что представляет собой гаметофит папоротникообразных какова его роль в жизненном
Характеристика гаметофита и спорофита: определения и особенности
Характеристика гаметофита и спорофита
Определение гаметофита и спорофита
Что такое гаметофит?
Гаметофит — это гаплоидная фаза жизненного цикла высших растений и водорослей, которая берет свое начало из спор и производит, в результате, половые клетки или гаметы.
Что такое спорофит?
Спорофит — это диплоидная фаза жизненного цикла растений и водорослей, результатом которой является производство спор.
В жизненном цикле растений наблюдается последовательное чередование спорофита и гаметофита. Гаметофиту отводится роль реализации полового размножения, а спорофиту — обеспечение бесполого типа воспроизведения организма.
У водорослей спорофит возникает из зиготы — внутри него формируются споры. Зигота образуется на половой гаплоидной фазе из женской гаметы — яйцеклетки. Важно, чтобы яйцеклетку оплодотворила мужская половая клетка.
Гаметофит — это гаплоидная фаза в жизненном цикле растительного организма. Он получает развитие из спор и формирует женские и мужские половые клетки. В результате слияния гамет формируется зигота — она дает гаплоидное поколение.
Формирование мужских гамет осуществляется из гаметангий или антеридий. У споровых и семенных растений гаметы имеют разные названия: в первом случае — сперматозоиды, во втором — спермиями.
Сперматозоиды подвижны — эта подвижность достигается за счет жгутиков. Женские гаметы, для сравнения — это неподвижная яйцеклетка: их образование происходит внутри женских гаметангиев.
Архегонии являются женскими гаметангиями растений.
Оплодотворение яйцеклетки наземной растительности осуществляется внутри архегония. Затем происходит спорообразование, и жизненный цикл проходит собственное чередование.
Наиболее заметно чередование поколений у споровых растений. Наблюдается раздельное нахождение гаметофита и спорофита у таких групп растений как:
У этих групп растений преимущество получило гаплоидное поколение. Жизненный цикл папоротников — хороший пример чередования поколений. Гаметофит у них представлен в виде маленького и недолговечного ростка, на котором вырастает спорофит.
У мхов фазы не разделяются — в этом случае коробочка со спорами формируется на гаметофите. Что касается цветковых растений, то мужские гаметы здесь формируются внутри тычинок, которые осуществляют перенос мужских половых клеток на пестики.
Гаметофит голосеменных имеет особенность. У голосеменных растений семена находятся в открытом виде в шишках, при этом процесс оплодотворения практически не отличается от процесса, происходящего у покрытосеменных. Развитие семени голосеменных происходит из семязачатка (он открыт на семенной чешуе), а у покрытосеменных семя находится внутри плода (мужской гаметофит покрытосеменных).
Выделяют несколько этапов в жизненном цикле растительных организмов:
Особенности гаметофита и спорофита
Остановимся подробнее на том, что такое спорофит и гаметофит.
Гаметофит и спорофит растений отличаются как минимум по двум критериям: размеру и этапу оформления.
Также, к примеру, гаметофит относится к гаплоидам и характеризуется наличием одинарного набора хромосом. Спорофит же относится к диплоидам и обладает двойным набором хромосом.
Гаметофит обеспечивает половое размножение, а спорофит — бесполое.
С началом в гаметофите мейоза происходит запуск процесса образования гамет — эти гаметы отличаются высокой активностью.
У большинства растений в жизненном цикле преобладает спорофит. Это связано с определенными преимуществами, которые он обеспечивает. Если среда водная, то у гамет есть возможность передвигаться. А вот в наземно-воздушной среде у растений нет возможностей для перемещения собственных спор. Диплоидные растения легче сохраняют рецессивные признаки в сложных условиях на поверхности земли. Эти признаки в дальнейшем могут обеспечить выживание.
У разных групп растений соотношение спорофита и гаметофита разное. К примеру, для высших растений (за исключением мхов) характерно преобладание гаплоидности. Этому есть объяснение: в природе наличие семени важно для дальнейшей жизни. Гаметофит отвечает за реализацию непосредственного оплодотворения. Споры же нужны для распространения и произрастания вида на планете.
