Žiediniai augalai, arba gaubtasėkliai, yra labiausiai paplitusi augalų grupė Žemėje. Jų sėkmės paslaptis slypi sudėtingame dauginimosi procese, kurio kulminacija - dvigubas apvaisinimas. Šis unikalus reiškinys, būdingas tik gaubtasėkliams, užtikrina efektyvų sėklų formavimąsi ir genetinę įvairovę.
Žiedinio augalo gyvenimo ciklas
Žiedinio augalo gyvenimo ciklas susideda iš dviejų pagrindinių etapų: sporofito (dominuojančio diplodinio etapo) ir gametofito (haplidinio etapo). Dvigubas apvaisinimas yra neatsiejama šio ciklo dalis, užtikrinanti perėjimą nuo gametofito prie sporofito.
Žiedo sandara ir funkcijos
Norint suprasti dvigubo apvaisinimo esmę, būtina susipažinti su žiedo sandara. Pagrindinės žiedo dalys yra:
- Taurėlapiai: Apsaugo pumpure esantį žiedą.
- Vainiklapiai: Vilioja apdulkintojus (vabzdžius, paukščius ir kt.) savo spalvomis ir kvapais.
- Kuokeliai: Vyriškoji žiedo dalis, susidedanti iš dulkinės (kurioje gaminamos žiedadulkės) ir kotelio. Žiedadulkė yra vyriškas gametofitas (mikrogametofitas).
- Piestelė: Moteriškoji žiedo dalis, sudaryta iš purkos (ant kurios patenka žiedadulkės), liemenėlio ir mezginės (kurioje yra sėklapradžiai). Gemalinis maišelis yra moteriškas gametofitas (megagametofitas).
Žiedai pagal pagrindines žiedo dalis skirstomi į du tipus:
- Vienalyčiai žiedai: turi tik kuokelius arba tik piesteles.
- Dvilčiai žiedai: turi ir kuokelius, ir piesteles. Dauguma augalų turi tobulus žiedus, sudarytus iš moteriškos ir vyriškos dalių. Šios dalys išsidėsto šalia viena kitos, bet yra fiziškai atskirtos ir veikia atskirai.
Pagal vienalyčius žiedus augalai skirstomi į:
Taip pat skaitykite: Žiedinių augalų reprodukcija
- Vienanamiai augalai - jei abiejų tipų vienalyčiai žiedai yra tame pačiame augale (beržas, lazdynas, alksnis).
- Dvinamiai augalai - jei vyriškieji ir moteriškieji žiedai yra skirtinguose individuose (gluosnis, drebulė, tuopa).
Apdulkinimas: Kelias į apvaisinimą
Apvaisinimas prasideda nuo apdulkinimo - proceso, kai žiedadulkės patenka nuo kuokelio ant piestelės purkos. Apdulkinimas gali vykti įvairiais būdais:
- Savidulka: Apsidulkinimas to paties žiedo ar kitų to paties augalo žiedų žiedadulkėmis (žirniai, pupelės, paprikos). Savidulkiai augalai dažniausiai apsidulkina dar neišskleidę vainiklapių.
- Kryžmadulka: Apdulkinimas tos pačios rūšies kito augalo žiedadulkėmis (obelis, slyva, liepa). Po to susiliejus skirtingų augalų gametos, todėl padidėja tikimybė susidaryti įvairesnėms genų kombinacijoms negu po savidulkos. Kryžmadulką gali vykdyti vėjas, vanduo, vabzdžiai (bitės, drugeliai ir kt.) ar kiti gyvūnai, pavyzdžiui, tropiniai paukščiai - kolibriai. Ryškiais vainiklapiais, nektaru žiedai vilioja vabzdžius apdulkintojus.
Dvigubas apvaisinimas: Esminis procesas
Patekusios ant piestelės purkos žiedadulkės sudygsta. Iš žiedadulkės išauga dulkiadaigis, kuris slenka piestelės liemenėliu į mezginę. Dulkiadaigiu slenka du spermiai (n), kurie pro mikropilę patenka į gemalinį maišelį.
Įvyksta dvigubas apvaisinimas:
- Vienas spermis (n) apvaisina kiaušialąstę (n), suformuodamas zigotą (2n). Iš zigotos susidaro sėklos gemalas, iš kurio išauga daigas.
- Kitas spermis (n) susilieja su diploidine centrine ląstele (2n), suformuodamas triploidinį endospermą (3n). Dalijantis endospermo ląstelei sėkloje kaupiamos maisto medžiagos, kurios bus naudojamos daigui augti.
