения характерен в основном для грибов и растений. Специализированные клетки - споры - могут образовываться в специальных органах - спорангиях.

Вегетативное размножение – в естественных природных условиях оно, как правило, происходит с помощью специализированных частей тела растения. Луковица тюльпана, клубнелуковица гладиолуса, растущий горизонтально подземный стебель (корневище) ириса, ползучий, стелющийся по поверхности почвы стебель ежевики, усы земляники, клубни картофеля и корневые клубни георгина - всё это органы вегетативного размножения растений. Вегетативное размножение у животных осуществляется двумя основными способами: фрагментацией и почкованием.

Фрагментация - это разделение тела на две и более частей, каждая из которых даёт начало новой полноценной особи. Этот процесс основан на способности к регенерации. Таким способом могут размножаться кольчатые и плоские черви, иглокожие и кишечнополостные.

Почкование - это образование на теле материнской особи группы клеток - почки, из которой развивается новая особь. В течение некоторого времени дочерняя особь развивается как часть материнского организма, а затем или отделяется от него и переходит к самостоятельному существованию (пресноводный полип гидра), или, продолжая расти, образует собственные почки, формируя колонию (коралловые полипы).

5. Возможно ли появление генетически разнородного потомства при бесполом размножении? Аргументируйте свой ответ.

Да. Искусственное вегетативное размножение растений. При искусственном вегетативном размножении растений человек использует все виды вегетативного размножения, встречающиеся в природе. Однако существуют и дополнительные специальные методы. Листовые черенки. Сравнительно немногие растения (узамбарская фиалка, бегония, глоксиния) могут восстанавливаться из отрезанных листьев. Деление куста. Разделение растения с побегами и корнями в продольном направлении на несколько частей, которые затем рассаживают (пионы, флоксы). Отводки. Нижние ветки растения (смородины, крыжовника) пригибают к земле, фиксируют и присыпают землёй. Когда на ветке образуются придаточные корни, её отрезают от материнского куста и пересаживают. Прививка. Метод основан на пересадке частей одного или нескольких растений на другое растение, имеющее корневую систему. Растение, имеющее корневую систему, называют подвоем, второе, которое сращивают с подвоем, - привоем. Существуют разные способы прививки. Окулировка - это прививка почкой, или глазком. На небольшом расстоянии от почвы на стволе подвоя делают T-образный разрез, отодвигают кору и под неё вставляют привой - срезанный глазок вместе с плоским кусочком древесины. Затем на место операции накладывают плотную повязку. Через 10-15 дней фрагменты срастаются. Копулировка - это прививка черенками. При одинаковой толщине подвоя и привоя на них делают косые срезы, прикладывают друг к другу поверхностями срезов и накладывают повязку. Если подвой большего диаметра, черенок прививают в расщеп или под кору. Аблактировку, или метод сближения, можно использовать, если соединяемые растения растут рядом. На обоих растениях делают одинаковые по длине срезы коры, срезанные поверхности сближают, прикладывают друг к другу и туго забинтовывают вместе. В таком состоянии растения находятся всё лето и зиму.

6. Чем половое размножение отличается от бесполого? Сформулируйте определение полового размножения.

Бесполое размножение происходит без образования специализированных половых клеток (гамет), и для его осуществления необходим только один организм. Новая особь развивается из одной или нескольких соматических (неполовых) клеток материнского организма и является его абсолютной копией. Генетически однородное потомство, происходящее от одной родительской особи, называют клоном. Половое размножение - это процесс образования дочернего организма при участии половых клеток - гамет.

7. Подумайте, какое значение для эволюции жизни на Земле имело появление полового размножения.

Возникшая в процессе эволюции раздельнополость имела явные преимущества. Появилась возможность объединять генетическую информацию разных особей, формируя новые сочетания и увеличивая генетическое разнообразие вида, что способствовало его приспособлению в изменяющихся условиях обитания.

Подумайте! Вспомните!

1. Почему при вегетативном размножении не наблюдается расщепление признаков в потомстве?

