Преимущества полового размножения растений

Обновлено: 10.01.2025

Даже беглый обзор способов размножения разных групп организмов показывает, что в процессе эволюции бесполое размножение уступает место половому. Действительно, бесполое размножение — это обязательный атрибут всех одноклеточных организмов, грибов, водорослей и споровых растений, а также самых примитивных многоклеточных животных. Семенные расте­ния уже теряют способность к размножению спорами, а мно­гие из них даже не способны к вегетативному размножению. Высокоорганизованные животные вообще воспроизводятся только половым путём. С чем же связаны преимущества поло­вого размножения? Почему самые совершенные организмы предпочли размножаться с помощью гамет, а не частями тела или спорами?

В отличие от бесполого размножения, которое, по сути, пред­ставляет собой процесс копирования исходного материнского организма в ряду поколений, при половом способе воспроизводства каждая особь является уникальной. Это связано с тем, что в процессе образования гаплоидных клеток (спор у растений или гамет у животных) происходит рекомбинация генетическо­го материала родительской особи.

Живые организмы отличаются от неживых способностью размножаться. Суть процесса не только в том, чтобы особей стало больше. Не менее важна передача наследственной информации от родителей к детям. Цель-минимум воспроизводства особей — гарантия того, что вид не исчезнет с лица планеты, цель-максимум — экспансия в новые места обитания. А самое главное, конечно, — это шлифовка, отбор признаков в ряду поколений, выживание особей с полезными признаками и отсев менее приспособленных экземпляров.

Стратегии

Живые организмы используют две стратегии — половое размножение и бесполое.

В бесполом способе, понятно из названия, участвует только одна родительская особь. Ее потомство имеет точно такой же набор генов.

Размножаться без участия полового партнера способны лишь низшие организмы, как среди животных, так и растений.

В процессе эволюции природа выработала много способов на основе бесполого размножения:

1. Деление клетки пополам и на несколько частей (бактерии, одноклеточные водоросли, простейшие)
2. Спорами — микроскопическими клетками (зеленые растения, грибы, простейшие)
3. Почкование — зарождение почки дочернего организма на теле родителя с последующим отделением (кишечнополостные, дрожжевые грибы)
4. Фрагментация — родительская особь разделяется на несколько фрагментов, становящихся дочерними организмами (нитчатые водоросли, черви)
5. Вегетативное размножение — развитие дочерних особей из предназначенных для этого частей растения (клубней, столонов, корневищ, луковиц).

Половым способом размножаются высшие организмы — зеленые растения, животные. Такое размножение подразумевает обязательное участие мужского и женского организмов, слияние их гамет (половых клеток с одинарным набором хромосом) и перекомбинацию генов родителей в организме потомков. Половые клетки — гаметы — получаются в результате мейоза — деления соматических клеток, уменьшающего (редуцирующего) набор хромосом вдвое.

Слияние мужской и женской половых клеток составляет суть процесса оплодотворения. Как итог образуется зигота с двойным набором хромосом. То есть восстанавливается диплоидный набор, как в любых соматических клетках.

Животные (например, рыбы), которым характерно внешнее оплодотворение, производят огромное количество половых клеток (чтобы компенсировать их гибель).

Внутреннее (внутри материнской особи) оплодотворение характерно для более высокоразвитых организмов. Женский организм дает защиту гаметам, а затем зиготе. В этом случае вырабатывается относительное небольшое количество половых клеток.

Высшие растения эволюционно выработали совершенно особенный механизм двойного оплодотворения. Мужские половые клетки у растений, относящихся к покрытосеменным, называются спермиями. Они почти неподвижны, в отличие от сперматозоидов — мужских гамет, вырабатываемых животными. Развиваются в пыльцевых зернах, каждое из которых содержит два спермия и одну вегетативную клетку.

Когда пыльца прилипает к пестику, эти три клетки ведут себя по-разному. Вегетативная — превращается в пыльцевую трубку, и два спермия проходят по ней внутрь завязи цветка. Трубка на конце раскрывается — две гаметы оказываются в зародышевом мешке. Один спермий объединяется с яйцеклеткой — получается зародыш растения (зигота). Второй спермий направляется к центральным клеткам мешка и сливается с их двумя ядрами.

Формируется эндосперм — клетка с тройным набором хромосом. Развивающийся эндосперм представляет собой среду, из которой зародыш получает питательные вещества (наподобие плаценты у млекопитающих).

Преимущества полового размножения

Самая сильная сторона состоит в том, что диплоидный дочерний организм развивается от слияния гамет с половинным набором наследственного материала. Эта половина хромосом попадает в образующуюся гамету случайным образом при редуцирующем делении — мейозе.

Как следствие, дочерняя особь содержит признаки обоих родителей, переданные по наследству случайным образом. Это всегда новые, неповторимые комбинации, а значит, поставляется много генетического материала для действия естественного отбора.

