Гаметофит как половое поколение растительного организма
Гаметофит – это гаплоидная многоклеточная фаза внутри жизненного цикла высших растений, а также водорослей.
Эта фаза развивается из спор и производит половые клетки (гаметы). Целесообразно отметить тот факт, что первые представления о чередовании гаметофита и спорофита были сформулированы ближе к середине 19 века. Автором теории стал Вильгельм Гофмейстер.
Гаметофит развивается из гаплоидной споры. На нем есть специализированные органы, которые называются гаметангии. Гаметангии бывают двух типов:
- антеридии – гаметангии, которые производят гаметы мужского типа или спермии;
- архегонии – гаметангии, которые производят гаметы женского типа или яйцеклетки.
Антеридии и архегонии могут иметь различные формы, отличаться размерами, но они практически всегда выполняют одну и ту же функцию, а именно образование половых клеток, которые при слиянии дадут обновленный хромосомный набор. Появление такого типа размножения стало прогрессивной чертой в ходе эволюции растительного мира.
Оплодотворение гамет происходит внутри архегония, после чего формируется спорофит с двойным набором хромосом. Такой спорофит первое время собственного существования сильно зависит от гаметофита. Этот тип образования половых клеток в ходе эволюции считается весьма примитивным.
Большинство многоклеточных водорослей обладают таким типом оплодотворения, который сильно зависит от воды. Для водорослей характерна изогамия, анизогамия или оогамия. Тот спорофит, который образуется в результате такого оплодотворения не зависит от гаметофита и развивается полностью самостоятельно.
Основные особенности гаметофитов и их типы
Если сравнивать все высшие растения между собой, то можно отметить, что различные группы высших растений и водорослей могут обладать различными степенями развития гаметофита. У некоторых гаметофит существует короткий период времени. Это свойственно папоротникам. У других растений, таких как мхи, гаметофит развивается всю жизнь.
Среди гаметофитов водорослей можно выделить следующие типы:
- раздельнополые нитчатые гаметофиты – красная водоросль Polysiphonia;
- крупные пластинчатые мужские гаметофиты – красная водоросль Palmaria;
- макроталломный гаметофит – бангиевые водоросли;
- обоеполые гаметофиты характерные для ульвовых водорослей.
Существует и другие типы гаметофитов, но в любом случае они обладают гаплоидностью и имеют многоклеточную структуру.
Высшие растения всегда обладают правильным чередованием двух многоклеточных поколений – спорофита и гаметофита. Для цветковых растений характерны микроскопические гаметофиты. Их размеры настолько малы, что помещаются внутри пыльцевого зерна. Такие гаметофиты состоят из нескольких клеток. Микроскопические размеры гаметофитов цветковых растений позволяют им весьма быстро распространяться и выживать при резко меняющихся условий среды.
Женский гаметофит цветковых называется зародышевым мешком и помещается внутри семяпочки. В самом распространенном случае гаметофит состоит из 7 клеток после слияния двух ядер центральных клеток и образования вторичного ядра.
Для плаунов, хвощей и папоротников гаметофит является небольшим самостоятельным растением.
Заросток – это гаметофит папоротников.
Заростки плаунов, хвощей и папоротников способны к фотосинтезу и являются однолетними. Заростки плаунов живут под землей и развиваются в течение всей жизни. Они могут развиваться в течение многих лет и питаются за счет симбиотического образования с грибами. Несмотря на тот факт, что мхи обладают небольшими размерами, он явно доминирует над спорофитом.
Гаметофит высших растений всегда образуется в результате митоза. Это принципиально отличает их гаметофитов животных. Тело гаметофита построено из гаплоидных клеток.
Фазу гаметофитов высших растений называют гаметофазой или галофазой. Необходимо отметить тот факт, что на одном гаметофите могут одновременно развиваться как женские, так и мужские половые органы. Такой гаметофит называется однодомным.
В случае, если гаметофиты формируют женские и мужские половые органы на разных растениях, то их называют двудомными или раздельнополыми. Раздельнополые гаметофиты свойственны всем семенным растениям, у которых мужские гаметофиты развиваются из микроспор, образующихся в пыльниках, а женские — из мегаспор, образующихся в семяпочках. Весь процесс полового размножения растений протекает в виде конъюгации.
Конъюгация – это процесс полового размножения растений, который заключается в слиянии протопластов независимых вегетативных клеток
Иногда на одной и той же особи могут развиваться как споры, так и гаметы. В растительном мире встречаются также и такие случаи, когда споры развиваются на одном растении, а гаметы исключительно на другом. Особь, на которой развиваются споры называют спорофитом, а растение, на котором развиваются гаметы – гаметофитом.
Оригинальным можно назвать половое поколение хвойных. Их мужской гаметофит представлен несколькими пыльцевыми зернами, которые развиваются внутри шишек. Эти шишки находятся у оснований побегов. Мужские шишки мелкие, они достаточно мягкие и собираются в пучки. Каждая чешуйка имеет по два пыльника. Внутри них развиваются половые клетки мужских особей. Женские шишки находятся на верхушках побегов. В них расположены семязачатки. Внутри женских шишек в результате мейоза формируются мегаспоры. Таких мегаспор 4.
В женском гаметофите развивается только одна мегаспора. Все остальные образованные клетки отмирают. Далее происходят последовательные процессы опыления, оплодотворения и формирования семян.
Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что гаметофитом называют половое поколение растений. Такая фаза жизненного цикла характерна для водорослей, а также споровых и семенных высших растений. Гаметофит всегда имеет многоклеточную структуру и содержит гаплоидный набор хромосом.