Простая наследственность наблюдается при вегетативном размножении, т. е. когда новая особь формируется из вегетативной части уже существующего индивидуум, споры. Она широко распространена у растений, бактерий, простейших, губок, кишечнополостных и некоторых других животных, склонных к бесполому размножению. Простая наследственность проявляется при размножении, как специализированными клетками (споры), так и своеобразными органами вегетативного размножения (клубни, луковицы, выводковые почки и т. д.). Категория сложной наследственности распространяется на все случаи, когда развитие начинается от яйцеклетки, включая сюда и партеногенез. При вегетативном размножении потомству передаются свойства одной особи, в то время как при половом процессе зигота, из которой разовьется новый индивидуум, несет в себе наследственную информацию от двух организмов. Совершенно очевидно, что в последнем случае закономерности наследования родительских свойств оказываются более сложными и более разнообразными.

2. Объясните, в чём отличие естественного вегетативного размножения от искусственного.

Особенно часто встречаются различные формы вегетативного размножения среди растений, обитающих в суровых климатических условиях - в полярных, высокогорных и степных районах. Неожиданные заморозки в летний день способны погубить цветки или незрелые плоды тундровых растений. Вегетативное размножение позволяет им не зависеть от подобных неожиданностей. Некоторые камнеломки и горец живородящий способны образовывать выводковые почки, которые распространяются подобно семенам, мятлики образуют в соцветиях на месте цветков маленькие дочерние растеньица, способные опадать и укореняться, а сердечник луговой размножается исключительно видоизменёнными дольками перисторассечённых листьев. При искусственном вегетативном размножении растений человек использует все виды вегетативного размножения, встречающиеся в природе. Однако существуют и дополнительные специальные методы: листовые черенки, деление куста, отводки, прививка.

3. Какой тип размножения обеспечивает лучшую приспособляемость к изменениям окружающей среды? Докажите свою точку зрения.

Половое размножение. Возникшая в процессе эволюции раздельнополость имела явные преимущества. Появилась возможность объединять генетическую информацию разных особей, формируя новые сочетания и увеличивая генетическое разнообразие вида, что способствовало его приспособлению в изменяющихся условиях обитания.

4. Согласны ли вы с утверждением, что перекрёстное оплодотворение при гермафродитизме биологически более выгодно? Докажите свою точку зрения.

У разных особей разная генетическая информация, чем у одной особи, хоть и с разными половыми гаметами.

5. Может ли вегетативное размножение у растений осуществляться при помощи неспециализированных частей тела? Если да, то приведите примеры.

Вегетативные органы растений участвуют в бесполом размножении, которое заключается в образовании молодого организма из какой-либо части родительского. Этот способ размножения повсеместно распространен в дикой природе и активно применяется в растениеводстве. При этом используются как специализированные органы (корневища, луковицы, клубни, столоны), так и неспециализированные (стебли, листья).

Например. Листовые черенки. Сравнительно немногие растения (узамбарская фиалка, бегония, глоксиния) могут восстанавливаться из отрезанных листьев.

6. Докажите, что деление бактерий не является митозом.

Деление бактерий – это способ деления клетки пополам, а митоз – это тип непрямого деления ядра, а затем и цитоплазмы. Митоз – это деление ядра, которое приводит к образованию двух дочерних ядер, в каждом из которых имеется точно такой же набор хромосом, что и в родительском ядре. Деление бактерий – это бинарное деление, непосредственно самому процессу разделения клетки пополам предшествует период роста цитоплазмы и репликации (удвоения) кольцевой хромосомы бактерии.

При удвоении ДНК нуклеоида (аналог ядра в бактериальной клетке) реализуется следующая схема:

– инициация – начало деления ДНК под действием репликона (ферментативного аппарата, участка ДНК, содержащего информацию о дублировании);

– элонгация – удлинение, рост хромосомной цепи;

– терминация – завершение роста цепи и спирализация ДНК при репликации.

Параллельно с репликацией ДНК происходит рост самой клетки, и расстояние между прикрепленными посредством мезосом к цитоплазматической мембране двумя новыми хромосомами постепенно увеличивается. Прокариотическая клетка начинает делиться спустя некоторое время после репликации. Очевидно, именно дублирование ДНК запускает процесс разделения.