Только диплоидные организмы способны справляться с резкой сменой условий обитания. По этой причине диплоидное поколение преобладает у наземных растений, а у подводных растений чаще встречается гаметофит или гаплоидная часть.
К примеру, для одноклеточных водорослей (хламидомонад) характерно преобладание гаплоидности на протяжении всего периода жизни.
Отличия гаметофита от спорофита заключаются в:
Для зиготы и спорофита характерны диплоидные свойства, а вот споры и гаметофит связаны с гаплоидностью.
Спорофит мхов (прорастание споры) начинается с «зеленой нити», затем предросток дает начало гаметофиту. Споры семенных растений прорастают непосредственно внутри спорофита. Макроспора прорастает в женский гаметофит — в нем происходит образование яйцеклетки. Мужской гаметофит прорастает в пыльцевое зерно — в нем образуются спермии.
В изучении особенностей спорофита и гаметофита важны следующие моменты:
Разделение спорофита и гаметофита — важный этап эволюционного процесса растений, который обусловил их высокий уровень приспособленности к окружающей среде.
Что представляет собой гаметофит папоротникообразных какова его роль в жизненном
Задания с развернутым ответом
Линия вопросов 25
Вопросы ориентированы на обобщение и применение знаний о человеке и многообразии организмов
(Приведены типовые задания под редакцией В.С. Рохлова)
Анатомия
1. Какая кровь содержится в правой половине сердца человека? По каким сосудам она туда поступает и по каким она покидает сердце? Частями каких кругов кровообращения являются правое предсердие и правый желудочек?
1) В правой половине сердца человека содержится венозная кровь.
3) В правом предсердии заканчивается большой круг кровообращения, а в правом желудочке начинается малый.
2. Какие функции в организме человека выполняет печень?
1) Вырабатывает желчь, участвующую в пищеварении.
2) Обеззараживает ядовитые вещества, которые образуются в организме или поступают с пищей – барьерная роль.
3) Обменная – в клетках печени синтезируется и запасается гликоген, аммиак превращается в мочевину.
4) Является местом разрушения эритроцитов.
5) Обеспечивает синтез веществ, участвующих в свертывании крови (гепарин и протромбин).
3. Какие три основные структуры кожи человека выделяют? Какие функции они выполняют?
1) Эпидермис, дерма и подкожная жировая клетчатка.
2) Эпидермис выполняет защитную функцию, обеспечивает образование пигмента.
3) Дерма обеспечивает восприятие раздражений (чувствительность кожи), участвует в терморегуляции, так как в ней содержатся кровеносные сосуды, потовые железы и мышцы, регулирующие движение волоса.
4) Подкожная жировая клетчатка накапливает жир, участвуя в запасании питательных веществ, терморегуляции и амортизации при падении и ушибах.
4. Назовите кости, составляющие плечевой пояс человека. Каково значение этого отдела скелета?
1) Ключица и лопатки.
2) Плечевой пояс создает опору свободной верхней конечности, соединяет ее с туловищем.
3) Плечевой пояс обеспечивает прикрепление мышц и подвижность свободной верхней конечности.
5. Назовите отделы анализатора. Укажите, чем они образованы и какие функции выполняют в организме человека.
1) Периферический отдел, образован рецепторами органов чувств, под действием раздражителя в нем формируются нервные импульсы.
2) Проводниковый отдел, образован чувствительными нервами, передает нервные импульс в центральную нервную систему (зону коры больших полушарий).
3) Центральный отдел, образован чувствительными зонам коры больших полушарий, в нем происходи анализ информации и формирование ощущений.
6. Что лежит в основе изменения кровяного давления человека в спокойном состоянии и во время работы? Какие отделы нервной системы это обеспечивают?
1) В спокойном состоянии расслабляются гладкие мышцы сосудов и увеличивается их просвет, давление понижается.
2) Во время работы сокращаются гладкие мышцы сосудов, сужается их просвет, давление повышается.
3) В изменении кровяного давления участвуют симпатический (повышает) и парасимпатический (понижает) отделы вегетативной нервной системы.
7. Что представляют собой медицинские препараты – вакцина и лечебная сыворотка? С какой целью каждый из этих препаратов вводят человеку? Ответ поясните.
