Размножение споровых растений

Определения и обозначения

Спора — особая клетка, с помощью которой растение размножается и расселяется. Она образуется в спорангии и прорастает, если вокруг достаточно влаги и условия подходят для роста. Спора помогает растению распространиться, но, в отличие от семени, не содержит зародыша и запаса пищи.

Спорангий — орган, в котором образуются и созревают споры. У мхов он находится в коробочке на верхушке ножки, у папоротников — обычно на нижней стороне листьев, а у хвощей и плаунов — на спороносных побегах или листьях. Такое расположение позволяет спорам созреть и затем освободиться.

Гаметофит — поколение растения, на котором образуются половые клетки. Мужские и женские клетки нужны для оплодотворения, то есть их слияния. Поэтому гаметофит участвует в продолжении жизненного цикла: после оплодотворения начинается развитие следующего поколения.

Спорофит — поколение, на котором образуются споры. Он развивается из оплодотворённой яйцеклетки и несёт спорангии. В этих органах появляются споры, из которых может вырасти новый гаметофит, поэтому спорофит и гаметофит связаны и сменяют друг друга.

Как это устроено

Споры созревают внутри спорангиев, которые расположены на спорофите. У мхов это коробочка на ножке, у папоротников — группы спорангиев на нижней стороне листьев, а у хвощей и плаунов — органы на особых спороносных побегах или листьях. Такое размещение помогает спорам развиваться на растении, а затем высвобождаться, когда они созрели. Спорангий защищает формирующиеся споры до момента их распространения.

После созревания споры отделяются от материнского растения и могут разлетаться. Они очень малы и лёгки, поэтому воздушные потоки способны переносить их далеко. Это помогает растениям заселять новые места, если там есть подходящие условия. Однако само попадание споры на новое место ещё не означает, что она обязательно прорастёт.

Если спора оказывается во влажной среде и получает условия для роста, из неё развивается гаметофит. У разных групп он выглядит неодинаково: у мхов гаметофит заметен и похож на небольшое растение, а у папоротников обычно представляет собой маленькое зелёное образование. Его размеры и форма не должны сбивать с толку: это поколение важно тем, что на нём формируются половые клетки. У хвощей и плаунов гаметофиты также отличаются от взрослых растений.

На гаметофите образуются мужские и женские половые клетки. У большинства споровых растений мужским клеткам нужна вода, чтобы переместиться к яйцеклетке и слиться с ней. Поэтому для оплодотворения требуется влажная среда, хотя сами споры могут переноситься ветром. Из оплодотворённой яйцеклетки развивается молодой спорофит, который со временем образует спорангии.

В жизненном цикле споровых растений последовательно сменяются гаметофит и спорофит: один образует половые клетки, другой — споры. У мхов преобладает гаметофит: именно зелёное растение обычно заметнее, а спорофит развивается на нём. У папоротников, хвощей и плаунов преобладает спорофит — это крупное привычное растение, тогда как гаметофит гораздо меньше. Смена поколений позволяет циклу повторяться: спора даёт начало гаметофиту, а оплодотворение — спорофиту.

Размножение и поколения у споровых растений

Сначала найдите в таблице, какое поколение образует споры, а какое — половые клетки: эти функции не следует путать. Затем сравните место образования спор и преобладающее поколение у двух групп. Таблица показывает общую схему; расположение спорангиев у разных растений отличается.

Разбор задач

Задача 1. На изображении папоротника найдите образования, в которых созревают споры, и назовите их. Чтобы ответить, нужно связать видимый орган с его функцией, а не принимать сами споры за отдельные группы на листе. Рассуждайте от расположения к назначению: у папоротников спорангии обычно находятся на нижней стороне листа. Это характерный признак, который помогает узнать органы размножения.

1. Найдите на листе папоротника небольшие группы образований, часто заметные снизу.
2. Вспомните, что орган, в котором формируются споры, называется спорангием.
3. Свяжите его расположение с функцией: внутри этих органов споры созревают.