Вегетативное размножение - это размножение вегетативными органами растений - корнями, побегами или их частями. В его основе лежит способность растений к регенерации, к восстановлению целого организма из части. Усиление функции вегетативного размножения привело к значительному видоизменению органов.

Специализированными побегами вегетативного размножения являются надземные и подземные столоны, корневища, клубни, луковицы и т. п.

Органами вегетативного размножения могут быть и корни. У некоторых растений (осина, ольха, малина, калина, осот) на корнях закладываются придаточные почки, дающие начало придаточным побегам. При укоренении этих побегов и последующем отделении их от материнского растения появляются новые особи. Растения, на корнях которых образуются побеги из придаточных почек, называют корнеотпрысковыми , а побеги, развивающиеся из этих почек, - корневыми отпрысками .

Слабее выражена способность к вегетативному размножению листьями. У сердечника лугового на зеленых листьях, расположенных в основании побега и прилегающих к влажному субстрату, закладываются придаточные почки. Прораcтание этих почек и укоренение вновь возникающих побегов обеспечивают вегетативное размножение растения.

Совершающееся в природе вегетативное размножение растений называют естественным вегетативным размножением .

Способность растения к размножению побегами и корнями издавна используется человеком в практике растениеводства. Искусственное вегетативное размножение растений обычно связано с хирургическим вмешательством и разделением целого организма на части.

Вегетативное размножение широко используется человеком с целью получения урожая за более короткий срок и в больших количествах по сравнению с тем, что можно получить при размножении тех же растений семенами (например, размножение земляники столонами, картофеля - клубнями). Кроме того, вегетативно размножают растения тогда, когда необходимо сохранить сортовые качества сложных гибридов (от лат. гибрида - помесь), каковыми и является целый ряд разводимых и выращиваемых человеком растений. Возможно вообще отсутствие семян у бессемянных сортов. Такие растения размножают вегетативным путем.

Размножить растение можно делением куста . Таким методом пользуются в цветоводстве, разделяя кусты флоксов, маргариток и других растений. Делением куста можно размножать крыжовник, смородину, малину. Широко распространено размножение растений черенками (рис.1). Черенок - это часть вегетативного органа, способная к укоренению и образованию нового побега. Чаще для приготовления черенков используют побеги, которые разрезают на части. На черенке обязательно должны быть почки. С наискось нарезанными у основания стеблями черенки можно высаживать непосредственно в специально подготовленную почву под углом к поверхности грунта. Но часто укоренение черенков производят в ящиках с песком при поддержании определенной влажности песка и воздуха. Если черенки трудно укореняются, предварительно их обрабатывают очень слабым раствором специальных веществ - стимуляторов роста , обеспечивающих корнеобразование. Из почек черенка развиваются новые побеги.

Рис.1. Вегетативное размножение растений:
А - различные способы прививки:
1 - соединение черенка (привоя) с подвоем, имеющим одинаковый с черенком диаметр стебля (копулировка); 2 - окулировка (прививка глазком - почкой с участком коры); 3, 4 - черенок и подвой имеют разный диаметр стебля (прививка врасщеп и под кору); Б - укоренившийся черенок; В - укоренение отводка.

Когда у растений закладываются придаточные почки на корнях, возможно размножение растений корневыми черенками (хрен, шиповник и др.).

В комнатном цветоводстве получило широкое распространение размножение некоторых растений листовыми черенками (бегония, сенполия). Часть листа или лист бегонии кладут на влажный песок. Надрезы в местах разветвления крупных жилок ускоряют образование придаточных почек и корней.

Побеги многих растений при соприкосновении с почвой укореняются. При нарушении связи между материнской особью и укоренившимся побегом возникает самостоятельная дочерняя особь. Такое размножение растений нередко имеет место в естественных условиях (черемуха, бересклет). В практике с этой целью ветви или отдельные побеги растений пригибают к земле и закрепляют в таком положении. На участке побега, прикрытом почвой, появляются корни.

