Zaskakujący sposób odtwarzania paproci

Paprocie to liściaste rośliny naczyniowe, które chociaż mają układ naczyniowy, który umożliwia przepływ wody i składników odżywczych, takich jak drzewa iglaste i rośliny kwitnące, ich cykl życiowy bardzo różni się od cyklu życia innych roślin. Drzewa iglaste i rośliny kwitnące ewoluowały, aby przetrwać w trudnych, suchych warunkach, ale paprocie potrzebują wody do rozmnażania płciowego.

Podstawowa anatomia paproci

Aby zrozumieć reprodukcję paproci, ważne jest zidentyfikowanie ich części. Liście to liściaste „gałęzie” składające się z ulotek zwanych pinnae. Różnokolorowe guzki zawierające zarodniki można zobaczyć na spodniej stronie niektórych małżowin usznych. Nie wszystkie liście i małżowiny mają zarodniki; te, które je mają, nazywane są płodnymi liśćmi.

Zarodniki to maleńkie struktury zawierające materiał genetyczny potrzebny do rozwoju nowej paproci . Mogą być zielone, żółte, czarne, brązowe, pomarańczowe lub czerwone. Zarodniki są zawarte w strukturach zwanych zarodniami , które czasami są zgrupowane razem, tworząc sorus. U niektórych paproci zarodnie są chronione przez błonę zwaną indusią, podczas gdy u innych zarodnie są wystawione na działanie powietrza.

przemiana pokoleń

Cykl życiowy paproci wymaga dwóch pokoleń. Nazywa się to przemianą pokoleń.

Jedno pokolenie jest diploidalne, co oznacza, że ​​ma dwa identyczne zestawy chromosomów w każdej komórce lub pełny zestaw genetyczny (jak komórka ludzka). Paprocie liściaste zawierające zarodniki są częścią pokolenia diploidalnego, zwanego sporofitem .

Zarodniki paproci nie rozwijają się w liściaste sporofity; nie są jak nasiona kwitnących roślin. Zamiast tego wytwarzają pokolenie haploidalne. W haploidalnej roślinie każda komórka zawiera jeden zestaw chromosomów lub połowę zestawu genetycznego (jak ludzka sperma lub komórka jajowa). Ta generacja paproci przypomina małą sadzonkę w kształcie serca. Nazywa się prothallus lub gametofit.

Cykl życia paproci

Począwszy od paproci, jaką znamy (sporofit), jej cykl życiowy przebiega następująco:

1. Diploidalny sporofit wytwarza haploidalne zarodniki w procesie mejozy, w tym samym procesie, który wytwarza jaja i plemniki u zwierząt i roślin kwitnących.
2. Każdy zarodnik rozwija się w fotosyntetyczny prothallus (gametofit), generowany przez mitozę. Ponieważ mitoza utrzymuje liczbę chromosomów, każda komórka prothallus jest haploidalna. Ta sadzonka jest znacznie mniejsza niż paproć sporofitowa.
3. Każdy prothallus wytwarza gamety przez mitozę. Mejoza nie jest konieczna, ponieważ komórki są już haploidalne. Często prothallus wytwarza plemniki i zalążki w tej samej sadzonce. Podczas gdy sporofit składał się z liści i kłączy, gametofit ma ulotki i ryzoidy. Wewnątrz gametofitu plemniki produkowane są w strukturze zwanej antheridium. Jajo jest produkowane w podobnej strukturze zwanej archegonium.
4. Kiedy jest woda, plemniki używają wici, aby dotrzeć do komórki jajowej i ją zapłodnić.
5. Zapłodniona komórka jajowa pozostaje przyczepiona do przedplecza. Jajo jest diploidalną zygotą utworzoną przez połączenie DNA z jaja i plemnika. Zygota rośnie przez mitozę do diploidalnego sporofitu, kończąc w ten sposób cykl życiowy.

Zanim naukowcy zrozumieli struktury i procesy genetyczne, rozmnażanie paproci było zagadkowe. Wydawało się, że dorosłe paprocie wyłoniły się z zarodników. W pewnym sensie jest to prawda, ale maleńkie sadzonki, które wyłaniają się z zarodników, różnią się genetycznie od dorosłych paproci.

Należy wziąć pod uwagę, że plemnik i komórka jajowa mogą być produkowane w tym samym gametoficie, więc paproć może zostać zapłodniona wewnętrznie. Zaletą zapłodnienia wewnętrznego jest to, że marnuje się mniej zarodników, nie są wymagane zewnętrzne nosiciele gamet, a organizmy przystosowane do ich środowiska mogą zachować swoje cechy. Zaletą zapłodnienia krzyżowego jest możliwość wprowadzenia do gatunku nowych cech.

Inne sposoby rozmnażania się paproci

Cykl życiowy paproci odnosi się do rozmnażania płciowego. Jednak paprocie mogą również rozmnażać się bezpłciowo. Zobaczmy, jak przebiegają te procesy.

• W apogamii sporofit rozwija się w gametofit bez wystąpienia zapłodnienia. Paprocie wykorzystują tę metodę rozmnażania, gdy warunki środowiskowe są zbyt suche, aby umożliwić zapłodnienie.
• Paprocie mogą wytwarzać nowe paprocie na obfitych końcach liści. Gdy nowa paproć rośnie, jej ciężar powoduje, że liście opadają na ziemię. Gdy nowa paproć zapuści korzenie, może przetrwać niezależnie od rośliny macierzystej. Nowa paproć jest genetycznie identyczna z rodzicem. Paprocie wykorzystują tę metodę jako sposób na szybkie rozmnażanie.
• Kłącza  (włókniste struktury przypominające korzenie) mogą rozprzestrzeniać się w glebie, a z nich mogą wyrastać nowe paprocie . Paprocie wyrastające z kłączy są również genetycznie identyczne z rodzicami. Jest to kolejna metoda pozwalająca na szybkie odtwarzanie.

Rozmnażanie paproci: podsumowanie

• Paprocie wykorzystują zarówno płciowe, jak i bezpłciowe metody rozmnażania.
• W rozmnażaniu płciowym haploidalny zarodnik rozwija się w haploidalny gametofit. Jeśli jest wystarczająco dużo wilgoci, gametofit zostaje zapłodniony i staje się diploidalnym sporofitem. Sporofit wytwarza zarodniki, kończąc w ten sposób cykl życiowy.
• Bezpłciowe metody rozmnażania obejmują apogamię, rozmnażanie na końcach płodnych liści i kiełkowanie nowych paproci na rozłożystych kłączach.

Odniesienie

• STRASBURGER, Traktat o botanice (wydanie 35), Sitte et al . Redakcja Omegi.