Чередование поколений растений: где спора, гамета и мейоз
У наземных растений чередуются многоклеточные гаплоидная и диплоидная стадии. Разберём последовательность на мхе, папоротнике и сосне, чтобы больше не считать спору и гамету одной клеткой и не переносить животный гаметогенез на растения.
Федеральная программа · углублённый уровень · 10 класс
Размножение и развитие организмов
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Гаметофит и спорофит
- Мейоз и образование спор у растений
- Гаметогенез гаметофита
- Оплодотворение и зигота
- Жизненный цикл мха
- Жизненный цикл папоротника
- Жизненный цикл сосны
- Различие размеров поколений
- Практическое изучение готовых органов размножения растений
Как это устроено
Проведите четыре обязательные стрелки: спорофит 2n → мейоз → спора n → митозы → гаметофит n → образование гамет n → оплодотворение → зигота 2n → митозы → спорофит 2n. Мейоз создаёт споры, не гаметы непосредственно; гаметы возникают в гаплоидном гаметофите. Это причина, по которой схема «растение производит яйцеклетки мейозом так же, как животное» ошибочна. Спора и гамета обе могут быть гаплоидными, но отличаются следующим действием: спора прорастает сама в гаметофит, гамета участвует в слиянии.
У многих мхов заметный зелёный организм — гаметофит, а спорофит с коробочкой развивается на нём и получает от него питание. У папоротника заметный листоносный организм — спорофит; его спорангии образуют споры, из которых вырастает небольшой гаметофит-заросток. Обе группы обычно нуждаются в водной плёнке для движения мужских гамет к яйцеклетке. Это не означает, что мхи и папоротники находятся на одной «низкой» ступени: это разные современные линии со своими циклами.
У сосны крупное дерево — спорофит, а гаметофиты уменьшены и развиваются в связи с его репродуктивными структурами. Пыльцевое зерно — мужской гаметофит или его стадия, а женский гаметофит развивается внутри семязачатка. Перенос пыльцы называется опылением и не равен уже произошедшему оплодотворению. У сосны семена не заключены в плод, поэтому слово «шишка = плод» неточно. В этом цикле не нужно свободно плавающим сперматозоидам проходить внешнюю водную плёнку, как у типичного папоротника.
При рассмотрении готового гербария или микропрепарата обозначайте видимую структуру и вывод о поколении отдельно. Коробочка мха, сорусы папоротника и шишка сосны не являются одним и тем же органом, хотя все связаны с размножением. На одной фотографии нельзя напрямую увидеть плоидность клетки — её устанавливают по знанию цикла или специальным методам. Для точности подпишите источник изображения, увеличение и стадию.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Чередование поколений
Жизненный цикл наземного растения с многоклеточными гаплоидным гаметофитом и диплоидным спорофитом, соединёнными оплодотворением и мейозом.
Пример: У мха зелёный гаметофит даёт гаметы, а выросший на нём спорофит образует споры.
- Гаметофит
Многоклеточная гаплоидная стадия растения, образующая гаметы обычно митотическим делением клеток.
Пример: У папоротника небольшой заросток — гаметофит, а не молодое диплоидное растение.
- Спорофит
Многоклеточная диплоидная стадия растения, образующая гаплоидные споры через мейоз в соответствующих спорангиях.
Пример: Обычный крупный папоротник с листьями — спорофит.
- Спорангий
Структура растения, в которой формируются споры; её положение и строение различаются между группами.
Пример: На нижней стороне листьев многих папоротников группы спорангиев образуют сорусы.
- Спора растения
Клетка жизненного цикла, которая может развиться в гаметофит без слияния с другой клеткой на этом шаге; у наземных растений обычно возникает после мейоза спорофита.
Пример: Гаплоидная спора папоротника прорастает в заросток.
- Гаметангий
Структура гаметофита ряда растений, где образуются половые клетки.
Пример: На заростке папоротника могут формироваться антеридии и архегонии.
- Антеридий
Структура гаметофита многих споровых растений, в которой формируются мужские гаметы.
Пример: У мха в антеридиях образуются подвижные сперматозоиды.
- Архегоний
Структура гаметофита многих наземных растений, внутри которой формируется яйцеклетка.
Пример: У мха после оплодотворения зигота развивается внутри архегония.
- Заросток папоротника
Небольшой самостоятельный гаметофит многих папоротников, несущий структуры образования гамет.
Пример: Заросток не равен спорангию взрослого папоротника; это другое поколение.
- Пыльцевое зерно
Мужской гаметофит семенного растения на определённой стадии, развивающийся из микроспоры; это не отдельная мужская гамета.
Пример: Пыльца сосны переносится к семязачатку, а гаметы образуются в её дальнейшей развитой линии.
- Семязачаток
Структура семенного растения с тканями спорофита и развивающейся женской линией, из которой после оплодотворения формируется семя.
Пример: У сосны семязачатки расположены на чешуях женских шишек, а не внутри плода.
Пример по шагам
У папоротника в спорангии после мейоза образовалась клетка n. Ученик подписал её «яйцеклетка». Как исправить путь до новой зиготы?
- В спорангии спорофита мейоз образует гаплоидную спору.
- Спора развивается в гаметофит — заросток, где образуются гаметы.
- После встречи и слияния гамет возникает диплоидная зигота, из которой развивается новый спорофит.
Вывод: Спора — переход к гаметофиту, а яйцеклетка — гамета внутри этого поколения.
Практическая работа
Три карточных цикла растений
- Используя готовые схемы, разложите отдельно мох, папоротник и сосну: спорофит, спорангий, спора, гаметофит, гаметы и зигота.
- Подпишите n и 2n на каждом этапе и обведите место мейоза и оплодотворения.
- Сравните видимые размеры поколений и обозначьте, какие клетки на картинке нельзя опознать без подписи или увеличения.
Что можно заключить: Одинаковые переходы плоидности сочетаются с разной самостоятельностью и размерами поколений.
Безопасность: Только готовые схемы, гербарии и разрешённые препараты; не собирайте охраняемые растения и не пробуйте пыльцу на вкус.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.