Надрез на стебле в месте соприкосновения его с грунтом ускоряет корнеобразование, а нередко и образование придаточных почек, развивающихся в побеги. Этому способствует скопление у раны пластических веществ и приток стимуляторов роста. Укоренившийся отводок переносят на место постоянной посадки. Отводками, размножают крыжовник, виноград, смородину, гвоздику и др.

Широко распространенным приемом искусственного вегетативного размножения растений является прививка . Одним из ее преимуществ перед вышеизложенными способами размножения является то, что при использовании прививки можно размножать растения; у которых затруднено образование придаточных корней. Прививкой называют перенос части одного растения (привой ) на другое (подвой ). Обычно подвоями бывают растения, выращенные из семян. Растение, которое хотят размножить, берут как привой. Как указывалось выше, при размножении семенами многих культурных сортов, которые являются нередко сложными гибридами, в потомстве получаются особи с иными признаками, чем материнское растение, на котором образовались семена. В целях сохранения качеств материнского растения на подвой, выращенный из семян, переносят привой, взятый с материнской особи. Этим достигается размножение нужного человеку растения, с качествами культурного сорта.

Существует множество разнообразных способов прививки, которые могут быть объединены в две группы. В одном случае в качестве привоя служат черенки, в другом случае - почка с кусочком коры и древесины. Черенки древесных растений заготавливают осенью или в конце зимы, сохраняют в прохладном месте и прививают ранней весной до распускания почек. Черенки готовят из однолетних побегов. Если привой и подвой имеют одинаковые диаметры стеблей, то их срезают наискось таким образом, чтобы плоскости их срезов совпали. Место соединения привоя с подвоем тщательно обвязывают мочалом или другим материалом. Повязку снимают после срастания привоя с подвоем. Если диаметр стебля подвоя больше, чем у привоя, то можно использовать разнообразные варианты их соединения - вприклад, за кору, врасщеп и т. д. (рис.1).

Способ прививки, при котором в качестве привоя используют почку с кусочком коры и древесины (глазок ), получил название окулировки (от лат. окулус - «глаз», иначе - прививка глазком). На подвое острым ножом делают Т-образный надрез коры. Края коры подвоя осторожно отгибают и вставляют глазок. Почка привоя выступает наружу. Место соединения привоя и подвоя обвязывают. Чаще окулировку производят в конце лета, но можно это делать и весной. Глазки берут с однолетних побегов. Выбирают наиболее крупные почки с плодоносящих растений того сорта, который хотят размножить. В случае удачной прививки, когда обеспечивается срастание привоя и подвоя, глазок дает начало побегу. Побеги, развивающиеся из почек подвоя, срезают. Новое растение представляет организм, у которого корневая система унаследована от подвоя, а почти вся надземная часть - система побегов привоя.

Вегетативное размножение растений — это размножение с помощью вегетативных органов — корней, побегов, листьев или даже небольшой его частички. При вегетативном размножении новые растения получаются точно такими же, как и материнское растение.

Никаких генетических изменений у нового растения не отмечается и все признаки материнского полностью повторяются в дочернем растении.

Вегетативное размножение растений применяется

1. Если растения при семенном размножении не повторяют материнские качества, проще говоря, если растение в первом поколении выращено из семян гибрида F1 , то с такого растения нельзя брать семена, потому что новые растения не будут похожи на материнское. К таким растениям можно отнести многочисленные гибриды овощей, а также розы , гладиолусы, тюльпаны, георгины, некоторые сорта петуний , флоксы , эдельвейс , сирень, нефролепис, вейгелу .

2. Если некоторые растения не образуют жизнеспособных семян или выращиваются в условиях, когда семена не вызревают. К таким растениям, например, можно отнести фикус, фуксию , тростник, драцену , алоказию , калатею, маранту, жасмин комнатный, пеларгонию , манжетку, панкрациум, некоторые пестролистные формы растений .

3. Если вегетативное размножение экономически выгодно, например, если вы готовите растения на продажу: для получения низких растений, для более быстрого и раннего цветения.