Taigi, po dvigubo apvaisinimo susidaro zigota (2n) ir triploidinė ląstelė (3n).
Sėklos ir vaisiaus formavimasis
Po apvaisinimo prasideda sėklos ir vaisiaus formavimosi procesas:
Taip pat skaitykite: Vaikų kūryba: augalai
- Sėklapradis: Apvaisintas sėklapradis virsta sėkla. Sėkla išsivysto iš sėklapradžio. Sėkla susideda iš embriono, endospermo ir apsauginio apvalkalo.
- Mezginė: Mezginė pradeda augti ir virsta vaisiumi. Iš mezginės sienelių susidaro apyvaisis. Vaisiaus paskirtis - apsaugoti sėklas ir padėti joms plisti. Vaisiaus forma, dydis ir struktūra priklauso nuo augalo rūšies. Piestelės mezginėje užsimezga vaisius, kuris apsaugo viduje esančia sėklas.
- Žiedlapiai ir taurėlapiai: Dažniausiai nudžiūsta ir nukrenta, nes jų funkcija (pritraukti apdulkintojus ir apsaugoti žiedą) jau atlikta. Tačiau kai kurių augalų žiedlapiai gali išlikti ir dalyvauti formuojant vaisių.
- Kuokeliai ir piestelės liemenėlis: Nudžiūsta ir nukrenta, nes jų funkcija atlikta. Kartais piestelės likučiai gali išlikti ant vaisiaus viršūnės.
Sėklų plitimo būdai
Vaisiui susiformavus, jo paskirtis - padėti sėkloms plisti. Yra įvairių sėklų plitimo būdų:
- Vėjas: Platina lengvas, skristukų turinčias sėklas (pavyzdžiui, kiaulpienės, klevo).
- Vanduo: Platina sėklas, kurios plūduriuoja vandenyje.
- Gyvūnai: Platina vaisių, turinčių skanų apyvaisį, sėklas, nes jų luobelė yra atspari virškinimo sultims ir su išmatomis sėklos pašalinamos nepakitusios (pavyzdžiui, vyšnios, obels). Taip pat gyvūnai platina sėklas, kurios turi kabliukus ar spyglius, prisikabindamos prie kailio.
- Saviplita: Kai kurie augalai išbarsto sėklas mechaniškai, pavyzdžiui, sprogdindami vaisius.
Sėklų genetinį kintamumą lemiantys veiksniai
Sėklų genetinį kintamumą lemia:
- Mejozės metu vykstantis krosingoveris ir atsitiktinai išsiskyrusios homologinės chromosomos bei susiliejusios lytinės ląstelės.
- Mutacijos, kurios taip pat keičia sėklų genetinę medžiagą.
Trigeriniai augalai: Išskirtinis pavyzdys
Trigeriniai augalai ( Stylidium ) yra unikalus pavyzdys, iliustruojantis žiedo dalių transformaciją po apvaisinimo. Šių augalų žieduose vyriškos ir moteriškos dalys yra sujungtos į koloną, vadinamą trigeriu. Kolona juda seismonastijos principu, t. y. jos judesys nepriklauso nuo dirgiklio krypties. Kai vabzdys paliečia koloną, ji staigiai trinkteli į jį, apibarstydama žiedadulkėmis. Po apvaisinimo kolona nudžiūsta ir nukrenta, o mezginė išsivysto į vaisių.
Mitozė ir Mejozė: Pagrindiniai ląstelių dalijimosi procesai
- Mitozė (interfazė, profazė, metafazė, anafazė, telofazė) - vyksta visose augalinėse, gyvūninėse ir grybų somatinėse ląstelėse. Jos metu susidaro dvi dukterinės ląstelės. Abi turi diploidinį chromosomų rinkinį. Genetiškai vienodos - kiekvienam dukteriniam branduoliui perduodama visa paveldimoji informacija. Sutrikus mitozės eigai, ląstelė žūva arba pakinta jos gyvybinė veikla - atsiranda mutacijos.
- Mejozė (redukcinis ir ekvatorinis dalijimasis). Redukcinis dalijimasis (interfazė, I profazė, I metafazė, I anafazė, I telofazė).
- Gyvūnų pasaulyje, vykstant spermatogenezei, susidaro du haploidiniai antros eilės spermatocitai, o vykstant ovogenezei, susidaro antros eilės ovocitas ir polinis kūnelis. Ir ovocitas, ir polinis kūnelis yra haploidiniai.
- Augalų pasaulyje mikrosporogenezės ir megasporogenezės metu susidaro po dvi haploidines sporas. Augalų pasaulyje pradinės ląstelės, iš kurių vystosi sporos, yra archesporio audinys, o iš jų susiformavusios sporos vadinamos mikrosporomis.
