Половое размножение

Половое размножение происходит в результате слияния двух гаплоидных половых клеток — гамет, которое приводит к образованию диплоидной клетки — зиготы. Процесс слияния гамет называется оплодотворением. Растительный организм, на котором образуются гаметы, называют гаметофитом. На гаметофите образуются органы полового размножения — гаметангии. (Их нельзя называть половыми органами!) Мужские гаметангии называются антеридиями в них образуются мужские гаметы — сперматозоиды. Женские гаметангии называются архегониями (у водорослей — оогониями); в них формируются женские гаметы — яйцеклетки. Процесс образования гамет в гаметангиях называют гаметогенезом. У водорослей гаметангии (как и спорангии) — одноклеточные.

Гаметофиты (половые поколения) бывают разными по полу. У всех семенных, высших разноспоровых растений и у ряда видов мхов они раздельнополые: на мужских образуются только антеридии, на женских — только архегонии. У всех остальных высших споровых гаметофиты обоеполые — на каждом образуются и антеридии, и архегонии. У разноспоровых растений из микроспор развиваются мужские гаметофиты, из мегаспор — женские.

После оплодотворении в ядре образовавшейся зиготы оказывается диплоидный набор хромосом, т.е. в ней объединяются гены, а следовательно, и наследственные свойства двух гамет, происходящих обычно от разных растений. Образование в зиготе нового, ранее не существовавшего набора хромосом (и набора генов) представляет собой генетическую основу внутривидовой изменчивости. Таким образом, при половом размножении возникают новые сочетания генов, что способствует изменчивости организмов и тем самым повышает их способность приспосабливаться к условиям окружающей среды. При половом размножении могут появляться организмы, сочетающие в себе ряд полезных признаков, полученных ими от отца и матери, что может значительно повысить их жизнеспособность и продуктивность. В агропроизводстве половое размножение растений играет особенно важную роль при создании новых высокоурожайных сортов и гибридов возделываемых растений.

Значение и сущность полового процесса едины для всех организмов. Однако формы полового процесса зависят от уровня развития организма, среды его обитания и ряда других факторов. По строению гамет выделяют следующие типы полового процесса.

Хологамия — простейший половой процесс, при котором сливаются два одноклеточных организма, внешне неотличимых друг от друга. Встречается у примитивных водорослей, клетки которых лишены клеточной стенки (например дуналиелла).

У большинства растений формируются специализированные клетки — гаметы. У гамет нет клеточной стенки, но могут иметься жгутики.

Изогамия встречается у водорослей (улотрикс). Обе гаметы равны по размеру и подвижны. Их слияние обусловлено физиологическими различиями.

Гетерогамия отличается подвижными гаметами разных размеров (водоросли).

Оогамия — наиболее распространенный тип полового процесса, встречающийся у многих водорослей и всех высших растений. Женская гамета (яйцеклетка) неподвижна, отличается значительно более крупными размерами, содержит запас питательных веществ. Мужская гамета (сперматозоид) подвижна и мала; отличается крупным ядром, небольшой цитоплазмой и наличием жгутиков.

У водорослей яйцеклетка образуется в одноклеточном оогонии, сперматозоиды — в одноклеточном антеридии. Созревшие сперматозоиды покидают вскрывшийся антеридий и плавают в воде. Оплодотворение происходит либо в воде, либо в оогониях.

У живущих на суше высших растений оогамия имеет свои особенности, связанные с необходимостью дополнительной зашиты гамет в условиях наземного существования. Яйцеклетка у высших растений образуется в многоклеточном колбовидном архегонии. Его стенка представлена однослойной эпидермой. Яйцеклетка находится в нижней расширенной части архегония — брюшке. Верхняя узкая его часть называется шейкой, в ней находится вертикальный ряд шейковых канальцевых клеток. В месте перехода шейки в брюшко располагается брюшная канальцевая клетка.

Мужской гаметангий — антеридий у высших растений тоже многоклеточный. Под однослойной эпидермой у него находится спермагенная ткань, из клеток которой образуются сперматозоиды. После расслизнения стенки антеридия созревшие сперматозоиды должны попасть в воду, которая необходима для осуществления полового процесса у высших споровых растений.

При созревании яйцеклетки шейковые и брюшная канальцевая клетки архегония расслизняются, и по образовавшейся слизи сперматозоиды могут проникнуть к яйцеклетке. У некоторых растений архе- гонии способны выделять специальные вещества, привлекающие сперматозоиды и направляющие их к яйцеклетке (имеет место хемотаксис).

Так как сперматозоиды подвижны только в воде, наличие капельножидкой воды — непременное условие прохождения полового процесса у всех растений, кроме семенных. У семенных растений (за исключением саговников и гинкго), приспособившихся к жизни на суше, сперматозоиды утратили жгутики и стали неподвижными. Неподвижные мужские гаметы называют спермиями.

Оогамию считают наиболее эволюционно продвинутым половым процессом. Ее биологическое значение заключается в следующем. Крупная неподвижная яйцеклетка, находящаяся внутри архегония, обеспечивает запас питания и защиту для дальнейшего развития зиготы, что важно в условиях наземной жизни. Уменьшение размеров сперматозоидов делает их способными передвигаться в тончайшем слое воды, образующемся при выпадении дождя или росы. Увеличение их числа повышает вероятность осуществления полового процесса.

Еще один своеобразный тип полового процесса — конъюгацию — можно наблюдать у некоторых водорослей. При этом типе полового процесса сливаются не гаметы, а вегетативные (соматические) клетки двух особей.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >