A páfrányok meglepő módja

A páfrányok leveles edényes növények, amelyek bár érrendszerük lehetővé teszi a víz és a tápanyagok áramlását, például a tűlevelűek és a virágos növények, életciklusuk nagyon eltér a többi növényétől. A tűlevelűek és a virágos növények úgy fejlődtek, hogy túléljenek zord, száraz körülmények között is, de a páfrányoknak vízre van szükségük az ivaros szaporodáshoz.

A páfrányok alapvető anatómiája

A páfrányok szaporodásának megértéséhez fontos azonosítani részeiket. A levelek a leveles „ágak”, amelyek szárnyasnak nevezett szórólapokból állnak. Különböző színű, spórákat tartalmazó dudorok láthatók egyes szárnyasok alsó oldalán. Nem minden levél és szárnyas spórás; azokat, amelyek rendelkeznek velük, termékeny leveleknek nevezzük.

A spórák apró struktúrák, amelyek tartalmazzák az új páfrány fejlődéséhez szükséges genetikai anyagot . Lehetnek zöld, sárga, fekete, barna, narancs vagy piros. A spórákat sporangiumnak nevezett struktúrák tartalmazzák , amelyek néha csoportosulva sorust alkotnak. Egyes páfrányokban a sporangiumokat egy indusia nevű hártya védi, míg másokban a sporangiumokat a levegő éri.

generációk váltakozása

A páfrány életciklusa két generációt igényel. Ezt nevezik generációk váltakozásának.

Az egyik generáció diploid, ami azt jelenti, hogy minden sejtben két azonos kromoszómakészletet vagy a teljes genetikai felépítést (mint egy emberi sejt) hordozza. A spórás leveles páfrányok a sporofitáknak nevezett diploid nemzedékhez tartoznak .

A páfrány spórái nem fejlődnek leveles sporofitákká; nem olyanok, mint a virágos növények magjai. Ehelyett haploid generációt hoznak létre. Egy haploid növényben minden sejt egy kromoszómakészletet vagy a genetikai felépítés felét (mint az emberi spermium vagy petesejt) tartalmaz. Ez a páfránynemzedék egy kis szív alakú palántához hasonlít. Prohallusnak vagy gametofitnak hívják.

A páfrány életciklusa

A páfránytól kezdve, ahogyan felismerjük (a sporofiton), életciklusa a következő lépéseket követi:

1. A diploid sporofiton meiózis útján haploid spórákat termel, ugyanazzal a folyamattal, mint az állatokban és a virágos növényekben.
2. Minden spóra fotoszintetikus prothallussá (gametofita) fejlődik, amelyet mitózis hoz létre. Mivel a mitózis fenntartja a kromoszómák számát, a prothallus minden sejtje haploid. Ez a palánta sokkal kisebb, mint a sporofita páfrány.
3. Minden prothallus mitózissal termel ivarsejteket. A meiózisra nincs szükség, mert a sejtek már haploidok. A prothallus gyakran spermát és petesejteket termel ugyanabban a palántában. Míg a sporofiton levelekből és rizómákból állt, a gametofiton levélkék és rizoidok vannak. A gametofiton belül a spermium az antheridium nevű szerkezetben termelődik. A tojás egy hasonló szerkezetben, az archegoniumban keletkezik.
4. Ha van víz, a hímivarsejtek a flagellák segítségével eljutnak a tojáshoz, és megtermékenyítik azt.
5. A megtermékenyített petesejt a prothallushoz tapadva marad. A tojás egy diploid zigóta, amely a tojásból és a spermiumból származó DNS kombinációjával jön létre. A zigóta mitózissal diploid sporofitává nő, így teljessé válik az életciklus.

Mielőtt a tudósok megértették volna a genetikai struktúrákat és folyamatokat, a páfrány szaporodása rejtélyes volt. Úgy tűnt, mintha a kifejlett páfrányok a spórákból emelkedtek volna ki. Bizonyos értelemben ez igaz, de a spórákból kibújó apró palánták genetikailag különböznek a kifejlett páfrányoktól.

Figyelembe kell venni, hogy a hímivarsejt és a petesejt ugyanabban a gametofitonban termelődhet, így a páfrány belsőleg is megtermékenyíthető. A belső megtermékenyítés előnye, hogy kevesebb spóra vész kárba, nincs szükség külső ivarsejthordozókra, és a környezetükhöz alkalmazkodó szervezetek megőrzik tulajdonságaikat. A keresztezett megtermékenyítés előnye, hogy új tulajdonságokat lehet bevinni a fajba.

A páfrányok más szaporodási módjai

A páfrányok életciklusa az ivaros szaporodásra utal. A páfrányok azonban ivartalanul is szaporodhatnak. Lássuk, hogyan zajlanak ezek a folyamatok.

• Az apogámiában a sporofita gametofitonná fejlődik anélkül, hogy megtermékenyítés történik. A páfrányok ezt a szaporodási módszert akkor alkalmazzák, ha a környezeti feltételek túl szárazak a megtermékenyítéshez.
• A páfrányok új páfrányokat hoznak létre a levelek szapora csúcsán. Ahogy az új páfrány nő, súlya miatt a levelek a földre hullanak. Miután az új páfrány gyökeret ereszt, az anyanövénytől elkülönítve is túlélheti. Az új páfrány genetikailag azonos a szülőjével. A páfrányok ezt a módszert a gyors szaporodás egyik módjaként használják.
• A rizómák  (gyökérszerű rostos szerkezetek) a talajban terjedhetnek, és új páfrányok sarjadhatnak ki belőlük . A rizómákból kinőtt páfrányok genetikailag is azonosak szüleikkel. Ez egy másik módszer, amely lehetővé teszi a gyors lejátszást.

Páfrány szaporodása: Összegzés

• A páfrányok ivaros és ivartalan szaporodási módokat is alkalmaznak.
• Az ivaros szaporodás során a haploid spórák haploid gametofittá fejlődnek. Ha elegendő nedvesség van, a gametofiton megtermékenyül, és diploid sporofitává válik. A sporofita spórákat termel, így teljessé válik az életciklus.
• Az ivartalan szaporodási módszerek közé tartozik az apogámia, szaporodás a szapora levelek csúcsán, és új páfrányok kihajtása a talajon elterülő rizómákon.

Referencia

• STRASBURGER, Botanikai traktátus (35. kiadás), Sitte et al . Szerkesztői Omega.