• Популяция живых организмов способна быстро изменять свои признаки, а значит, эволюционировать.
• Ускоряется образование новых видов.
• Разнообразие комбинаций признаков облегчает выработку приспособленности, если условия среды вдруг изменяются.

Генотипы дочерних особей могут подвергаться изменениям только случайно, в результате спонтанных мутаций. Изменчивость таких организмов невысока. Следовательно, образование новых видов происходит медленно.

Однако бактерии и вирусы (принадлежат к организмам, размножающимся бесполым путем) обошли это ограничение. Изменчивость их ДНК чрезвычайно высока благодаря постоянным мутациям. В результате эти организмы быстро приспосабливаются к новым антибиотикам, вырабатывая к ним устойчивость.

Минусы полового размножения

Эта стратегия имеет несколько существенных минусов:

• Требуется выработка специализированных половых клеток — мужских и женских гамет. Это энергозатратный процесс. К тому же половые клетки, особенно мужские, обычно синтезируются с огромным запасом. Ведь при внешнем осеменении, например, у рыб, основная масса сперматозоидов погибает.
• Особи должны найти партнера противоположного пола для спаривания. Если взять кого-то из высших животных, к примеру, тигра (живут поодиночке, на довольно большой личной территории), понятно, что поиск полового партнера потребует больших затрат энергии и времени. Что касается высших растений, то в силу их неподвижности они иногда вовсе не находят полового партнера и довольствуются бесполым размножением.
• Присутствует забота о развитии потомства. Это строительство убежищ (гнезд, нор, логовищ), насиживание, выкармливание, наконец, воспитание детенышей. Все эти виды заботы забирают время и энергию.
• Низкая скорость такого размножения.
• Малое, по сравнению с бесполым размножением, число потомков.
• Заселение новых ареалов происходит намного медленнее, чем при бесполом размножении.

Выводы

Неправильно думать, что увеличение численности особей половым путем лучше, чем бесполым.

Это две разные стратегии выживания. Бесполый способ дает большое число потомков за короткий срок. Это позволяет быстро осуществить экспансию вида, то есть расселение по новым местам обитания или экологическим нишам.

Однако при захвате новых территорий повышается вероятность того, что окружающие условия будут сильно отличаться от исходных. Тогда особи, размножающиеся бесполым путем, скорее всего, погибнут (ведь такие виды неспособны к быстрой изменчивости).

А вот популяции с половым типом размножения быстро наработают новые генетические комбинации и какие-то из них обязательно окажутся полезными в новых условиях. Так действует естественный отбор.

Существует немало видов, которые сочетают две стратегии размножения. В привычных условиях они увеличивают численность бесполым путем, в менее благоприятной среде — размножаются половым способом.

Все стратегии направлены на обеспечение выживаемости и приспособленности живых организмов к внешней среде.

1. У них нет риска нажраться в слюни и опозориться
2. У растений нет понятий "бревно" или "скорострел"
3. Никто никому не обязан перезванивать
4. Растению пофиг с кем, когда, куда и где. У них отсутствуют комплексы
5. Растение не будет убиваться, когда обнаружит, что у него будет потомство

Преимущество полового размножения в переносе генетической информации между особями, что делает их более приспособленными по сравнению с вегетативным размножением, где плод является точной копией материнского организма.

Преемственность жизни и поддержание численности популяций — два важных процесса, которые осуществляются путём воспроизведения себе подобных. Представители флоры могут продлевать свой род различными методами: при помощи спор, вегетации, полового размножения. У растений, как и у животных, есть особые клетки и органы, выполняющие репродуктивную функцию.

Способы размножения

Растения размножаются как бесполым, так и половым способом. К первому типу репродукции относятся спорообразование и вегетативный метод воспроизведения. Спорой называют специализированную клетку растения, которая в процессе жизнедеятельности отделяется от материнского организма. Попадая в благоприятную среду, она даёт жизнь новому растению. Этот способ размножения характерен для самых древних представителей флоры:

• папоротников;
• хвощей;
• плаунов;
• мхов.

Вегетативное размножение происходит при помощи стеблей, листьев, луковиц, побегов или корней растения.

Такой способ воспроизведения характерен почти для всех представителей флоры, имеющих сформированные органы.

В процессе эволюции произошла закономерная смена бесполого размножения на половое. Способ характеризуется слиянием двух половых клеток растений, называемых гаметами. Каждая родительская клетка несёт собственный генетический материал. Это значит, что в первом поколении будут проявляться абсолютно новые наследственные признаки, которые позволят лучше приспособиться к окружающей среде. В этом и заключается основное преимущество полового размножения.

