Гаметофит - это гаплоидная многоклеточная стадия развития растения, которая, как правило развивается из спор и производит половые клетки (гаметы).
Сущность понятия гаметофит
Существуют мужской и женские гаметофиты. Для большинства растений в эволюционном плане чаще всего преобладают гаметофиты. Такая тенденция обусловлена рядом фактов:
- наземная среда обладает достаточно изменчивыми условиями среды, в связи с чем диплоидный организм легче сохраняет в своем генотипе рецессивные признаки, которые в меняющихся условиях могут стать необходимыми для выживания;
- передвижение гамет осуществляется в водной среде, так как споровые растения не приспособились для распространения в среде с иными условиями существования и не адаптированы к другим типам распространения, ветром или насекомыми;
Что касается жизненного цикла высших растений, то он включает в себя как стадию гаметофита, так и стадию спорофита. Половое размножение контролируется гаметофитом, а бесполое спорофитом. При образовании спор происходит мейоз. Спорофит высших растений диплоиден, а гаметофит имеет гаплоидный набор хромосом. Плоидность отражает способность организма к реализации генетического материала.
Многие исследователи отмечают тот факт, что плоидность не является неотъемлемыми признаком спорофита или гаметофита.
Проблема доминирования гаметофита в жизненном цикле растений напрямую связана с понятием жизненный цикл растения.
Жизненный цикл растения – это совокупность всех фаз развития, которые начиная от зиготы приводят к росту и становлению растительного организма. Внутри жизненного цикла чередуются половая и бесполые формы размножения, каждая из которых имеет ряд биологических преимуществ.
Что касается полового размножения то к его основным преимуществам относят:
- достижении комбинации наследственного материала родительских форм. Все возникающие комбинации наследственного материала позволяют увеличит эволюционные преимущества тех или иных особей по отношению к другим;
- образование особи генетически не тождественной ни одной из родительских форм. Генетическое разнообразие является прогрессивной эволюционной чертой, которая позволяет организму выйти на новый уровень развития и приобрести прогрессивные черты развития;
- полове размножение реализует комбинативную изменчивость и ее устойчивую передачу из поколения в поколение;
- полове размножение дает преимущества при естественном отборе, так как значительно повышает возможность организмов выжить при меняющихся условиях среды, благодаря возникновению высокой степени генетического разнообразия.
Бесполое размножение отличается тем, что наследственные признаки передаются из поколения в поколение без изменений. При этом тиражируется наследственный материал родительской особи и происходит быстрый рост численности.
Доминирование гаметофита в жизненном цикле
Чаще всего у растений наблюдается чередование полового и бесполого поколений. Гаметофит и спорофит могут быть одинаковыми морфологически и по продолжительности жизни.
Для всех высших растений (кроме мохообразных) в жизненном цикле характерно преобладание спорофита, поскольку гаметофит развит слабо и относительно недолговечен. Преобладание гаметофита характерно для мохообразных и по длине он относительно большой (от 0.5 до 50 см). Гаметофит мхов преимущественно листостебельное растение, которое реализует следующие функции:
- фотосинтез или воспроизведение органических веществ на свету с использованием молекулы хлорофилла и при разложении молекулы воды;
- минеральное питание или транспортировка питательных веществ в виде растворов от корня к листу, а также выведение продуктов жизнедеятельности растений и возвращения их в кровоток;
- водоснабжение, реализуемое в виде осмоса.
Рисунок 1. Жизненный цикл мха. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Для полового размножения мхов необходима вода, чтобы спермии смогли подплыть к архегониям, которые содержат половые клетки. Также влажная среда способствует вскрытию антеридиев и высвобождению сперматозоидов. В связи с этим большинство моховидных обитает во влажных и затененных местах.
Спорофит мохообразных в последствии развивается из зиготы внутри женского полового органа (архегония) и постоянно связан с гаметофитом, что только доказывает доминирование гаметофита не только морфологически, но и физиологически. В связи с этим спорофит практически приравнивается к органу, выполняющему функцию спорообразования. Для листостебельных мхов характерно наличие спорофита в виде коробочки.
Считается, что развитие жизненного цикла моховидных по пути возрастания самостоятельности гаметофита и морфологического упрощения (с потерей самостоятельности) спорофита привело к эволюционному тупику. Каждый архегоний мхов содержит только одну яйцеклетку. Мужские растения формируют на своем теле антеридии или мешочки со сперматозоидами. Так как растение гаплоидное, образование гамет не требует мейоза. Для оплодотворения мху нужна вода, по которой сперматозоиды могли бы переплыть на женское растение и проникнуть в архегоний. Для реализации данной функции часто достаточно даже обильной росы. После оплодотворения формируется диплоидный спорофит. Спорофит растёт на гаплоидном растении и пользуется образованными им веществами. Спорофит не фотосинтезирует самостоятельно.
Эволюция остальных типов растений отличается постепенной редукцией гаметофита и преобладанием спорофита. Считается, что преобладание спорофита позволяет преодолеть эволюционный тупик и дает возможность организмам быстрее преодолевать различные адаптационные противоречия. Несмотря на это доминирование гаметофита в жизненном цикле достаточно часто встречается среди мхов, как примитивных форм высших растений.
Таким образом, гаметофит мхов является свободноживущим самостоятельным растением. К основным особенностям структуры гаметофита относят наличие побега с множеством листоподобных выростов и ризоидов. В теле гаметофита мхов присутствует ассимиляционная ткань, но слабо развиты все виды механической, покровной и запасающей ткани. Мхи являются многолетними растениями.
