Я познаю мир. Ботаника

Многоножка: Получается, что у селягинелл взрослый спорофит заботится о питании своего будущего второго поколения, о маленьком гаметофите. Это очень похоже на то, что я имела в виду.

Профессор Зеленовский: Конечно, все вы: и Многоножка, и Плаун, и Сфагнум были совершенно правы, когда предложили возможные способы защиты гаметофита. На примере селягинеллы мы увидели, как ваши идеи воплотились в жизнь.

Порфира: Значит, у Селягинеллы уже есть семя?

Сосна: Что–то непохоже это на настоящее семя. Во всяком случае, на мое.

Профессор Зеленовский. Действительно, мегаспора разноспоровых плаунов или папоротников – это еще не семя. Для того чтобы возникло семя, потребовалось еще несколько очень важных изменений. Представьте себе, что крупная, богатая питательными веществами мегаспора престала покидать материнское растение спорофита и развивается теперь прямо внутри спорангия. Таким образом, женский гаметофит оказывается защищенным не только оболочкой споры, как у селягинеллы, но еще и мясистыми стенками спорангия. Неплохая защита, верно?! Кроме того, внутри спорангия женский гаметофит с яйцеклеткой, а затем и с зародышем обеспечен пищей.

Многоножка. Взрослый спорофит вынашивает зародыш и выкармливает его. Вот видите, я же говорила вам, говорила!

Осина: А что происходит с микроспорой?

Профессор Зеленовский: Практически ничего. Микроспора семенных растений, как и у разноспоровых, содержит мужской гаметофит, который дает начало сперматозоидам или спермиям. Разница заключается только в том, что у семенных растений мужской гаметофит состоит всего из 3 клеток. Только вдумайтесь! У знакомых нам папоротников, хвощей и плаунов (кроме уважаемой Селягинеллы) заросток–гаметофит измеряется миллиметрами и даже сантиметрами, а у какой–нибудь сосны или ели состоит всего из 3 клеток! А знаете, как называются эти 3 клетки, спрятанные под оболочкой микроспоры? Ни за что не догадаетесь... – пыльца! Точнее, пыльцевое зерно.

Сосна и Осина (в один голос): Невероятно!

Пыльцевое зерно сосны:1 – генеративная клетка;2 – клетка трубки; 3 – оболочка споры; 4 – воздушныемешки

Сосна. Кто бы мог подумать, что моя обыкновенная пыльца... Удивительно! Это значит, что, мои микроспоры, то есть мои мужские гаметофиты, то есть моя пыльца, доставляются к семязачаткам ветром?

Осина: У тебя и у меня – ветром, а у других цветковых растений пыльцу переносят разные животные–опылители и даже вода.

Сосна: Подождите, я что–то запуталась.

Профессор Зеленовский: Тебе всё станет понятно, если я расскажу об образовании семени еще раз на примере сосны. Итак, весной под чешуйками мужских шишек развиваются микроспоры. Внутри них развивается крошечный мужской гаметофит, который состоит всего из 3 клеток. Позже одна из этих клеток делится с образованием двух спермиев. Микроспора, внутри которой находится мужской гаметофит, называется уже не микроспорой и не микрогаметофитом, а пыльцевым зерном.

А что происходит под покровом чешуй женских шишек? Там в семязачатках происходит образование мегаспор. Семязачатки можно увидеть, если весной, где–нибудь в конце апреля, отогнуть чешуйку молодой женской шишки. Семязачатки выглядят как два маленьких бугорка на ее поверхности (см. рис. на с. 291). На самом деле семязачаток – это не что иное, как мегаспорангий, дополнительно покрытый защитной оболочкой.

В мегаспорангии–семязачатке образуется 4 мегаспоры, из которых только одна дает начало женскому гаметофиту, а остальные погибают. Женский гаметофит, как и мужской, развивается внутри оболочки споры. В результате он защищен тремя оболочками: оболочкой споры, оболочкой мегаспорангия и дополнительной оболочкой, покрывающей сам мегаспорангий. Правда, последняя оболочка не сплошная. В ней существует отверстие, которое называется пыльцевход, или микропиле.

Мы с вами уже видели, до какой степени упрощается мужской гаметофит – от него остается всего 3 клетки. Женский гаметофит остается довольно крупным. Он состоит из множества клеток и даже формирует многоклеточные половые органы – архегонии, в которых созревают яйцеклетки. Архегонии голосеменных удивительно напоминают архегонии папоротников: в расширенном брюшке хранится яйцеклетка, а над ним возвышается длинная шейка, через которую подвижные сперматозоиды или неподвижные спермии попадают к яйцеклетке.

Семязачаток хвойного растения. 1 – покров семязачатка; 2 – мегагаметофит; 3 – архегонии; 4 – яйцеклетка; 5 – пыльцевая трубка; 6 – спермий;7 – пыльцевход (микропиле)

Теперь вернемся к пылинке, которая, как мы уже знаем, не просто пылинка, а отдельный организм, целая стадия жизни сосны – мужской гаметофит. Если пылинке посчастливилось попасть под чешуйку женской шишки, происходит оплодотворение. К моменту созревания яйцеклеток из отверстия пыльцевхода выделяется капелька жидкости, в которую попадает пылинка. Капелька жидкости с пылинкой всасывается через пыльцевход внутрь и оказывается возле стенки мегаспорангия.

Сосна: А как же спермии добираются до яйцеклеток? Они же неподвижны!

Профессор Зеленовский: Как вы помните, одна из трех клеток пылинки делится с образованием двух спермиев. Так вот, другая становится клеткой пыльцевой трубки, по которой спермии попадают к женскому гаметофиту. Пыльцевая трубка удлиняется, прорастает через стенку мегаспорангия, через шейку архегония и около яйцеклетки разрывается. Один из освободившихся спермиев сливается с яйцеклеткой. Образовавшаяся зигота – это уже молодой спорофит. Из зиготы развивается зародыш семени с зачаточным корешком, зачаточным побегом и первыми листьями – семядолями. Запасные вещества, необходимые зародышу в первые дни самостоятельной жизни, когда семя покинет шишку, откладываются в клетках женского гаметофита, окружающего зародыш. Эта запасающая ткань называется эндоспермом. Оболочка мегаспорангия превращается в семенную кожуру.

Сосна: Огромное спасибо, Профессор. Теперь я могу сказать, что знаю о своем организме почти все и что жизненный цикл голосеменного растения гораздо более совершенен, чем даже у селягинеллы. По сравнению с новорожденным спорофитом селягинеллы, который защищен только оболочкой споры, зародыш голосеменного растения не только покрыт тремя оболочками, но и получает питание от взрослого растения все время, пока находится внутри шишки. Но самое главное достоинство нашего жизненного цикла заключается в том, что оплодотворение происходит без участия воды! Мхам, плаунам, хвощам, папоротникам вода была необходима, чтобы сперматозоиды доплыли до яйцеклеток, а мы, голосеменные, научились обходиться без нее. Даже мужские гаметы почти всех голосеменных – спермии – стали неподвижны – плыть стало некуда.

Образование пыльцевой трубки у сосны. 1 – стерильная клетка; 2 – сперматогенная клетка;3 – ядро клетки трубки

Профессор Зеленовский". Кстати, у наиболее примитивных представителей голосеменных – гингко и саговников – мужские гаметы подвижны и потому называются не спермиями, а сперматозоидами. Это древний признак сближает их с предками семенных растений.