1) Вакцина – препарат, содержащий ослабленные или мертвые микроорганизмы.
2) Сыворотка – препарат, содержащий готовые антитела.
3) Вакцину вводят в целях профилактики заболевания для формирования искусственного активного иммунитета.
4) Сыворотку вводят для борьбы с возбудителем заболевания и формирования искусственного пассивного иммунитета.
8. Перечислите оболочки глазного яблока у человека и какие функции они выполняют.
1) Белочная оболочка (склера) – защита внутренних структур; ее прозрачная часть – роговица – защита и светопреломление (оптическая функция).
2) Сосудистая оболочка – кровоснабжение глаза (пигментный слой – поглощение света); ее часть – радужка – регуляция светового потока.
3) Сетчатка – восприятие света (или цвета) и преобразование в нервные импульсы (рецепторная функция).
9. Согласованная работа всех систем органов человека обеспечивается благодаря нервной и гуморальной регуляции. Чем отличается гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности человека от нервной? Приведите четыре отличия.
1) Гуморальная регуляция осуществляется с помощью химических веществ (гормонов и других веществ), а нервная – с помощью нервных импульсов.
2) При гуморальной регуляции химические вещества транспортируются жидкостями внутренней среды (с кровью), а нервные импульсы передаются по нервным волокнам к определенным органам и тканям.
3) При гуморальной регуляции химические вещества поступают ко всем органам и тканям, а нервные импульсы передаются к определенному органу.
4) При гуморальной регуляции ответная реакция наступает медленнее и продолжается длительное время по сравнению с нервной регуляцией.
Ботаника
1. Что представляет собой образования на корнях бобового растения? Какой тип взаимоотношений организмов устанавливается в этих образованиях? Объясните значение этих взаимоотношений для обоих организмов.
1) Образования на корнях бобового растения – это клубеньки, содержащие клубеньковые бактерии.
2) Тип взаимовыгодных отношений – симбиоз бактерий (азотфиксирующих бактерий) и бобового растения.
3) клубеньковые бактерии питаются органическими веществами растений (растения обеспечивают бактерии органическими веществами).
4) клубеньковые бактерии фиксируют атмосферный азот и обеспечивают соединениями азота бобовые растения.
2. Чем отличается по строению семя сосны от споры папоротника? Укажите не менее трех отличий.
2) Семя имеет зародыш, у споры от отсутствует.
3) Семя имеет запас питательных веществ, у споры их нет.
3. Каковы особенности морфологии побегов растения гороха?
1) У гороха ползучий стебель, для того, чтобы расти вверх, гороху необходима опора.
2) При этом у гороха сложный перистый лист.
3) Один из листочков сложного листа у гороха видоизменен в усики, которыми горох цепляется за опору.
4. В чем отличие клубней и клубеньков у цветковых растений? Какова их функция?
1) Клубни – это видоизмененные подземные побеги.
2) Клубни нужны для запасания питательных веществ (крахмала) и для вегетативного размножения.
3) клубеньки – это видоизменения корней, в которых поселяются азотфиксирующие бактерии.
4) клубеньки позволяют растениям расти на бедных почвах из-за дополнительного источника азота.
5. Что представляет собой гаметофит папоротникообразных? Какова его роль в жизненном цикле?
1) Гаметофит папоротника представляет собой (гаплоидную) зеленую пластинку, лежащую в лесной подстилке (называемую заростком).
2) Заросток нужен для полового размножения.
3) На заростке образуются половые клетки – сперматозоиды в антеридиях и яйцеклетки в архегониях, и происходит оплодотворение.
Зоология
1. Известно, что медоносная пчела принадлежит к общественным насекомым. Как распределяются обязанности между особями «пчелиной семьи»?
1) Матка – плодовитая самка, обеспечивает воспроизведение семьи.
2) трутни участвуют в размножении, оплодотворяя самок.
3) Рабочие пчелы – бесплодные самки, осуществляют кормление матки и личинок, ухаживание, сбор пищи, чистку и охрану жилища.
2. Коралловые полипы ведут прикрепленный образ жизни на морском дне. Какие особенности строения обеспечивают их питание при таком образе жизни? Как происходит пищеварение?