4. Если вегетативное размножение намного легче семенного. У некоторых растений, например, у бирючины, астильбы , лимонника, замиокулькаса , аронии черноплодной, кипарисовика Элвуди . Семена этих растений должны пройти сложные условия подготовки к посеву. Даже после длительной стратификации семена очень трудно всходят, а черенкование этих растений, наоборот, очень легко сделать. У селагинеллы семенное размножение практически невозможно в домашних условиях, так как для семенного размножения нужны мужские и женские споры, а это даже в лаборатории очень трудно сделать. Поэтому, вегетативное размножение селагинеллы — делением куста или черенками — единственный способ размножения в домашних условиях.

5. Вегетативное размножение применяется и для того, чтобы продлить ювенильные фазы развития растений. Ювенильной фазой называют «юношеский» период растения, он продолжается от прорастания семян до закладки первых бутонов. В этот период формируются вегетативные органы растений: нарастают корни, стебли, листья. Такие растения, как циперус , лучше все время обновлять, иначе циперус быстро желтеет.

В промышленном цветоводстве широко практикуется вегетативное размножение растений , ведь его преимущества неоспоримы: растения, выращенные из семян зацветают намного позже, чем при вегетативном размножении. Например, амариллисы из семян зацветут на пятый год, а при размножении дочерней луковицей - через три года.

Также, вегетативно размноженные растения более низкие по высоте. Например, бархатцы, вербена или агератум при семенном размножении отрастают до в высоту до полуметра, и при создании бордюров такие высокие растения использовать уже нельзя. А при вегетативном размножении этих растений из черенков получаются новые растения высотой всего 15-20 сантиметров при очень сильном цветении. (Так вот в чем секрет буйного цветения городских клумб!) Но, у вегетативного размножения есть и свои недостатки: у растений низкий иммунитет, они сильнее подвержены заболеваниям, менее долговечны.

Вегетативное размножение растений может быть искусственным и естественным

Искусственное вегетативное размножение - размножение черенками , листьями, частью листа. Успех вегетативного искусственного размножения зависит от земляной смеси , в которой укореняются новые растения, влаги , освещения , температуры воздуха , а также от сортовых особенностей растения, его возраста. Во время весенней обрезки комнатных растений, таких, как клеродендрум , пассифлора голубая , остается много побегов, которые легко укореняются. А сенполию и глоксинию можно размножать листьями.

При естественном вегетативном размножении участвуют вегетативные органы, которые легко укореняются сами.

Естественные вегетативные органы размножения растений

1.Например, нефролепис , хлорофитум , садовая земляника , камнеломка размножаются усами , или столонами . У всех растений, размножающихся усами, или столонами, характерен розеточный рост.

2.Некоторые растения отпускают надземные побеги - плети . Плети и усы очень похожи. На конце плети также образуется розетка. Плети образуются у живучки ползучей. В междоузлиях, в местах соприкосновения с землей на плетях образуются корни. Таким способом можно укоренять виноград, клематис , девичий виноград . Весной плеть положить на землю, присыпать землей, а осенью плеть можно разрезать на междоузлия и посадить уже как самостоятельные растения.

3.У некоторых растений у основания стебля образуются отпрыски . Многие луковичные у основания образуют отпрысковые луковички. Такими отпрысками размножается ананас, бромелия, финиковая пальма. У симподиальных орхидей боковые побеги на корневищах также можно назвать отпрысками.

Если отпрысков мало, их рост можно стимулировать. Для этого розетку отрезают с небольшой частью стебля и укореняют, а у оставшегося растения быстро появляются отпрыски.

4.У некоторых растений образуется корневая поросль . У кого растут сливы в саду, тот хорошо знаком с корневой порослью)).

5.Есть растения со сбрасывающимися побегами . К ним относятся некоторые кактусы и суккуленты , например, мамилярия, бриофиллиум (более известный, как каланхоэ), семпервивум. Попадая на землю побеги быстро укореняются и начинают расти.

