Иллюстрированный обучающий модуль

«Циклы развития у растений»

Бобряшова Ирина Александровна,

учитель биологии высшей категории,

ГБОУ Школа №329

имени Героя Советского Союза А.С. Хлобыстова

Цикл развития—от зиготы одного поколения до зиготы следующего.

У всех растений в цикле развития наблюдается

чередование поколений: бесполое поколение—

диплоидный спорофит образует гаплоидные

споры путём мейоза, а половое поколение—

гаплоидный гаметофит образует гаметы путём

митоза.

У разных групп растений наблюдаются отличия:

1. Преобладающее поколение (то, которое мы видим в природе) 2. Образ жизни и строение другого поколения.

Изучите схему и заполните пропуски в тексте, указывая верную плоидность:

У мхов зелёное листостебельное растение—это ___. На верхушках побегов созревают га(ди)

плоидные ______, они образуются путём _____ из клеток __________. В результате оплодотворе-

ния образуется га(ди)плоидная _____, из которой путём _______ развивается спорофит. Он пред-

ставляет собой _______________. Споры у мхов га(ди)плоидные и образуются путём ______ из кле-

ток __________. Попавшая в благоприятные условия спора, начинает прорастать. Из неё путём

______ формируется га(ди)плоидная протонема (предросток), на которой вырастут новые листосте-

бельные побеги—мужские и женские га(ди)плоидные ____________.

Мохообразные

Изучите схему и заполните пропуски в тексте, указывая верную плоидность:

У папоротников зелёное листостебельное растение—это ___. На нижней стороне некоторых вай

образуются сорусы со спорангиями, в которых путём _______ созревают га(ди)плоидные ______ .

Попавшая во влажную почву спора, начинает прорастать. Из неё путём ______ формируется га(ди)

плоидный заросток. Заросток—это половое поколение ________. На нижней стороне заростка фор-

мируются мужские (антеридии) и женские (архегонии) половые образования. В них путём ______

образуются га(ди)плоидные ____________. Необходимым условием оплодотворения является

______. В результате оплодотворения образуется га(ди)плоидная _____, из которой путём _______

развивается новый спорофит. Он представляет собой _______________.

Папоротникообразные (на примере папоротника)

Установите соответствие между особенностями цикла развития и группой растений:

Особенности цикла развития: Группа:

А. Преобладающее поколение—спорофит. 1. Мохообразные

Б. Спорофит живёт за счет гаметофита. 2. Папоротникообразные

В. Яйцеклетки и сперматозоиды образуются на одном растительном

организме

Г. Из споры вырастает протонема

Д. Оплодотворение происходит во влажной почве на заростке

Е. Преобладает гаплоидное поколение

Гол

осем

енны

е

Про

грес

сивн

ые

черт

ы г

олос

емен

ных:

во

-пер

вых

– ра

звит

ие г

амет

офит

ов н

а __

____

____

____

; во

-вт

оры

х –

пере

нос

пыль

цы

(м

ужск

их г

амет

офит

ов)

по _

____

____

____

____

_,

для

опло

дот

воре

ния

(не)

нуж

на в

ода

; в-

тре

тьи

х –

обра

зова

ние

____

____

___,

за

счет

сф

орм

иров

анно

го з

арод

ыш

а и

запа

са п

итат

ельн

ых

вещ

ест

в ко

тор

ых

прои

сход

ило

быст

рое

разв

итие

мол

одо-

го р

аст

ения

.

В

кон

це

кам

енно

угол

ьног

о пе

риод

а па

лео

зойс

кой

эры

про

исхо

дит

гл

обал

ьное

изм

енен

ие к

лим

ата,

вл

ажны

й и

тепл

ый

смен

яетс

я б

олее

сух

им и

хол

одны

м,

хара

ктер

ным

дл

я вс

его

перм

ског

о пе

риод

а. С

поро

вые

раст

ения

, хо

рош

о пр

испо

соб

лен

-

ные

к тр

опич

еско

му

клим

ату,

в у

слов

иях

деф

ицит

а во

ды

нач

инаю

т вы

мир

ать

– у

этих

«зе

мно

вод

ных»

рас

тени

й ос

обен

но у

яз-

вим

ым

и б

ыл

и г

амет

офит

ы, м

ален

ькие

рас

тени

я, д

ля

разв

ития

кот

оры

х и

дл

я оп

лод

отво

рени

я ну

жна

вод

а.