- Gyvūnų pasaulyje ovogenezės pabaigoje susidaro viena haploidinė kiaušialąstė ir trys poliniai kūneliai.
- Augalų pasaulyje po mikrosporogenezės susidaro keturios haploidinės mikrosporos. Po megasporogenezės susidaro viena haploidinė megaspora.
Nelytinis dauginimasis
Be lytinio dauginimosi, augalai gali daugintis ir nelytiniu būdu:
- Dauginimasis dalijimosi būdu - ląstelė skyla į 2 lygias dalis (bakterijos ir žem.dumbliai). sudėtingesnis yra pakartotinis dauginimasis (žal.vienaląsč.dumbliai).
- Vegetatyvinis dauginimasis - iš savo ląstelių dalių tam tikrų regeneruoja naują individą.
- Dauginimasis sporomis - susidaro be branduolio susiliejimo.
Mikrosporogenezė ir Makrosporogenezė
- Mikrosporogenezė: Vyr. Gametofitas, arba žiedadulkė susidaro kuokelių dulkinėse. Ankstyvose dulkinės stadijose jos meristeminės ląstelės mažai skiriasi viena nuo kitos, vėliau išryškėja stambios ląstelės - archasporijos ląstelės (motininės). Jų dalijimosi metu susidaro parientalinės ir antrinės aarchiasporijos ląstelės. Po keturių sluoksnių susidarymo mitozinis antrinio archesporio ląstelių dalijimasis pasibaigia. Archesporio ląstelės tampa motininėmis mikrosporų ląstelėmis, citoplazma užpildo visą ląstelių tūrį. Prasideda pirmo mejozinio dalijimosi profazė, kurios metu vyksta mikrosporocitų didėjimas, atsiranda kaliozės. Susidaro 2 haploidiniai branduoliai su pertvara ant kurios kaupiasi kaliozė - susidaro 2 ląstelės su bendra sienele - mikrosporų diada. Po antro mejozės dalijimosi susidaro 4haploidinės ląstelės - mikrosporų tetrata. Prasideda motininės mikrosporų ląstelės kaliozės sluoksnio tirpimas.
- dulkinėse yra tetrados ar jaunos mikrosporos su vos žymiais kaliozės pėdsakais sienelėse.
- dulkinėse yra vienabranduolės mikrosporos. Ekzina gerai išsivysčiusi.
- dulkinės yra vėlyvosios vienabranduolės stadijos mikrosporos.
- 5. dulkinėse yra dviląstės žiedadulkės su generatyvine ir vegetatyvine ląstelėmis.
- Mikrogametogenezė: Tetrados mikrosporos padengiamos dviem apvalkalais - ekzinos ir entinos. Taip virsta žiedadulkėmis. Prasideda mikrogametogenezė. Dalijantis generatyvinei ląstelei žiedadulkėje (arba dulkiadaigyje) susidaro spermiai. Jie gali būti ovalūs, linzės, elipsės, spiralės ir kt. formų. Pagal dydį gali būti smulkūs, vienaskilčiams - vidutiniai, stambūs.
- Makrosporogenezė: Sėklapradžio vystymasis, jo diferenciacija, atsiranda nucelusas o kartu su juo vystosi integumentai (išorinis ir vidinis). Integumentai sudaro mikropilę, kuria į gemalinį maišelį auga dulkiadaigiai. Archiaspora pasirodo ankstyvoje sėklapradžio išsivystymo stadijoje. Būna vienaląstė, dviląstė arba daugialąstė.
- 2. diferencijuojasi 1 archiasporė. Dalijasi į dengiamąjį ir sporogeninę ląsteles.
- diferencijuojasi 1 archiasporinė ląstelė, kuri dalijasi ir suformuoja dengiamąją ir sporogeninę ląstelę.
- 5. 6. Makrosporų susidarymas: Motininėse ląstelėse vyksta mejozės, susidaro makrosporų diada, po to - makrosporų tetrata. Kiekviena nauja ląstelė yra haploidinė.
- Moteriškojo gametofito susidarymas: Dalijasi branduoliai. Mikropiliariniame poliuse formuojasi kiaušinėlio aparatas (kiaušialąstė, 2 sinergidės). Chalazaliniame poliuje susidaro trys ląstelės antipodai. Gemalinis maišelis didėja, prasideda ląstelių diferenciacija.
Taip pat skaitykite: Augalų ir Gyvūnų Apvaisinimas
tags: #ziediniu #augalu #apvaisinimas #vadinamas #dvigubu #nes