Для каких высших растений характерно преобладание в жизненном цикле гаметофита (полового поколения) ? Опишите жизненный цикл конкретного представителя

Высшие растения по внешнему виду, по строению и биологическим особенностям высшие растения очень разнообразны. Ныне живущие — это мхи, плауны, хвощи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные (цветковые) растения. Общее число их видов превышает 285 тысяч. Характерная черта высших растений — правильная смена поколений (гаметофита и спорофита) в цикле их развития. Гаметофит — половое поколение, на котором образуются антеридии и архегонии, — сменяется бесполым поколением спорофита, на котором формируются спорангии со спорами. Гаметофит всегда гаплоидное растение, спорофит — диплоидное. У моховидных растений гаметофит доминирует в жизненном цикле, а спорофит занимает подчиненное положение и живет на гаметофите. Плауны, хвощи, и папоротники характеризуются биологической самостоятельностью, как спорофита, так и гаметофита, но спорофит преобладает в жизненном цикле, а гаметофит в разной степени редуцирован. У наиболее высоко организованных высших растений (голосеменные, покрытосеменные) наблюдается наибольшая редукция гаметофита.

Жизненный цикл мха. Зеленое фотосинтезирующее растение у мхов — это половое поколение, называемое гаметофитом. Гаметы, т. е. половые клетки образуются на нем в особых половых органах (гаметангиях). Мужской гаметангий называется антеридием, женский — архегонием. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) развивается споровое поколение — спорофит. У мхов он практически лишен хлорофилла, остается прикрепленным к гаметофиту и получает от него питание. У спорофита каждая клетка содержит двойной (диплоидный) набор хромосом, а у гаметофита — одинарный (гаплоидный), как в гаметах. При слиянии спермия с яйцеклеткой из двух гаплоидных наборов образуется один диплоидный, необходимый для развития спорофита. У последнего при формировании спор происходит редукционное деление клеток (мейоз), каждая спора снова становится гаплоидной и может прорасти в такой же гаплоидный гаметофит.

.

В жизненном цикле мха, как и у сосудистых растений, происходит чередование полового поколения (гаметофита) с бесполым (спорофитом). Спора прорастает в ветвистую нитевидную структуру, называемую протонемой. На ней образуются почки, из которых развиваются гаметофиты. У двудомных видов одни гаметофиты женские, другие — мужские. Спермии, созревающие в мужских половых органах — антеридиях, — движутся в капле воды к женским половым органам — архегониям и оплодотворяют находящиеся в них яйцеклетки. При слиянии гамет два гаплоидных набора хромосом объединяются в диплоидный, и из зиготы развивается диплоидный спорофит. Он состоит из спорофора (ножки), соединенного с родительским растением стопой, и коробочки, в которой созревают споры. При их образовании происходит мейоз, т. е. число хромосом уменьшается вдвое, поэтому каждая спора гаплоидна. При созревании коробочки ее крышечка сбрасывается и споры рассеиваются.

Гаметофит. Когда спора попадает во влажное место, она развивается сначала в ветвистую многоклеточную нить — протонему, или проросток. Оставшиеся на поверхности веточки протонемы становятся зелеными и фотосинтезирующими, а проникшие в грунт — бесцветными ризоидами. На зеленых частях проростка формируются боковые почки, из которых развиваются листостебельные побеги. Одна спора может дать целую колонию гаметофитов. У некоторых видов проростки долгоживущие, покрывающие иногда несколько квадратных дециметров грунта, у других — мелкие, исчезающие после появления облиственных побегов. Гаметангии образуются терминально, т. е. на верхушках главного или боковых побегов. Антеридии и архегонии находятся либо на одной и той же веточке, либо на разных (иногда — даже на разных растениях) и окружены стерильными нитями — парафизами. Антеридий — это сферический или цилиндрический многоклеточный мешок, внутренние клетки которого дают по два подвижных двужгутиковых спермия. Архегоний — многоклеточная колбовидная структура. В ее основании (брюшке) находится единственная яйцеклетка, а «горлышко» (шейка) заполнено т.н. канальцевыми клетками, которые в процессе полового созревания разрушаются, превращаясь в привлекающее спермии вещество. Чтобы те попали в архегонии и произошло оплодотворение, необходима капельно-жидкая влага, например дождь или роса. Антеридий лопается, высвобождая спермии. Они плывут к шейке архегония, проникают в ее канал, и один из них сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу.

Спорофит. Зигота начинает делиться еще в архегонии, который некоторое время растет вместе с формирующимся спорофитом. Когда он становится видимым невооруженным глазом, то состоит из трех частей — стопы, погруженной в брюшко архегония, тонкой ножки — спорофора и коробочки, где созревают споры. Растущий спорофит разрывает архегоний по кругу и выносит его верхнюю часть вверх в виде покрывающего коробочку колпачка (калиптры). Типичная зрелая коробочка — сложная структура, состоящая из урночки, крышечки и соединяющего их слоя специализированных толстостенных клеток — колечка. Набухая от воды, колечко отделяется от соседних частей коробочки и крышечка опадает, открывая устье урночки, которое бывает гладким или окруженным перистомом (околоустьем) из одного или двух концентрических рядов зубчиков. Эти зубцы либо плоские, либо несут от 4 до 64 поперечных гигроскопичных утолщений. Их число и форма относятся к важным таксономическим признакам мхов. В зрелой коробочке находится множество свободных спор. Они выдуваются или вытряхиваются оттуда, разносятся ветром, водой или животными и, попав в благоприятные условия, прорастают.