6. У некоторых растений образуются дочерние луковицы, клубни, клубнелуковицы, псевдобульбы, корневища - видоизмененные органы, участвующие в вегетативном размножении. В этих органах растения накапливают питательные вещества. Таким способом размножаются многолетние растения : гиацинт , ирис , тюльпан , лилия , тигридия, флокс, лилейник , подснежник, кливия, амариллис, кринум, кислица, пион и многие другие корневищные растения.

Лекция 6. Размножение растений

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

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

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

Размножение спорами . Споры растений – репродуктивные, одноклеточные образования, служащие для образования новых особей . У большинства обитающих в воде водорослей споры подвижны, так как имеют жгутики. Такие споры называют зооспорами . У наземных растений и грибов они не имеют специальных приспособлений для активного передвижения. Споры образуются в органах бесполого размножения – спорангиях или зооспорангиях. У водорослей практически любая клетка может стать спорангием, у высших растений спорангий – многоклеточный орган. У растений споры всегда гаплоидны. Если они возникают на диплоидном растении, то их образованию предшествует мейоз, если на гаплоидном – митоз. Споры, образующиеся в результате мейоза генетически неодинаковы, организмы, которые из них развиваются, генетически неравноценны.

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

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

Вегетативное размножение растений – это увеличение числа особей за счет отделения жизнеспособных частей вегетативного тела и их последующей регенерации (восстановления до целого организма). Данный способ размножения широко распространен в природе. Вегетативным способом размножаются как водоросли, так и высшие растения.

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

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

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

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

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

Размножение надземными побегами.

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

Рис. Размножение смородины отводками

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

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

Рис. . Размножение черенками

Прививка (или трансплантация) – искусственное сращивание части (черенка, почки) одного растения с побегом другого. Черенок или почка с прилегающим к ней

участком коры и древесины (глазок), привитые на другое растение, называют привоем . Подвой – растение или его часть, на котором осуществлена прививка. Прививка позволяет использовать корневую систему подвоя для сохранения или размножения определенного сорта, замены сорта, получения новых сортов, ускорения плодоношения, получения морозоустойчивых растений, ремонта или омоложения старых взрослых деревьев.

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

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

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

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

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

Размножение подземными побегами.

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

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

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

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

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

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

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

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

Размножение листьями.

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

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

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

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

Половое размножение . Половое размножение связано с образованием растениями особого типа клеток – гамет. Растение, на котором происходит образование гамет, называют гаметофитом . Процесс формирования гамет называют гаметогенезом . Он происходит в особых органах – гаметангиях . У равноспоровых растений гаметофит обычно обоеполый: несет и женские, и мужские гаметангии. У разноспоровых растений из микроспор развивается гаметофит с мужскими гаметангиями, а из мегаспор – гаметофит с женскими гаметангиями. Гаметы растений образуются в митотически, мейоз происходит после образования зиготы (зиготическая редукция ) – многих водорослей, или при образовании спор (спорическая редукция ) – у диплоидных водорослей и высших растений. У животных мейоз происходит при образовании гамет (гаметическая редукция ).

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

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

Гаметы всегда гаплоидны. При слиянии мужской и женской гамет происходит образование диплоидной зиготы, из которой развивается новый организм. Процесс слияния гамет называют оплодотворением . Сущность полового процесса едина для всех живых организмов, а его формы разнообразны. Различают следующие типы полового процесса: хологамия, конъюгация, изогамия, гетерогамия и оогамия (рис. 39).

Хологамия . Хологамия – слияние гаплоидных одноклеточных, внешне неотличимых организмов друг с другом. Этот тип полового процесса характерен для некоторых одноклеточных водорослей. В данном случае сливаются не гаметы, а целые организмы, выступающие в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота обычно сразу же делится мейотически (зиготическая редукция ) и образуется 4 дочерних гаплоидных одноклеточных организма.

Конъюгация. Особой формой полового процесса является конъюгация, характерная для некоторых нитчатых водорослей. Отдельные гаплоидные клетки нитевидных талломов, расположенных близко друг от друга, начинают образовывать выросты. Они растут навстречу друг другу, соединяются, перегородки в месте стыка растворяются, и содержимое одной клетки (мужской) переходит в другую (женскую). В результате конъюгации образуется диплоидная зигота.