1) Это колониальные организмы, их многочисленные околоротовые щупальца позволяют ловить добычу одновременно с разных сторон (благодаря лучевой симметрии).
2) стрекательные клетки парализуют добычу;
3) они имеют общую кишечную полость, где осуществляется внутриполостное и внутриклеточное пищеварение.
3. Какие части имеют зубы у млекопитающих? Укажите виды зубов и их функции.
1) Коронка, шейка, корень зуба.
2) Зубы млекопитающих дифференцированы на резцы, клыки, коренные.
3) Резцы необходимы для откусывания кусков от пищи, клыки – для раздирания, а коренные – для перетирания и пережевывания пищи.
4. У многих паукообразных есть железы, полужидкие выделения которых превращаются на воздухе в паутинные нити. Какое значение в их жизни имеет использование паутины? Приведите не менее трех значений.
1) Из паутины пауки плетут ловчие сети, которыми они улавливают свою добычу.
2) самки пауков оплетают паутиной отложенные яйца, предохраняя их от внешних неблагоприятных условий.
3) длинные паутинные нити используют молодые пауки для перемещения ветром, что способствует их расселению.
5. Насекомые – самый распространенный и многочисленный класс животных. Какие особенности их строения и жизнедеятельности способствовали процветанию этих животных в природе? Укажите не менее трех особенностей.
1) Разнообразие ротовых аппаратов обеспечило использование разных видов пищи.
2) Развитие крыльев способствовало широкому распространению.
3) Высокая плодовитость и развитие с неполным и полным превращениями способствовали расселению в разных экологических нишах.
6. Какова роль перьевого покрова в жизни птиц? Приведите не менее трех значений.
1) Обеспечивает обтекаемость тела, уменьшающую сопротивление воздуха при полете.
2) Осуществляет теплоизоляцию (и гидроизоляцию у водоплавающих) тела.
3) Образует необходимые в полете несущие плоскости (крылья, хвост).
4) При половом диморфизме служит для привлечения самцом самок и обеспечивает сохранность тепла при насиживании кладки (пуховые перья).
7. Большинство плоских червей – внутренние паразиты других животных. Какие особенности строения и жизнедеятельности позволяют им вести этот образ жизни?
1) Покровы, защищающие от переваривания в теле хозяина.
2) Органы прикрепления, позволяющие закрепиться в органах хозяина.
3) Высокая плодовитость, развитие со сменой хозяев и сред обитания.
4) Редукция не повышающих приспособленность систем органов (пищеварительной).
8. Чем отличается размножение плацентарных млекопитающих от пресмыкающихся?
1) Млекопитающие рождают живых детенышей, а большинство пресмыкающихся откладывают яйца.
2) Зародыш млекопитающего развивается в матке с образованием плаценты, а у пресмыкающегося – в яйце.
3) Млекопитающие, в отличие от пресмыкающихся, выкармливают детенышей молоком и длительно заботятся о потомстве.
9. Класс Млекопитающие – процветающая группа позвоночных животных. Объясните, какие ароморфозы позволили им достичь биологического прогресса. Ответ поясните.
1) Четырехкамерное сердце и полное разделение артериальной и венозной крови.
2) Наличие волосяного покрова.
3) Высокая и постоянная температура тела, механизмы терморегуляции.
4) Живорождение и выкармливание потомства молоком.
5) Высокий уровень организации центральной нервной системы, сложные формы поведения.
10. Какие характерные для типа Хордовые структуры и системы органов имеет ланцетник? Какие функции они выполняют?
1) Хорда – выполняет опорную функцию.
2) Нервная система трубчатого типа – участвует в нервной регуляции всех функций организма и взаимосвязи с окружающей средой.
4) Замкнутая кровеносная система – переносит кислород и питательные вещества по организму.
11. Почему для размножения и развития земноводных необходима водная среда? Приведите не менее трех причин.
1) Откладываемая икра не имеет плотной оболочки, защищающей ее от иссушения.
2) Наружное оплодотворение икры может происходить только в водной среде, в которой могут передвигаться сперматозоиды.
3) Развитие личинки возможно только в воде, так как у личинки жаберное дыхание.
