Какими цифрами обозначены на рисунке «Цикл развития папоротника» гаплоидные стадии развития? Назовите их.
ПАПОРОТНИКООБРАЗНЫЕ
Птеридология , раздел ботаники, изучающий птеридофлору – папоротники, хвощи, плауны
Распространены от Арктики до тропиков. В умеренных широтах, обычно многолетние травянистые, вечнозеленые. Стебель (побег) ползучий, стелющийся, обладающий дихотомическим ветвлением. Корни придаточного типа. Вертикальные побеги «облиственные». Листья небольшие (микрофилия), чешуйчатые. Размножается плауны спорами, которые созревают в спорангиях. Спорангии собраны в спороносный колосок (стробил), находящийся на верхушках вертикальных побегов.
Спора-заросток с антеридиями (муж.) и архегониями (жен)-оплодотворение (в дождливую погоду)-зигота-зародыш-многолетнее вечнозеленое растение
Широко распространены по земному шару, за исключением Австралии и Новой Зеландии. Хвощи растут на болотах, лугах, в лесах и даже в водоемах. Предпочитают кислую почву. Многолетние травянистые корневищные растения. Основной стебель (побег) – видоизмененный подземный – корневище. На корневище образуются придаточные корни. Некоторые междоузлия подземного побега превращается в клубеньки, в которых откладывается запасное питательное вещество – крахмал. От корневища отходят вертикальные побеги (надземные). Побеги расчленены на узлы и длинные междоузлия. Надземные побеги хвоща двух типов: весенние – розовато-бурые бесхлорофилльные, спороносные. На верхушках находятся спороносные колоски (стробилы). Они не ветвятся, развиваются за счет запасных питательных веществ корневища. Быстро отмирают после спороношения. Каждая спора хвоща имеет дополнительную наружную оболочку, представляющую собой две ленты, закрученные по спирали вокруг споры – элатеры, или пружинки. В дождливую погоду, когда влажно они закручиваются вокруг споры, а в сухую – раскручиваются, способствуя тем самым распространению спор. У хвоща полевого – разноспоровость. Морфологически споры одинаковы, но они образуют заростки разного типа – мужские и женские, которые соответственно несут мужские или женские органы размножения. Оба заростка зеленые. Оплодотворение происходит при наличии влаги. После оплодотворения из зиготы вырастает многолетнее диплоидное растение – спорофит. Практически одновременно или немного позже спороносных побегов развиваются фотосинтезирующие вегетативные побеги. От узлов фотосинтезирующего побега отходят мутовки боковых побегов, которые принимают за листья. Настоящие листья редуцированы и не имею хлорофилла, они мелкие чешуевидные. Функцию фотосинтез взял на себя стебель. Его хлорофиллоносная ткань располагается в периферической части коры. Клетки эпидермы и механической ткани хвощей накапливают кремнезем, что придает растению прочность. В центральной части стебля молодых растений располагается сердцевина, которая постепенно разрушается. В зрелых надземных побегах в центре находится полость, заполненная воздухом.
Представители Отдела Папоротниковидных распространены по всему земному шару и очень разнообразны по строению и условиям обитания. Большинство папоротников – травянистые растения с мощным многолетним корневищем и хорошо развитыми листьями (макрофилия). Листья папоротников называют вайя. Молодые листья папоротника свернуты в виде «улитки». Очень редко у вайи бывает цельная листовая пластинка, чаще – перистая. У большинства папоротников вайи совмещают функцию фотосинтеза и спороношения. Споры созревают в спорангиях, которые собраны в сорусы. Сорусы располагаются на нижней стороне листа. Спорангии ножкой прикреплены к плаценте – выросту нижней стороны листа и защищены от высыхания покрывальцем – индузией. Попав в благоприятные условия спора образует обоеполый заросток (обоеполый заросток образуется у равноспоровых папоротников, а у разноспоровых формируется два типа заростка). Зрелый заросток представляется собой округло-сердцевинную пластинку размером до 1 см. На нижней части пластики, обращенной к почве, формируются ризоиды. На верхней части заростка, под выемкой формируются архегонии (жен), а рядом с суженной частью пластинки – антеридии (муж). В архегониях образуются яйцеклетки, а в антеридиях – сперматозоиды. Оплодотворение происходит при наличии достаточного количества воды. Антеридии и архегонии у некоторых папоротников закладываются и развиваются в разное время, поэтому оплодотворение в пределах одного заростка невозможно. После оплодотворения из зиготы развивается зародыш. С помощью специальной ножки он внедряется в ткань заростка и поглощает из него питательные вещества. Спустя некоторое время, когда образуется первый лист, стебель и корень, происходит переход к самостоятельному питанию, а пластика заростка отмирает.