Изогамия. При изогамии гаметы морфологически сходны между собой, то есть одинаковы по форме и размерам, но физиологически они разнокачественны. Данный половой процесс характерен для многих водорослей и некоторых грибов. Изогамия происходит только в воде, для передвижения в которой гаметы снабжены жгутиками. Они очень похожи на зооспоры, но имеют меньшие размеры.

Гетерогамия. При гетерогамии происходит слияние подвижных половых клеток, сходных по форме, но различающихся размерами. Женская гамета в несколько раз больше мужской и менее подвижна. Гетерогамия характерна для тех же групп организмов, что и изогамия, и также происходит в воде.

Оогамия. Характерна для некоторых водорослей и всех высших растений. Женская гамета – яйцеклетка – крупная и неподвижная. У низших растений образуется в одноклеточных гаметангиях – оогониях , у высших растений (исключая покрытосеменные) – в многоклеточных архегониях . Мужская гамета (сперматозоид) мала и подвижна, образуется у грибов и водорослей в одноклеточных, а у высших растений (исключая покрытосеменные) – в многоклеточных гаметангиях – антеридиях . Сперматозоиды способны передвигаться только в воде. Поэтому наличие воды – обязательное условие для оплодотворения у всех растений, за исключением семенных. У большинства семенных растений мужские гаметы утратили жгутики и называются спермиями .

Ключевые термины и понятия

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

Основные вопросы для повторения

1. Размножение растений путем деления.

2. Размножение спорами.

3. Естественное вегетативное размножение.

4. Размножение фрагментацией и делением кустов.

5. Размножение надземными побегами (усами, отводками, стеблевыми черенками).

6. Основные способы и особенности размножения прививкой.

7. Основные способы размножения поземными побегами.

8. Основные способы размножения корнями.

9. Основные способы размножения растений листьями.

10. Размножение культурой ткани.

11. Преимущества полового размножения.

12. Характеристика основных типов половых процессов (хологамия, конъюгация, изогамия, гетерогамия, оогамия).

Какой признак позволяет распределить покрытосеменные растения по семействам? 1. число семядолей в семени 2. строение

3. жилкование листьев

4. тип корневой системы

К многослойной эпителиальной ткани относят эпителий...

1. наружного слоя кожи

2. стенок желудка

3. стенок кишечника

4. стенок дыхательных путей

Какие органы обеспечивают вегетативное размножение растений? Выберите 3 верных ответа

3. надземные побеги

1. Какие органы обеспечивают вегетативное размножение растений? Выберите

три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны.
1)семена
2)клубни
3)надземные побеги
4)цветки
5)плоды
6)корни

2. Установите соответствие между животным и типом его постэмбрионального

развития. Для этого к каждому элементу первого столбца подберите позицию
из второго столбца. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.
ЖИВОТНОЕ ТИП РАЗВИТИЯ ТИП РАЗВИТИ

2)непрямое

А)обыкновенный уж

Б)заяц-беляк
В)майский жук
Г)гебенчатый тритон
Д)бурый медведь

3, Расположите в правильном порядке процессы выделения из организма рыб

вредных растворённых в воде продуктов обмена, начиная с поступления
крови в почки. В ответе запишите соответствующую последовательность
цифр.
1)удаление мочи по мочеиспускательному каналу
2)стекание из почек мочи по мочеточникам
3)поступление мочи в мочевой пузырь
4)прохождение крови по кровеносным сосудам почек
5)фильтрация почками поступившей в неё жидкости и образование мочи

Какие органы обеспечивают вегетативное размножение растений? Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. 1) семена 2)

клубни 3) надземные побеги 4) цветки 5) плоды 6) корни Установите соответствие между животным и типом его постэмбрионального развития. Для этого к каждому элементу первого столбца подберите позицию из второго столбца. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов. ЖИВОТНОЕ ТИП РАЗВИТИЯ А) обыкновенный уж Б) заяц-беляк В) майский жук Г) гребенчатый тритон Д) бурый медведь 1) прямое 2) непрямое