Жизненный цикл покрытосеменных
Жизненный цикл покрытосеменного растения — это последовательность стадий от прорастания семени до формирования новых семян. В нём чередуются развитие растения, цветение, опыление, оплодотворение и созревание плодов с семенами.
Это индивидуальное развитие цветкового растения, начинающееся с прорастания семени и завершающееся образованием новых семян. В жизненном цикле участвуют взрослое растение, цветок, гаметофитные структуры, зигота, зародыш и семя.
1. Начало цикла: семя и прорастание
Покрытосеменные размножаются семенами, которые развиваются внутри плода. Семя содержит зародыш будущего растения, запас питательных веществ и семенную кожуру. У двудольных обычно выделяют семядоли, у однодольных запас часто находится в эндосперме.
| Часть семени | Значение |
|---|---|
| Зародыш | Начало нового растения: зародышевый корешок, стебелёк, почечка и семядоли |
| Семенная кожура | Защищает зародыш от высыхания и повреждений |
| Эндосперм или семядоли | Содержат запас питательных веществ для зародыша |
| Рубчик и семявход | Связаны с прикреплением семени и поступлением воды |
Для прорастания нужны вода, кислород и подходящая температура. Вода размягчает семенную кожуру и активирует ферменты. Запасные вещества расщепляются, а энергия используется для роста зародыша. Сначала появляется корешок, затем развивается побег. Корень закрепляет растение и поглощает воду с минеральными веществами, а побег формирует стебель и листья.
В типичном школьном опыте семена прорастают при наличии влаги, кислорода и подходящей температуры. Свет для прорастания большинства семян не является обязательным, но после появления побега он необходим для фотосинтеза.
2. Рост вегетативного растения
После прорастания формируется молодое растение. Оно увеличивается в размерах благодаря делению и растяжению клеток образовательных тканей. Корень растёт вниз и образует корневую систему, а побег растёт вверх, формируя стебель, листья и боковые почки.
Листья обеспечивают фотосинтез: из углекислого газа и воды на свету образуются органические вещества и выделяется кислород. Эти вещества используются для роста, дыхания и накопления запасов. Вегетативное растение может размножаться бесполым способом, например клубнями, луковицами или усами, но в описываемом цикле главным событием является переход к половому размножению — образованию цветка.
Рост и развитие — не одно и то же. Рост означает увеличение размеров и массы, а развитие включает качественные изменения: появление органов, цветение, образование гамет, семян и плодов.
3. Цветение и образование половых структур
Цветок — генеративный орган покрытосеменных. Его основные части и функции описаны на странице части цветка. Тычинки образуют пыльцу, а в пестике расположены рыльце, столбик и завязь с семязачатками.
| Структура | Что происходит |
|---|---|
| Пыльник тычинки | Формируются пыльцевые зёрна; в них развивается мужской гаметофит |
| Рыльце пестика | Принимает пыльцу во время опыления |
| Семязачаток | Внутри формируется женский гаметофит с яйцеклеткой и центральной клеткой |
| Завязь | После оплодотворения из неё обычно развивается плод |
Пыльцевое зерно переносится с пыльника на рыльце пестика. Если пыльца принадлежит тому же цветку или растению, это самоопыление; если перенос происходит между разными растениями одного вида, это перекрёстное опыление. Переносить пыльцу могут насекомые, ветер, вода и другие агенты.
Какая структура цветка непосредственно принимает пыльцу?
4. Опыление и двойное оплодотворение
После попадания на рыльце пыльцевое зерно прорастает и образует пыльцевую трубку. Она растёт через столбик к семязачатку. По трубке перемещаются два спермия. У покрытосеменных происходит двойное оплодотворение: один спермий сливается с яйцеклеткой, а второй — с центральной клеткой зародышевого мешка.
Слияние спермия с яйцеклеткой образует диплоидную зиготу, из которой развивается зародыш. Слияние второго спермия с центральной клеткой образует обычно триплоидный эндосперм, питающий зародыш.
Это событие связывает гаметофитную и спорофитную стадии. Гаметофитные структуры у цветковых сильно уменьшены: мужской гаметофит представлен пыльцевым зерном, женский — зародышевым мешком. Основное видимое растение — диплоидный спорофит.
5. Образование семени и плода
После оплодотворения зигота делится и превращается в зародыш. Из оплодотворённой центральной клетки развивается эндосперм. Покровы семязачатка становятся семенной кожурой. Таким образом, семязачаток превращается в семя.
| До оплодотворения | После оплодотворения |
|---|---|
| Семязачаток | Семя |
| Завязь | Плод |
| Яйцеклетка | Зигота, затем зародыш |
| Центральная клетка | Эндосперм |
| Покровы семязачатка | Семенная кожура |
Стенки завязи обычно превращаются в околоплодник. Вместе с семенами он образует плод. Плод защищает семена и способствует их распространению. После созревания семена отделяются от материнского растения, переносятся ветром, животными, водой или человеком и при благоприятных условиях начинают новый цикл.
Нужно расположить события жизненного цикла в правильном порядке: образование плода, прорастание семени, опыление, развитие зародыша, цветение.
Жауап Проверка
Правильная последовательность: прорастание семени → цветение → опыление → развитие зародыша → образование плода. Оплодотворение происходит между опылением и развитием зародыша.
Не путайте опыление с оплодотворением: опыление — перенос пыльцы на рыльце, а оплодотворение — слияние гамет. Не утверждайте, что плод развивается из семязачатка: плод обычно развивается из завязи, а семя — из семязачатка. Эндосперм образуется не из зиготы, а в результате второго слияния при двойном оплодотворении.
6. Схема полного жизненного цикла
- A — Зародыш, запас питательных веществ и оболочка
- B — Появление корешка и побега
- C — Рост, фотосинтез и накопление веществ
- D — Формирование тычинок и пестиков
- E — Перенос пыльцы и образование зиготы
- F — Созревание плода и распространение семян
Полный цикл можно представить как последовательность: семя → проросток → взрослое растение → цветок → опыление → двойное оплодотворение → зародыш → семя и плод. Для сравнения с другими группами растений полезно обратиться к страницам жизненный цикл растения и размножение голосеменных. У покрытосеменных главным отличием является наличие цветка, плода и двойного оплодотворения.
Итоговая проверка
Главное
- Семя содержит зародыш и начинает новый жизненный цикл при наличии воды, кислорода и подходящей температуры.
- Взрослое растение образует цветок — орган полового размножения.
- Опыление — перенос пыльцы на рыльце; оплодотворение — слияние гамет.
- При двойном оплодотворении образуются диплоидная зигота и обычно триплоидный эндосперм.
- Из семязачатка развивается семя, из завязи — плод.
- Созревшие семена распространяются и при благоприятных условиях прорастают.