Поя

вляю

тся

раст

ения

, у

кото

рых

гам

етоф

иты

раз

вива

ютс

я не

отд

ельн

о, а

под

защ

итой

спо

роф

ита,

на

сам

ом с

поро

фит

е. Н

о в

этом

сл

учае

опы

лен

ие с

пом

ощью

вод

ы с

тано

витс

я не

возм

ожны

м,

един

стве

нны

й пу

ть м

ужск

им г

аме-

там

поп

асть

к ж

енск

ому

гам

етоф

иту

и ж

енск

им г

амет

ам –

воз

душ

ный.

Про

исхо

дит

ред

укц

ия г

амет

офи-

тов,

им

уж

е не

нуж

ны р

изои

ды

, хл

ороф

илл

– в

се н

еоб

ход

имы

е ве

щес

тва

они

пол

учаю

т от

спо

роф

итов

.

И п

осл

е оп

лод

отво

рени

я зи

гота

раз

вива

ется

на

спор

офит

е и

обра

зует

ся с

емя,

в к

отор

ом е

сть

заро

-

ды

ш, з

апас

пит

ател

ьны

х ве

щес

тв и

пок

ровы

.

Есл

и в

троп

ичес

ком

кл

имат

е ра

змно

жен

ие с

пора

ми

бы

ло

выго

дны

м –

их

мно

го,

они

лег

кие

и

разн

осят

ся н

а б

ольш

ие р

асст

ояни

я, т

о в

сухо

м к

лим

ате

сфор

мир

ован

ный

заро

ды

ш

с за

пасо

м п

итат

ельн

ых

вещ

еств

и з

ащ

итны

ми

покр

овам

и по

звол

ял о

сваи

вать

су-

шу,

рас

тени

я пе

рест

али

бы

ть «

зем

ново

дны

ми»

. Пер

вые

сем

енны

е ра

стен

ия п

ояви

-

лис

ь в

карб

оне,

бол

ьшин

ство

уче

ных

счит

ает,

что

от

них

и пр

оизо

шл

и р

азл

ичны

е

груп

пы г

олос

емен

ных

раст

ений

.

Пок

рыто

сем

енны

е

П

ояви

вшис

ь в

мел

овом

пер

иод

е (в

кон

це

мез

озой

ской

эры

), в

нач

але

кайн

озоя

пок

рыто

сем

енны

е ра

стен

ия у

же

госп

одст

во-

вал

и на

все

м з

емно

м ш

аре,

рез

ко п

отес

нив

папо

ротн

ики

и го

лос

емен

ные

раст

ения

. Рас

смот

рим

, как

ие ж

е ос

обен

ност

и ст

рое-

ния

и р

азви

тия

позв

олил

и по

кры

тосе

мен

ным

зан

ять

госп

одст

вую

щее

пол

ожен

ие н

а З

емл

е.

Пр

огр

есси

вн

ые

чер

ты о

рга

ни

зац

ии

по

кры

тосе

мен

ны

х р

асте

ни

й, с

вя

зан

ны

е с

ци

кло

м р

азв

ити

я.

По

яв

лен

ие

цв

етка

. Гл

авно

й и

уник

альн

ой о

соб

енно

стью

пок

рыто

сем

енны

х яв

ляе

тся

нал

ичие

цве

тка.

Цве

ток

– эт

о ви

дои

змен

енны

й ук

ороч

енны

й сп

орон

осны

й по

бег

, все

час

ти к

отор

ого,

кро

-

ме

цвет

олож

а, и

мею

т л

исто

вую

при

род

у. М

егас

поро

фил

лы

пре

врат

илис

ь в

плод

олис

тики

, кот

о-

рые,

сра

стая

сь м

ежд

у со

бой

, сф

орм

иров

али

пест

ик (

пест

ики)

, мик

росп

ороф

илл

ы п

реоб

разо

ва-

лис

ь в

тычи

нки,

а о

круж

ающ

ие и

х ст

ерил

ьны

е л

исть

я об

разо

вал

и ок

олоц

ветн

ик. Ц

вето

к –

это

ор-

ган

разм

нож

ения

(б

еспо

лог

о и

пол

овог

о), в

кот

ором

воз

ника

ют

мик

ро-

и м

егас

поры

, фор

мир

уютс

я

заро

стки

, про

исхо

дит

опы

лен

ие и

опл

одот

воре

ние,

раз

вива

ется

зар

оды

ш с

поро

фит

а и

запа

саю

-

щая

тка

нь, и

в и

тоге

об

разу

ютс

я се

мя

и пл

од.

