Reprodukce (reprodukce) je vlastnost živých organismů reprodukujících svůj vlastní druh, zajišťující kontinuitu a kontinuitu života. Rostliny se rozmnožují vegetativně, nepohlavně (výtrusy) a pohlavně.
Vegetativní množení je schopnost rostliny obnovit celý organismus z jakékoli jeho části (kořen, stonek nebo list). Vyšší rostliny se mohou rozmnožovat pomocí oddenků, úponků, cibulí, hlíz, řízků a také roubováním.
Člověk široce využívá vegetativní rozmnožování k produkci nových rostlin. Při této metodě si potomstvo lépe zachovává vlastnosti a vlastnosti mateřské rostliny než při pohlavním rozmnožování.
Nepohlavní rozmnožování – nové rostliny vyrůstají ze spor (nejmenší buňka, méně často skupina buněk), které se ve velkém oddělují od mateřské rostliny. Tento způsob rozmnožování je charakteristický především pro nižší rostliny (řasy, houby, lišejníky).
Pohlavní rozmnožování – v důsledku oplodnění, tedy splynutí a vzájemné asimilace samčích a samičích reprodukčních buněk (gamet), vzniká zygota, která rozmnožuje nový organismus. Takové rozmnožování obohacuje dědičný základ rostlin a zvyšuje jejich variační schopnost.
Vegetativní a nepohlavní (spory) rozmnožování zajišťuje především kvantitativní rozšíření rostlin a zachování druhů; sexuální – zlepšení rostlinných druhů, zvýšení kvantitativní diverzity a novotvorba druhů.
4) Růst a vývoj rostlin
Životní cyklus rostlin se skládá ze dvou procesů: růstu a vývoje.
Růst rostlin je třeba chápat jako nevratný nárůst lineárních rozměrů, povrchu, objemu a hmotnosti organismu spojený s novou tvorbou prvků jeho struktury.
Růst rostlin spočívá v proliferaci buněk a zvětšení jejich objemu, růstu tkání a orgánů. Růst každé rostliny začíná pomalu, pak se zrychluje, dosahuje maxima, pak se zpomaluje a úplně se zastaví.
Mnohé kulturní rostliny (proso, čirok, mrkev atd.) rostou v prvním období velmi pomalu. V této době je důležité provádět odplevelování, bránění a meziřádkovou kultivaci pro zničení plevele.
Rostlinný vývoj jsou kvalitativní fyziologické, biochemické a morfologické změny ve struktuře a funkcích rostlinného organismu a jeho jednotlivých částí (orgánů, tkání a buněk), ke kterým dochází v průběhu procesu ontogeneze – individuálního vývoje od okamžiku vzniku do konce života. .
Celý životní cyklus rostlin se dělí na vegetativní a reprodukční období. V prvním období rostliny intenzivně tvoří vegetativní hmotu, tvoří se a rostou kořeny, stonky a listy, ve druhém období dochází ke kvetení a plodování. Jednoleté jarní a zimní rostliny kvetou a plodí jednou za život a víceleté (polykarpické) rostliny – mnohokrát. Mezi trvalkami však existují, i když vzácně, monokarpické rostliny, které po mnoha letech života vykvetou a poté odumírají (agáve, bambus atd.).
Doba od začátku klíčení semen do úplného vyzrání rostlin se nazývá vegetační období. Během vegetačního období procházejí rostliny určitými vývojovými fázemi, které odpovídají specifickým morfologickým vlastnostem. Mezi obecné fáze vývoje kvetoucích rostlin patří: klíčení semen, tvorba vegetativních a generativních orgánů, plodnost. Ve vztahu k jednotlivým skupinám nebo druhům rostlin se rozlišují podrobnější fáze vývoje.
Velký význam v rostlinné výrobě má sledování nástupu a trvání jednotlivých fází vývoje – fenologických fází – u různých plodin a plevelů za specifických podmínek farmy. Určují načasování zemědělských prací (obdělávání půdy, hnojení, setí, péče o rostliny, sklizeň). Umožňují zohlednit měnící se požadavky rostlin na faktory a životní podmínky během ontogeneze a s přihlédnutím k tomu správně vybudovat systém pěstitelské a sklizňové technologie. V tomto ohledu je velmi důležité znát kritická období, kdy jsou rostliny nejcitlivější na nedostatek toho či onoho životního faktoru a prudce snižují svou produktivitu. Objevují se v různých plodinách v různých obdobích během vegetačního období rostlin. Kritické období ve vztahu k vlhkosti je tedy u ozimé pšenice pozorováno od rašení do plnění zrna, u bavlny – během květu – tvorba plodů, u brambor – pučení – tuberóza. Tyto vlastnosti je třeba vzít v úvahu při vývoji agrotechnických opatření.