Ответ: это спорангии; в них образуются и созревают споры.

Задача 2. Из споры папоротника развилось небольшое зелёное образование. Определите, какое это поколение и что на нём образуется. Здесь важно проследить направление развития: спора не превращается сразу во взрослый папоротник. Сначала она даёт начало гаметофиту, а уже на нём появляются половые клетки.

1. Установите, что именно развилось из споры: по жизненному циклу это гаметофит.
2. Не сравнивайте размер образования со взрослым папоротником: гаметофит у папоротника маленький.
3. Определите его функцию: на гаметофите формируются мужские и женские половые клетки.

Ответ: небольшое зелёное образование — гаметофит; на нём образуются половые клетки.

Задача 3. Растение образует споры, но в сухих условиях оплодотворение не происходит. Объясните причину и укажите, какое условие необходимо для продолжения жизненного цикла. Тут нужно различить распространение спор и оплодотворение: для этих этапов условия неодинаковы. Спора может переноситься без воды, но мужским половым клеткам нужна влажная среда, чтобы добраться до яйцеклетки.

1. Определите, какой этап не состоялся: не произошло слияние половых клеток.
2. Вспомните, что у большинства споровых растений мужские клетки перемещаются к яйцеклетке по воде.
3. Сделайте вывод: в сухой среде они не могут добраться до неё.

Ответ: для оплодотворения необходима вода или достаточно влажная среда; без неё жизненный цикл не продолжится обычным путём.

Типичные ошибки

Спору иногда называют семенем, потому что обе структуры помогают растению размножаться. Но спора — одна клетка, в ней нет зародыша и запаса питательных веществ, как у семени. Чтобы проверить себя, спросите: есть ли у этой структуры зародыш и запас пищи? Если речь идёт об отдельной клетке, это спора, а не семя.

Спорангий и споры тоже легко перепутать из-за похожих слов. Спорангий — орган, а споры — клетки, которые в нём образуются. Проверка простая: если называете место, где созревают споры, говорите «спорангий»; если сами клетки — «споры».

Другая ошибка — считать гаметофит и спорофит одним и тем же поколением. Названия помогают вспомнить их роли: гаметофит образует половые клетки, а спорофит — споры. Чтобы проверить ответ, проследите, что именно производит растение на каждом этапе жизненного цикла, а не ориентируйтесь только на его размер или внешний вид.

Иногда думают, что вода нужна для образования или переноса спор. Споры могут распространяться без воды, например переноситься воздушными потоками, но для оплодотворения у большинства споровых растений вода необходима. Разделяйте этапы цикла: ветер помогает расселению спор, а влажная среда — перемещению мужских половых клеток к яйцеклетке.

Связь с другими темами

Чтобы понять размножение споровых растений, полезно знать, чем размножение отличается от роста и какие способы размножения встречаются у растений. Рост увеличивает размеры уже существующего организма, а размножение приводит к появлению нового поколения. Это различие помогает не называть любое развитие растения размножением.

Тема связана со строением мхов и папоротникообразных. Если знать, где находятся коробочки, листья и спороносные побеги, легче понять, где образуются споры и как сменяются поколения. Значит, строение растения помогает разобраться в его жизненном цикле.

Знание жизненных циклов пригодится при изучении семенных растений. Можно будет сравнить, как споры и семена участвуют в размножении и расселении. Такое сравнение показывает, чем различаются способы размножения разных групп растений.

Что запомнить

• Споры образуются в спорангиях.
• Спора может дать начало гаметофиту.
• Гаметофит образует половые клетки.
• Для оплодотворения у большинства споровых растений нужна вода.
• Из оплодотворённой яйцеклетки развивается спорофит.
• В жизненном цикле споровых растений чередуются гаметофит и спорофит.
• У мхов преобладает гаметофит, у папоротникообразных — спорофит.