Нал

ич

ие

зав

язи

. Сем

язач

атки

пок

рыто

сем

енны

х ра

звив

аютс

я во

вл

ажно

й ка

мер

е –

завя

зи. Э

то п

ред

охра

няет

их

от н

ебл

аго-

прия

тны

х во

здей

стви

й ср

еды

, в п

ерву

ю о

чере

дь

от в

ысы

хани

я, ч

то о

чень

важ

но в

усл

овия

х ж

изни

на

суш

е. И

з за

вязи

об

разу

ет-

ся п

лод

, вну

три

кото

рого

зак

лю

чены

сем

ена.

Рас

пол

ожен

ие с

емян

вну

три

плод

а оп

ред

елил

о на

зван

ие о

тдел

а –

Пок

рыто

сем

ен-

ные.

Пл

оды

об

еспе

чива

ют

защ

иту

сем

ян и

спо

соб

ству

ют

их р

аспр

остр

анен

ию.

Ред

укц

ия

гам

ето

фи

то

в. П

окры

тосе

мен

ным

сво

йств

енна

дал

ьней

шая

ред

укц

ия м

ужск

ого

и ж

енск

ого

гам

етоф

итов

. Зар

остк

и

не и

мею

т не

тол

ько

веге

тати

вны

х ча

стей

, но

и по

лов

ых

орга

нов

– га

мет

анги

ев. М

ужск

ой г

амет

офит

цве

тков

ых

раст

ений

– э

то п

ыл

ьцев

ое з

ерно

, а ж

енск

ий г

амет

офит

пре

дст

авл

ен з

арод

ыш

евы

м м

еш-

ком

.

Дв

ой

но

е о

пл

од

от

во

рен

ие.

У п

окры

тосе

мен

ных

раст

ений

в о

плод

отво

рени

и уч

аств

уют

два

спе

р-

мия

, т. е

. осу

щес

твл

яетс

я д

войн

ое о

плод

отво

рени

е. В

рез

ульт

ате

обра

зую

тся

дип

лои

дны

й за

род

ыш

и тр

ипл

оид

ный

энд

оспе

рм –

пит

ател

ьная

тка

нь д

ля

заро

ды

ша.

ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ У ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ

После опыления прорастание пыльцы начинается с образования пыльцевой трубки. Кончик пыльцевой трубки выделяет специальные вещества, размягчающие ткани рыльца и столбика, в ко-торые внедряется пыльцевая трубка. По мере роста пыльцевой трубки в нее переходят ядро вегета-тивной клетки и оба спермия. Проникнув в зародышевый мешок, пыльцевая трубка разрывается, и ее содержимое изливается внутрь. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, и образуется дипло-идная зигота, дающая затем начало зародышу. Второй спермий сливается со вторичным ядром, располагающимся в центре зародышевого мешка, что приводит к образованию триплоидного ядра, развивающегося затем в триплоидный эндосперм. Весь этот процесс получил название двойного оплодотворения. Он был впервые описан в 1898 г. выдающимся русским цитологом и эмбриологом С.Г. Навашиным. Прочие клетки зародышевого мешка - антиподы и синергиды в оплодотворении не участвуют и довольно быстро разрушаются.

На женском спорофите в семязачатке развивается особая диплоидная клетка (2n).

После мейоза из нее образуются 4 гаплоидные (n) клетки—споры. У большинства видов 3 из этих клеток ре-дуцируются и остается одна мегаспора (n).

Её ядро 3 раза делится митозом. Образуются 8 гапло-идных ядер. Это зародышевый мешок — женский гаме-тофит. 2 ядра в центре клетки сливаются, образуя вто-ричное диплоидное ядро в центре клетки.

В состав пыльцевого зерна - мужского гаметофита входят 3 гаплоидные (n) клетки: вегетативная клетка, ко-торая в будущем сформирует пыльцевую трубку и 2 спермия.

яйцеклетка

2 центральных

ядра

антиподы

синергиды

мейоз

митоз

редукция

Выполните задания:

Вставьте недостающие элементы:

Спермий + яйцеклетка = ________; спермий + центральная клетка зародышевого мешка = ________

Стенка завязи околоплодник

Стенка семязачатка __________________________

____________________ зародыш

Оплодотворенная центральная клетка ______________________

Поставьте стрелки, соединив части плода с частя-

ми завязи пестика, из которых они развиваются.

Поставьте стрелки, соединив части семени с ча-

стями семязачатка, из которых они развиваются.

В яблоке обнаружили 5 семян.