Na rozdíl od lidí mohou rostliny prodloužit svůj druh různými metodami. Informace o jejich rozmnožování lidstvo obratně využívá k pěstování jiných organismů. V této lekci se podíváme na metody rozmnožování rostlinných organismů a přímou aplikaci těchto poznatků v praxi.
Plán lekce:
Typy reprodukce
Reprodukce je proces, při kterém se zvyšuje počet určitého organismu.
V rostlinných organismech se rozlišují následující způsoby reprodukce:
- Sexuální;
- Nepohlavní (spory a vegetativní).
Pohlavní rozmnožování. Pokud se slova „gamety“ používají k popisu způsobu rozmnožování rostlin, pak si můžete bez stínu pochybností vybrat sexuální reprodukci. Gamety jsou speciální buňky, které jsou určeny pro tento způsob rozmnožování. Fáze životního cyklu, která produkuje pohlavní buňky, se nazývá gametofyt.
Gamety mají dva typy:
- Samec: Pohyblivé samčí buňky se nazývají spermie a nepohyblivé samčí buňky se nazývají spermie. Spermie nemají bičíky (charakteristické pro krytosemenné a nahosemenné rostliny);
- Samice: Samičí buňky se nazývají vajíčka. Vajíčka jsou obvykle mnohem větší než samčí gamety, protože obsahují zásobu živin. Vaječná buňka se skládá z cytoplazmy – ooplazmy – a jádra.
Pohlavní buňky se musí navzájem spojit. Proces, jehož výsledkem je vytvoření jediného organismu, se nazývá oplodnění. Jediný organismus se nazývá zygota, ze které se pak vytvoří nová rostlina. Čerstvý rostlinný organismus obsahuje soubor vlastností, které mu byly předány samičími a samčími buňkami.
Dědičný materiál je obsažen v chromozomech. Gamety jsou haploidní, to znamená, že obsahují jednu sadu chromozomů. Na diagramech takových chromozomů je označen latinským písmenem n. Jediná sada je vlastní všem gametofytům a některým řasám (chlorella) a houbám (mukor).
Při splynutí gamet se vytvoří zygota, která má dvojitou (diploidní) sadu chromozomů. V tomto případě se rodičovské vlastnosti smísí a vytvoří se jedinečná rostlina s vlastním souborem vlastností. To je biologický význam: kombinace genů zvyšují genetickou rozmanitost potomků, což vede ke vzniku nových, adaptovanějších organismů.
Nepohlavní rozmnožování. Existují dva typy nepohlavní reprodukce: vegetativní a spórová reprodukce.
Vegetativní množení. Na rozdíl od sexuální reprodukce vegetativní reprodukce nezahrnuje specializované buňky. Rostlinný organismus se vyvíjí z částí vegetativních orgánů: kořenů a výhonků.
Tento způsob rozmnožování je typický pro všechny rostliny. Krytosemenné rostliny se nejčastěji rozmnožují vegetativně díky široké škále modifikovaných výhonků a kořenů.
V průběhu rozvíjení znalostí o zahradničení si lidstvo osvojilo metodu vegetativního množení – zvyšování počtu rostlin řízkováním a vrstvením. Řízky jsou části rostlin, které jsou schopny získat oporu v půdě a produkovat nové kořeny. K tomu jsou řízky odděleny od mateřského rostlinného organismu a zasazeny do půdy. Tímto způsobem můžete množit obrovské množství rostlin, jako je zimolez nebo černý bez.
Rostlinné organismy, které nejsou schopny dobře zakořenit v půdě, se množí vrstvením (angrešt). Při této metodě se dceřiná rostlina neodděluje od mateřské rostliny, ale pouze se ohne část výhonku a navrchu se posype zeminou.
Některé rostliny samy mají vyvinuté orgány pro vegetativní rozmnožování. Například jahody se snadno klonují sami, díky přítomnosti upraveného výhonku – kníru.
Množení jahodovými úponky
Rozmnožování sporami. Nezaměňujte spory bakterií se spórami rostlin. Bakteriální spory jsou stádiem života mikroorganismů, ve kterém jsou metabolické procesy co nejvíce zpomaleny. Bakterie potřebují k přežití v nepříznivých podmínkách spory. Bakterie jsou potaženy silnou skořápkou, která dokáže přežít extrémní teploty. Spory rostlinných organismů jsou určeny k rozmnožování. Skořápka – sporoderm – se skládá ze dvou vrstev: exine a intine. Exine má výstupky, které mu umožňují přilnout k hladkým částem. Tímto způsobem se rozmnožují houby, řasy a vyšší rostliny.
Na rozdíl od reprodukce gametami proces reprodukce sporami zahrnuje jednu buňku. Spory klíčí během fáze životního cyklu rostliny zvané sporofyt. Zvláštní orgány, které nesou výtrusy, se nazývají sporangia.
