Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №4 - Журнал «Домашняя лаборатория»

Из споры вырастает следующее поколение — гаметофит. Это поколение гаплоидное, на гаметофите образуются половые органы, производящие гаметы (половые клетки, сперматозоиды и яйцеклетки). Все наземные растения имеют половые органы одного типа: мужские называются антеридии, а женские — архегонии. В муж ских органах образуется много сперматозоидов, а в женских — одна крупная неподвижная яйцеклетка. В процессе эволюции, в процессе приспособления к дефициту воды происходила постепенная редукция (то есть сокращение продолжительности жизненных циклов) гаметофитов и упрощение половых органов.

На следующем рисунке показан жизненный цикл мха.

Мхи — это растения, которые пошли по пути преобладания в жизненном цикле гаметофитного поколения. То, что мы видим в лесу — гаметофиты. На их верхушке образуются мужские и женские половые органы, то есть может происходить оплодотворение. Для этого нужна вода. Как ее можно получить и сохранить. Вы, наверно, наблюдали, что мхи растут плотной дерниной, на ней и удерживается достаточное количество воды, в которой могут плавать сперматозоиды. Что происходит при оплодотворении? Образуется зигота, потом она прорастает на этом самом гаметофите в новое диплоидное растение — спорофит. Спорофит отдельно жить не может, он паразитирует на гаметофите, и представляет собой коробочку, в которой образуются споры, коробочка на ножке, а также у него имеется присоска, через которую он присасывает все, что ему нужно из гаметофита.

Все остальные наземные растения пошли по другому пути — пути преобладания в жизненном цикле спорофита. Спорофит получил расчленение на органы, он устроен довольно сложно. Гаметофит представляет собой маленькое растеньице. В каждой группе есть различия, поэтому расскажем про каждую группу.

На рисунке представлен жизненный цикл папоротников. Виден спорофит, на его нижней поверхности есть спорангии, в которых образуются споры. Они разносятся ветром, попадают во влажные условия, лопаются и начинают прорастать, в конце концов образуя сердцевидную очень маленькую пластинку. На ней образуются гаметангии — мужские и женские органы, о которых уже было сказано. Каким образом сперматозоидам попасть в яйцеклетку, если это растение наземное? Дело в том, что пластинка лежит той стороной вниз, на которой образуются половые органы, под ней конденсируется вода, которую сперматозоиды могут использовать, чтобы доплыть до яйцеклетки. Они плывут с достаточно большой скоростью: 0,3 мм/мин. После оплодотворения образуется зигота, и из зиготы вырастает спорофит следующего поколения, он пока еще находится на гаметофите, но через некоторое время гаметофит отмирает, и спорофит начинает самостоятельно существовать.

Примерно так же все происходит и у хвощей. Хвощи имеют членистое строение. Листьев у них нет, одни оси, вертикальные и горизонтальные, которые и осуществляют фотосинтез. На спорофите образуются споры, которые разносятся ветром, для этого у них есть выросты, с помощью которых они сцепляются и облегчают себе полет. В конце концов, они находят где-то условия для прорастания, в следствие чего образуется гаметофит. Он имеет немного другую, отличную от папоротника форму, но он тоже наземный и зеленый, то есть может сам расти и питаться, а затем происходит все то же самое.

У плаунов размножение происходит немного по-другому. Из спор появляется гаметофит, но отличие в том, что гаметофит прорастает под землей, а для того, чтобы ему жить нужно питаться, сам он питаться не может, так как не имеет хлорофилла, поэтому он обязательно должен встретиться с грибом, который внедрится в тело гаметофита и будет его кормить. Такой гаметофит живет 15–20 лет, он долго развивается, может потому плауны остались в считанном количестве видов. А далее, если встреча произошла и образовалась зигота, то из нее образуется спорофит.

Все вышеназванные растения споровые, они образуют мужские половые клетки — сперматозоиды, окончание — зоид означает, что они движутся в воде, и это приводит к тому, что эти растения могут жить только там, где есть достаточное количество воды для размножения. В геологическом прошлом Земли процветание этих видов было тогда, когда климат был очень влажный, их расцвет приходится на каменно-угольный период, и именно они образовали залежи каменного угля, которыми мы до сих пор пользуемся. Но вскоре климат изменился, изменились условия, эти растения стали вымирать, на смену им пришли другие растения, и эти растения должны были научиться не использовать воду для оплодотворения. Доставка мужских клеток к яйцеклеткам должна была происходить без участия воды. Такими растениями стали семенные: голо- и покрытосеменные.

Первыми появились голосеменные.

Несмотря на то, что это семенные растения, у них также есть споры. Они разные: есть мелкие — микроспоры, которые образуются в мелких шишках, есть споры крупные, которые образуются в крупных так называемых женских шишках. Из микроспор появляется мужской гаметофит, производящий мужские гаметы, а из мегаспоры появляется женский гаметофит. Но они устроены совершенно не так, как у предыдущих групп. Микроспоры образуются на чешуйках, в мешковидных образованиях, которые называются пыльниками. А сами микроспоры называются пыльцой. Мегаспора образуется в структурах, называемых семязачатками. Они находятся в женских шишках, на чешуях, по два семязачатка на каждую чешуйку. Так вот внутри этих семязачатков и образуется мегаспора. Далее должны образоваться гаметофиты. Пыльца начинает прорастать внутри пыльцевой оболочки путем деления на несколько клеток. Часть из них отмирает, часть остается, но главное, что остаются две клетки, одна из которых потом будет иметь значение для оплодотворения, а из второй образуются два спермия. В семяпочке выделяется одна клетка, мегаспора, она делится многократно, в конце концов получается образование, называемое женским гаметофитом. Далее мужской гаметофит каким-то образом должен попасть на женскую шишку. Выбрасываемая из пыльцевых мешков пыльца попадает туда при помощи ветра. После того, как она туда попала, семяпочки выделяют сахаристую липкую жидкость, к которой прилипает пыльца. После этого одна из клеток антеридий начинает расти, образуя трубку, которая буквально врастает в архегонию и освобождает спермии, которые по трубке проводятся к яйцеклетке. Получается нечто вроде внутреннего оплодотворения, без участия воды. Далее все происходит как обычно. Внутри семяпочки из зиготы развивается зародыш, из которого, в конце концов, образуется семя. Зародыш — уже следующее поколение спорофита, который хорошо защищен внутри семени. Семя еще защищено оболочкой, семенной кожурой, кроме того, некоторые семена имеют древовидные выросты, с помощью которых они и распространяются. Попав в благоприятные условия, семя прорастает и дает новый спорофит, который вырастает в дерево. У цветковых растений (цветковые растения — это вершина эволюции), как и у всех прочих, в жизненном цикле доминирует