Общая биология
1. Биологическое окисление органических веществ в организмах животных, растений, грибов сходно по химическому процессу со сжиганием обычного топлива, которое использует человек. Какие общие с горением продукты образуются в результате этих процессов? Сравните энергетику процессов биологического окисления и горения. В чем их отличие?
1) В результате окисления молекулярным кислородом органических веществ в клетке, как и при горении, образуются углекислый газ и вода.
2) При горении вся энергия выделяется в виде тепла или лучистой энергии (свет), а при биологическом окислении часть энергии запасается в молекулах АТФ.
3) Биологическое окисление происходит ступенчато в разных структурах организма и клетки при участии ферментов.
Грибы
Гаметофит
Гаметофит — гаплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле растений и водорослей, развивающаяся из спор и производящая половые клетки, или гаметы.
Развивается из гаплоидных спор. На гаметофите в специальных органах гаметангиях развиваются половые клетки, или гаметы. Гаметангии, производящие мужские гаметы, называются антеридии, а гаметангии, производящие женские гаметы — архегонии. Оплодотворение женских гамет (яйцеклеток)у наземных растений, как правило, происходит в архегонии, после чего из оплодотворенной яйцеклетки, или зиготы развивается диплоидный спорофит, который первое время зависит от гаметофита. У большинства многоклеточных водорослей оплодотворение происходит в воде (изогамия, гетерогами и оогамия) и образовавшийся в результате оплодотворения спорофит не зависит от гаметофита. В разных группах высших растений и водорослей гаметофит развит в различной степени. У одних он существует непродолжительное время (папоротники), у других преобладает в течение всей жизни (мхи).
Разнообразие гаметофитов водорослей
Разнообразие гаметофитов высших растений
У высших растений всегда наблюдается правильное чередование двух многоклеточных поколений — спорофита и гаметофита. У цветковых растений мужские гаметофиты столь малы, что помещаются внутри оболочки пыльцевого зерна) и состоят всего лишь из нескольких клеток. Женский гаметофит цветковых (зародышевый мешок) помещается внутри семяпочки и состоит из 7 клеток (или содержит 7 ядер). У папоротников, хвощей и плаунов гаметофит представляет собой небольшое, но самостоятельное растение, иногда называемое заростком. Заростки папоротников и хвощей фотосинтезирующие, однолетние. Заростки плаунов живут под землей, развиваются в течение многих лет и питаются за счет симбиоза с грибами. У мхов гаметофит при своих небольших размерах явно доминирует над спорофитом. Гаметы у высших растений всегда образуются в результате митоза (что принципиально отличает их от гамет животных), поскольку тело гаметофита также построено из гаплоидных клеток. Поэтому фазу гаметофита ещё называют гаметофазой, или гаплофазой. Следует отметить, что на одном гаметофите одновременно могут развиваться как мужские половые органы, так и женские. Такой гаметофит называют однодомным (обоеполым). В других случаях гаметофиты растений, относящихся к одному и тому же виду, формируют либо только мужские органы, либо только женские. Такие гаметофиты называют двудомными (раздельнополыми — мужскими и женскими). Раздельнополые гаметофиты свойственны всем семенным растениям, у которых мужские гаметофиты развиваются из микроспор, образующихся в пыльниках, а женские — из мегаспор, образующихся в семяпочках.
Гаметофит как половое поколение растения: определение, особенности и основные типы
Гаметофит как половое поколение растения
Определение гаметофита
Гаметофит является гаплоидной многоклеточной фазой внутри жизненного цикла высших растений и водорослей.
Фаза получает свое развитие из спор и отвечает за производство половых клеток — гамет. Ближе к середине 19 века впервые стали говорить о чередовании гаметофита и спорофита. Вильгельм Гофмейстер стал автором этой теории.
Развитие гаметофита происходит из гаплоидной споры. Он имеет специализированные органы — гаметангии.
Гаметангии встречаются 2 типов:
Несмотря на различия форм и размеров, антеридии и архегонии отвечают за выполнение одной функции: функции образования половых клеток, дающих при слиянии обновленный хромосомный набор. Такой тип размножения появился как прогрессивная черта в ходе эволюции растительного мира.
Гаметы оплодотворяются внутри архегония. Далее происходит формирование спорофита с двойным набором хромосом. В первое время существования такой спорофит имел зависимость от гаметофита. Можно говорить о примитивности такого типа образования половых клеток в ходе эволюции.