Spory mohou být mobilní nebo nepohyblivé. Pohyblivé výtrusy – zoospory – mají bičíky pro pohyb. Pohyblivé spory nemají bičík.
Sporofyt je diploidní, to znamená, že má dvojitou sadu chromozomů. V diagramech je zapsán jako 2n. Rostlina, která je tvořena ze spóry, zcela replikuje organismus mateřské rostliny, protože nedochází k míchání genetických materiálů.
Pro rostlinu je výhodnější rozmnožovat se sporami než gametami, protože se tohoto procesu účastní pouze jedna buňka. Výtrusy se oddělí od mateřského organismu a vyklíčí tam, kde se vytvoří podmínky příznivé pro klíčení.
Mnoho rostlin se vyznačuje střídáním generací, to znamená, že organismus nějakou dobu zůstává ve stadiu sporofytu a nějakou dobu ve stadiu gametofytu. Z tohoto důvodu se rostliny stejného druhu mohou lišit nejen způsobem reprodukce, ale také vzhledem. Všechno je to o generačních výhodách.
Výhody sexuální reprodukce:
- Míchání genetického materiálu gamet, které vede k lepší adaptaci na měnící se podmínky prostředí.
Výhody asexuálního rozmnožování:
- Vyšší pravděpodobnost reprodukce, protože je zapojena pouze jedna buňka;
- Během vegetativního množení nezačíná vývoj rostlin z jedné buňky, ale z několika, což zkracuje dobu pro vznik nového rostlinného organismu.
Střídání generací kapradin
Generace rostliny, která ve svém životním cyklu vydrží déle, se nazývá dominantní.
Změny ve vztahu mezi gametofytem a sporofytem v průběhu evoluce
Rozmnožování výtrusných rostlin
Výtrusné rostliny jsou rostliny vyznačující se množením výtrusů.
Rostlinné organismy nesoucí spory jsou:
- Spodní: řasy;
- Vyšší rostliny: mechy, mechy, přesličky, kapradiny.
- Vegetativní: řasy se takto rozmnožují, když jsou jejich části náhodně odděleny od mateřského organismu vlivem silných proudů nebo vlivem živočichů;
- Výtrusné: výtrusy řas jsou buď pohyblivé s bičíky (zoosporami) nebo nepohyblivé; uvnitř mateřské buňky se tvoří mnoho spor, které pak jdou ven do vodního prostředí;
- Sexuální: pohlavní rozmnožování je aktivováno pouze tehdy, když nastanou nepříznivé podmínky pro adaptaci na měnící se vnější podmínky; gamety z gametofytu se ve vodním prostředí spojují a tvoří zygotu, ze které vzniká nová rostlina.
Rozmnožování mechů. Mechy mají výrazné střídání generací. Dominantní generací je gametofyt. U kukačky se za vlhkého počasí spermie ze samčího mechu přesouvají do vajíčka na samičím mechu. Z bývalé zygoty se stává sporofyt – schránka na stopce. Tam se tvoří spory, které se následně uvolňují k zemi. Z nich vyrůstají samčí a samičí mechy – gametofyty.
Životní cyklus mechu
Rozmnožování mechů. V životním cyklu mechů je již patrná dominance sporofytu nad gametofytem. Na zeleném organismu – sporofytu – se tvoří sporangia s mnoha sporami uvnitř. Výtrusy tvoří rostlinný gametofyt, který se u palicovitých mechů nazývá prothallus. Tam se tvoří samčí a samičí reprodukční části, které produkují gamety. Ve vlhkém počasí splynou a vytvoří sporofyt.
Životní cyklus mechů
Rozmnožování přesliček. Dále ve všech rostlinách bude sporofyt dominantní generací. Rozmnožování přesliček opakuje rozmnožování kyjových mechů. Na sporofytu se tvoří výtrusy, ze kterých vyrůstá prothallus – gametofyt – se samičími a samčími gametami.
Životní cyklus přesličky
Množení kapradin. Dominantní generací kapradin je také sporofyt. Sporofyt je rostlina s listy, na jejichž spodní straně se tvoří hnědé hlízy – sporangia. Výtrusy tvoří gametofyt – prothallus. Tvoří se na něm samčí a samičí buňky. Při oplození vytvoří zygotu, ze které se vyvine sporofyt.
Životní cyklus kapradin
Rozmnožování nižších a vyšších výtrusných rostlin se tedy liší. Rostlinné organismy nesoucí nižší výtrusy se vyznačují volbou mezi nepohlavním nebo pohlavním rozmnožováním. Oba typy reprodukce jsou vzácné. Vyšší výtrusné rostliny se vyznačují změnou generací s převahou gametofytu (mechy) nebo s převahou sporofytu (mechy, přesličky, kapradiny).