В их образовании участвовало:

Спермиев ________

Яйцеклеток _______

Семязачатков _____

Пестиков _________

Цветков __________

Установите последовательность процессов опыления,

оплодотворения и развития зародыша:

А) проникновение пыльцевой трубки в семязачаток;

Б) опыление;

В) образование зиготы;

Г) образование эндосперма;

Д) прорастание пыльцевой трубки с двумя спермиями;

Е) рост и развитие зародыша.

Подпишите структуры, изображенные на рисунках.

Дополнительная информация:

Следует особо отметить размножение и развитие водорослей.

Водоросли – это группа низших растений, включающая в себя несколько отделов. У каждого отдела

можно наблюдать различия в протекании полового и бесполого размножения. Есть водоросли, у

которых отсутствует чередование поколений, поэтому для этой группы растений невозможно

предложить универсальную схему цикла развития.

Тем не менее, у большинства эукариотических водорослей наблюдается чередование полового и

бесполого поколений. Бесполое поколение размножается, как правило, с помощью спор или зооспор

(спор, имеющих жгутики), которые образуются путём мейоза, а половое поколение размножается с

помощью гамет, которые формируются путём митоза.

Жизненные циклы некоторых водорослей:

Жизненный цикл улотрикса Изучите жизненные циклы

хламидомонады и улотрикса.

Расставьте плоидность в цикле развития

улотрикса. Укажите митоз и мейоз.

Ответьте на вопросы:

1. Какое поколение преобладает в

жизненном цикле?

2. Чем представлен спорофит?

3. Что вырастает из зооспоры?

4. На каком этапе жизненного цикла

протекает мейоз?

5. Сравните циклы развития

хламидомонады и улотрикса. Укажите

черты сходства и отличия.

Изучите предложенную схему. Выполните задания:

1. Назовите группы растений, представленные в схеме слева направо.

2. Чем представлены спорофиты зелёных водорослей и мхов?

3. Чем представлены спорофиты остальных групп растений?

4. У какой группы растений гаметофит—это зёленое листостебельное растение?

5. У какой группы растений женский гаметофит состоит из нескольких клеток?

6. Какая закономерность прослеживается в эволюции спорофитов и гаметофитов?

7. С чем могли быть связаны такие изменения?

8. Подумайте, как можно назвать эту схему.

9. Каким объектам на схеме соответствуют следующие названия:

А) пыльцевое зерно В) зигота Д) архегоний

Б) заросток Г) зародышевый мешок Е) антеридий

Задания с развёрнутым ответом.

Задание 1. Какой хромосомный набор характерен для спермиев и клеток эндосперма семени цвет-

кового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются

эти клетки.

Задание 2. Какой хромосомный набор характерен для ядер клеток эпидермиса листа и восьми-

ядерного зародышевого мешка семязачатка цветкового растения? Объясните из каких исходных

клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

Задание 3. Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны?

Объясните из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

Задание 4. Какой хромосомный набор характерен для клеток мякоти иголок и спермиев сосны?

Объясните из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

Задание 5. Какой хромосомный набор характерен для заростка и взрослого растения папоротника?

Объясните из каких клеток и в результате какого деления они развиваются.

Задание 6. Какой хромосомный набор характерен для клеток листьев мха кукушкина льна и его

спор? Объясните из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

Задание 7. Почему зеленые водоросли относят к низшим растениям? Какое поколение преоблада-

ет в цикле развития хламидомонады и улотрикса? Поясните, чем представлено каждое поколение.

Задание 8. Какой хромосомный набор характерен для вегетативной, генеративной клеток и спер-

миев пыльцевого зерна цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результа-

те какого деления образуются эти клетки.

Задание 9. Какой хромосомный набор характерен для гамет и спор растения мха кукушкина льна?

Объясните из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

Задание 10. Какой хромосомный набор характерен для клеток коробочки мха сфагнума и его спор?

Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

Задание 11. Какое поколение преобладает в цикле развития ели обыкновенной? Чем представлено

каждое поколение и какой хромосомный набор для него характерен?

Задание 12. Какой набор хромосом характерен для клеток слоевища улотрикса и для его гамет?

Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.

Задание 13. Какой набор хромосом характерен для зиготы и для спор зелёных водорослей? Объ-

ясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.

Задание 14. Какой хромосомный набор характерен для мегаспоры и клеток эндосперма сосны?

Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

Задание 15. Почему процесс оплодотворения у цветковых растений назван двойным? Что получа-

ется в результате этого оплодотворения?