Почти все многоклеточные водоросли характеризуются типом оплодотворения, сильно зависящим от воды.
Для водорослей свойственны:
Образованный в результате такого оплодотворения спорофит не зависит от гаметофита и имеет самостоятельное развитие.
Особенности гаметофитов и основные их типы
При сравнении высших растений можно обнаружить, что для различных групп высших растений и водорослей характерны различные степени развития гаметофита. Для некоторых растений вообще свойственен короткий период существования гаметофита. К примеру, если речь идет о гаметофите папоротников. А вот у мхов гаметофит развивается на протяжении всей жизни.
Выделяют следующие типы гаметофитов водорослей:
Также есть и другие типы гаметофитов, однако для всех из них характерна гаплоидность и многоклеточная структура.
Для высших растений свойственно правильное чередование двух многоклеточных поколений — спорофита и гаметофита. Если речь идет о цветковых растениях, то им свойственны микроскопические гаметофиты. Чтобы были понятны размеры: гаметофиты помещаются внутри пыльцевого зерна. Такие гаметофиты имеют в своем составе несколько клеток. За счет микроскопических размеров, гаметофиты цветковых растений быстро распространяются и способны выживать даже при резко меняющихся условиях среды.
Зародышевый мешок — женский гаметофит цветковых растений, который располагается внутри семяпочки. Чаще всего гаметофит состоит из семи клеток, образованных в результате слияния двух ядер центральных клеток и формирования вторичного ядра.
Гаметофит может быть небольшим самостоятельным растением — это наблюдается у плаунов, хвощей и папоротников.
Заросток — гаметофит папоротников.
Для заростков плаунов, хвощей и папоротников характерна способность к фотосинтезу. Также они являются однолетними. Заростки плаунов обитают под землей — их развитие происходит на протяжении всей жизни. Им свойственно развитие на протяжении многих лет, в течение которых они получают питание, образуя симбиоз с грибами. Небольшие размеры мхов не мешают им доминировать над спорофитом.
Образование гаметофита высших растений происходит исключительно в результате митоза. Это принципиальное отличие от гаметофита животных. Тело гаметофита строится на основе гаплоидных клеток.
Гаметофаза или галофаза — фаза гаметофита высших растений.
На одном гаметофите вполне возможно одновременное развитие мужских и женских половых органов. Этот гаметофит получил название однодомного.
При формировании гаметофитом мужских и женских половых органов на разных растениях, речь идет про двудомные или раздельнополые гаметофиты.
Раздельнополые гаметофиты встречаются у всех семенных растений: мужские гаметофиты развиваются у них из микроспор, которые образуются в пылинках, а женские — из мегаспор, которые образуются в семяпочках.
Процесс полового размножения растений имеет вид конъюгации.
Конъюгация представляет собой процесс полового размножения растений, при котором происходит слияние протопластов независимых вегетативных клеток.
Встречается, что на одной особи развиваются и споры, и гаметы. Также споры могут развиваться на одном растении, а гаметы — на другом.
Спорофит — особь, на которой происходит развитие спор.
Гаметофит — особь, на которой происходит развитие гамет.
Половое поколение хвойных — оригинальное. Мужской гаметофит в этом случае представляет несколько пыльцевых зерен, развивающихся внутри шишки. Такие шишки растут у основания побегов. Определить, что перед вами мужская шишка легко: они мельче, мягче и собираются в пучки. Для каждой чешуйки характерно два пыльника, внутри которых происходит развитие половых клеток мужских особей.
Женские шишки располагаются на верхушках побегов и содержат в себе семязачатки. Внутри женских шишек происходит формирование мегаспор — в результате мейоза. Всего образуется четыре мегаспоры.
В женском гаметофите происходит развитие только одной мегаспоры: остальные образованные клетки отмирают. После этого последовательно происходят опыление, оплодотворение и формирование семян.
Как видно, гаметофит — это половое поколение растений. Эта фаза жизненного цикла свойственна водорослям, споровым и семенным высшим растениям.
Для гаметофита характерна многоклеточная структура и наличие гаплоидного набора хромосом.