Организм, на котором происходит формирование специализированных клеток, называется гаметофитом, а сам процесс — гаметогенезом. Органы полового размножения у растений называются так же, как и структуры, формирующие репродуктивные клетки, — архегонии и антеридии. Подвижные мужские гаметы называют сперматозоидами, неподвижные — спермиями.

Женской гаметой является яйцеклетка, которая отличается крупным размером и высоким содержанием питательных веществ. После слияния мужских и женских половых клеток образуется зигота. Зародыш имеет диплоидный набор хромосом, полученных от родителей.

Особенности процесса у разных видов

Важно понимать, что половое размножение растений кардинально отличается от аналогичного процесса у животных. Например, представители флоры могут не делиться на мужские и женские, а быть обоеполыми. Для споровых растений и водорослей характерно чередование полового и бесполого способа размножения. Особенности процесса репродукции зависят от принадлежности к конкретной группе и виду.

Водоросли и мхи

У водорослей и споровых растений половой способ размножения чередуется с бесполым. Как правило, гаметогенез активизируется при наступлении неблагоприятных условий внешней среды. Например, распространённая водоросль хламидомонада, обитающая в лужах, на коре деревьев и влажных поверхностях, использует этот способ воспроизводства осенью.

В этот период заканчивается формирование гамет, оболочка хламидомонады рвётся, и содержимое клетки вырывается наружу. Гаметы сливаются друг с другом, в результате чего образуется зигота с плотной оболочкой. В таком виде она переживает неблагоприятные условия. С наступлением тепла содержимое зиготы делится, затем формируется новый организм.

У многоклеточных водорослей спирогир процесс полового размножения протекает немного сложнее. Он характеризуется наличием нескольких этапов:

1. Две соседние нити спирогир обволакиваются слизью.
2. На клетках водорослей, находящихся друг напротив друга, формируются выросты в виде мостиков.
3. Мембрана на концах выростов исчезает, и гаметы выходят наружу.
4. Половые клетки сливаются, образуя зиготу с плотной оболочкой.

Для мхов, как и для других споровых растений, характерно чередование способов репродукции, но преобладает гаметогенез. Летом на верхушках кукушкиного льна можно заметить удлинённые мешочки красного цвета. Так выглядят мужские половые органы. Женские растения не имеют какой-либо яркой окраски и выглядят как колбочки.

Мхи растут очень густо, поэтому разнополые растения находятся близко. Благодаря дождю или росе сперматозоиды попадают на женские гаметы. Без воды оплодотворение осуществиться не может. Из сформированной зиготы формируется коробочка со спорами на высокой ножке.

Голосеменные растения

К группе голосемянных можно отнести сосну, пихту, лиственницу, можжевельник. В процессе размножения участвуют семена этих растений. С наступлением весны на дереве сосны образуются шишки. Мужские шишки, расположенные у основания побега, имеют зелёный цвет. В них формируются по два мешочка с пыльцой. Женские шишки имеют красноватый оттенок и находятся на кончиках веток. В них созревают 2 семязачатка с яйцеклетками.

После полного созревания пыльца высыпается наружу и разносится ветром. При ее попадании на женский орган сосны происходит опыление. Шишка закрывается и запечатывается смолой, внутри начинает прорастать трубка со спермиями. Весь процесс занимает не менее одного года.

В образовании зиготы или семени принимает участие только одна мужская половая клетка, вторая обязательно погибает.

Созревание семени занимает около полутора лет. По истечении этого срока шишка раскрывается, а ее содержимое вылетает наружу. Благодаря специальным крылышкам семена сосны разносятся на дальние расстояния. Этим и объясняется широкое распространение хвойных растений.

Цветковый тип

Главный признак группы покрытосеменных — наличие цветка. Мужским половым органом является тычинка, а женским — пестик. Процесс размножения всех представителей семенной группы состоит из двух стадий: опыления и оплодотворения.

В пыльцевых зёрнах происходит развитие мужских гамет, а яйцеклетки созревают в зародышевом мешке. Половое размножение происходит в несколько этапов:

1. Благодаря насекомым и ветру пыльца попадает на рыльце пестика.
2. Пыльцевое зерно прорастает в направлении завязи, образуя трубку.
3. Один из спермиев сливается с женской гаметой, второй — с центральной клеткой.

Таким образом, главной особенностью размножения цветковых организмов является двойное оплодотворение.

Из зиготы формируется зародыш, а центральная клетка преобразуется в эндосперм, осуществляющий питательную функцию. Со временем покровы семязачатка превращаются в кожуру, а часть завязи формирует стенки плода. Знание способов и особенностей размножения позволяет развивать сельское хозяйство, создавая новые виды жизнеспособных растений.

Читайте также:

  
• Уход за садовым инвентарем
  
• Скребок для уборки снега с теплицы
  
• Любое растение или садовая скульптура необычная форма которых поражает
  
• Описание петуха для детей в детском саду
  
• Эустома блю рим описание