Množení semenných rostlin
Semenné rostliny se také nazývají gymnospermy. Tyto rostliny se vyznačují množením semeny. Na rozdíl od rostlinných organismů nesoucích výtrusy se nahosemenné rostliny nemnoží prostřednictvím výtrusů, ale prostřednictvím semen. Na rozdíl od krytosemenných nechrání nahosemenná semena se speciální strukturou – plody.
Samičí a samčí semena rostlin lze rozeznat pouhým okem: samičí semena jsou mnohem větší, protože nesou zásobu živin, která je uzavřena v endospermu. Samičí semeno se skládá z embrya, endospermu a hustého semenného obalu. Samčí semena připomínají spíše pyl.
Struktura semene borovice
Rozmnožování nahosemenných rostlin se obvykle uvažuje na příkladu borovice lesní. Borovice je jednodomý rostlinný organismus, to znamená, že na jedné rostlině se nacházejí samičí i samčí šištice.
- Samičí šišky: červené, sedí na vrcholu jeden po druhém; na šupinách samičích šišek se vyvíjejí dvě vajíčka, ve kterých jsou umístěna vajíčka;
- Samčí šištice: žlutozelené, malé, shromážděné ve skupinách; Na šupinách samčích šišek se vyvíjejí dva pylové váčky, ve kterých jsou umístěny bublinky naplněné pylem a vzduchem, které usnadňují let.
Struktura borové šišky
Pyl vyletí ze samčího kužele a setká se se samičím kuželem. Toto je fáze opylování. Šupiny samičího čípku jsou spojeny, aby se zabránilo zpětnému vylétnutí pylových zrn. Z pylu se stává pylová láčka, která tvoří nepohyblivé bičíkovité spermie. Připojují se k vajíčku. Z vytvořené zygoty vyroste semeno. Šiška dřevnatí a otevírá se a uvolňuje semena k dalšímu množení.
V životním cyklu nahosemenných rostlin převažuje sporofyt. Sporofyt je dospělá rostlina. Tvoří se uvnitř semen šišek a poté klíčí, když dopadne na zem. Gametofyt – šišky.
Životní cyklus nahosemenných rostlin
Vegetativní rozmnožování je také vzácné u rostlinných organismů nesoucích semena.
Rozmnožování krytosemenných rostlin
Krytosemenné rostliny jsou vrcholem evoluce. Pro rozmnožování mají vyvinuté speciální orgány: květy a plody. Barevný květ přitahuje opylující hmyz, který usnadňuje přenos pylu mezi rostlinami. Plod s oplodím chrání křehká semena před nepříznivými vlivy.
Samčí a samičí gametofyt v krytosemenných rostlinách se velmi liší:
- Mužský. Samčí gametofyt se nazývá pyl a nachází se na prašníku tyčinky. Jedná se o míček s dvouvrstvým pláštěm: vnější je nerovný a vnitřní hladký. Pro lepší fixaci pylu jsou potřeba nepravidelnosti. Pod membránami jsou dvě buňky: vegetativní a generativní.
- Ženský. Samičí gametofyt se nazývá zárodečný vak a nachází se ve vajíčku pestíku. Má vstupní otvor pro pyl – mikropyle. Naproti mikropylu je vaječná buňka a uprostřed je centrální buňka.
Proces přenosu pylu se nazývá opylení. K opylení rostlin dochází:
- Samosprašování: pyl dopadá na tyčinky téhož rostlinného organismu (hrách, fazole); vysoká pravděpodobnost opylení, ale nízká diverzita potomstva;
- Křížové opylení: pyl padá na tyčinky jiné rostliny (kukuřice, meloun); vysoká diverzita potomstva, ale nízká pravděpodobnost opylení.
Prostřednictvím opylujícího hmyzu (zoofilie) nebo větru (anemofilie) se pyl odděluje od tyčinky a letí na bliznu pestíku. Vegetativní buňka se prodlužuje a stává se z ní pylová láčka. Roste a dostává se do embryonálního vaku. Generativní buňka je rozdělena na 2 nepohyblivé spermie. Jeden z nich se spojí s vajíčkem a vytvoří zygotu. Druhá se spojuje s centrální buňkou a dále tvoří endosperm. Tento proces se nazývá dvojité oplodnění, což znamená spojení dvou spermií se dvěma buňkami.
Dále se ze zygoty vyvine embryo, které je obklopeno endospermem se zásobou živin. Ovoce se postupně tvoří.
Vegetativní reprodukce
Vegetativní množení probíhá pomocí vegetativních orgánů: kořeny, výhonky. Na rozdíl od sexuální reprodukce produkuje vegetativní rozmnožování identické jedince bez rozmanitosti. To snižuje šance na přežití v měnících se podmínkách prostředí.
Na vegetativním množení se podílejí buňky parenchymu, hlavní tkáň. Tyto buňky nejsou specializované, takže během vývoje z nich může vzniknout jakýkoli orgán.