Спорофит (2n)– зигота, зародыш, взрослое растение (корневище, лист, придаточные корни), сорусы, спорангии, спорогенная ткань.
Гаметофит (n)– спора, заросток, антеридии и архегонии, сперматозоиды и яйцеклетки
Цикл развития (начиная с прорастания споры): спора-заросток с антеридиями и архегониями-созревание яйцеклеток и сперматозоидов- оплодотворение-зигота-зародыш-молодое растение- взрослое растение с сорусами-мейоз в спорангиях-формирование спор.
Общая характеристика папоротниковидных
1. Тело дифференцировано на органы – стебель (чаще видоизмененный, подземный - корневище, листья (у папоротников сложные – вайя), появляются настоящие корни (придаточного типа)
2. Развиты ткани – проводящая, механическая, покровная
3. Среда обитания – суша (там, где сыро и влажно). Среда размножения – вода.
4. В цикле развития – чередование поколений – спорофита и гаметофита, но преобладает спорофит
5. Размножаются спорами, которые созревают в спорангиях в результате мейоза. Спорангии собраны в сорусы, которые находятся на нижней стороне листа папоротников
6. Из споры формируется обоеполый заросток (с антеридиями и архегониями)
7. После оплодотворения из зиготы формируется зародыш и в дальнейшем молодое растение (оно питается за счет пластинки заростка)
8. Спорофит существует отдельно от гаметофита
Какими цифрами обозначены на рисунке «Цикл развития папоротника» гаплоидные стадии развития? Назовите их.
Решение:
1) 2 — спора (сформировалась в результате мейоза в спорангиях);
2) 3 — заросток (сформировался в результате митоза из споры) с развивающимися на нем антеридиями — 4 и архегониями 5 (сформировались также в результате митоза);
3) 6 — спермий (сперматозоид) и 7 — яйцеклетка. (сформировались также в результате митоза)
Спорофит папоротника орляка имеет 52 хромосомы. Сколько хромосом у него в клетках спорангия, в зрелых спорах и в клетках заростка? Какое деление приводит к образованию этих клеток? Из каких клеток они образуются?
Решение:
Спорофит папоротника орляка – взрослое растение – имеет диплоидный набор хромосом -52 хромосомы –деление, которое приводит к образованию этих клеток – митоз. Изначально эти клетки образовались путем митоза из зиготы (2 n )
Спорангии находятся на нижней стороне листа в сорусах. Стенки спорангия и ткань из которой будут формироваться споры – диплоидные -52 хромосомы. Сформировались в результате митоза.
Зрелые споры – гаплоидные, содержат 26 хромосом. Споры сформировались из спорогенной (2 n )ткани путем мейоза.
Клетки заростка – гаплоидные, содержат 26 хромосом – сформировались в результате митоза из гаплоидной споры.
Определите число (n) хромосом и количество ДНК (с) у спор, заростка, половых клеток и спорофита папоротника. В результате какого деления образуются эти клетки и стадии развития?
Пояснение.
Элементы ответа.
1) У спор, заростка и половых клеток гаплоидное число хромосом и молекул ДНК (nc).
2) У спорофита диплоидное число хромосом и ДНК, т. к. он образовался после оплодотворения из зиготы (2n2c).
3) Гаплоидные стадии развились из споры, образовавшейся в результате мейоза. Половые клетки образовались из спор в результате митоза
Какой хромосомный набор характерен для заростка и зародыша плауна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются клетки заростка и зародыша плауна?
Пояснение.
1) В клетках зародыша плауна диплоидный набор хромосом (2n).
2) В клетках заростка гаплоидный набор хромосом (n),
3) Зародыш плауна (как и всё растение), развиваются из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём митоза.
Заросток образуется из гаплоидной споры (n) путём митоза.
Какой хромосомный набор характерен для клеток зародыша и заростка плауна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.
Пояснение.
Схема решения задачи включает:
1) в клетках зародыша диплоидный набор хромосом (2n);
2) в клетках заростка гаплоидный набор хромосом;
3) зародыш развивается из диплоидной зиготы митотическим делением;
4) заросток развивается митотическим делением из гаплоидной споры
Какое количество хромосом (n) и молекул ДНК (с) будет в клетках спорангия папоротника в начале спорообразования и в зрелой споре. Ответ поясните.
Пояснение.
1. Перед началом спорообразования в клетке спорангия будет 2n4с.