Cykl życiowy paproci

Rate this post

Paprocie jako klasa należą do gromady roślin naczyniowych. Prócz nich do naczyniowych zalicza się też rośliny nasienne. W biologicznej systematyce roślin, paprotniki (Pteridophyta), do grupy tej zaliczane są również takie grupy, jak skrzypy, widłaki, psylotowe. Paprocie są więc tylko częścią paprotników. Szukasz informacji potrzebnych na lekcję biologii, a może sam jesteś biologiem? Konieczne przeczytaj wszystko o paprotnikach. Poznaj wygląd, rozmnażanie i cykl życiowy paproci.

Stanowisko systematyczne.  

Paprocie zwane też paprociowe (Polypodiopsida Cronquist, Takht. & W.Zimm.) to klasa zaliczana do gromady roślin naczyniowych (Tracheophyta). Prócz nich, do grupy tej zalicza się również skrzypy, widłaki i psylotowe. Wyższa systematyka paproci to: nadgromada telomowe zwane też organowcami (Telomophyta, Embryophyta, Cormophyta), podkrólestwo rośliny zielone (Chloroplastida Adl i in. 2005) i królestwo rośliny (Archaeplastida Adl i in. 2005). Na dzień dzisiejszy opisano oficjalnie ponad 10,5 tysiąca  do ok. 11 tysięcy gatunków zaliczanych do paproci.

Gatunki te należą do 11 rzędów w obrębie 4 podklas: skrzypowe, paprotnikowe, nasięźrzałowe, strzelichowe. Zdecydowana większość gatunków (ponad 10,3 tys.) jest jednak zaliczana do podklasy paprotnikowych. Jeśli chodzi natomiast o wszystkie rośliny naczyniowe (gromada Tracheophyta), to paprocie stanowią tu już tylko ok. 2% wszystkich współczesnych gatunków. Najwięcej gatunków o najbogatszym zróżnicowaniu morfologicznym występuje w tropikalnej strefie międzyzwrotnikowej.

Rosną tu w wilgotnych lasach deszczowych w okolicy równika. Preferują przy tym siedliska podmokłe, zacienione, wilgotne. Rosną w gruncie i na drzewach w dżungli. Spotkać je można tu jednak również na średnich wysokościach w obszarach górskich. W klimacie chłodniejszym, jak np. umiarkowany klimat europejski, rosną w lasach, parkach, ogrodach. Tu również preferują cień i wilgoć.

Cykl życiowy paproci – wygląd i budowa.  

Paprocie to liściaste rośliny naczyniowe. Chociaż mają naczynia umożliwiające przepływ wody i składników odżywczych, ich cykl życiowy jest bardzo różny od innych roślin. Drzewa iglaste i rośliny kwitnące ewoluowały ponadto, by przetrwać w nieprzyjaznych, suchych warunkach. Paprocie potrzebują natomiast sporo cienia i wody do swojego rozmnażania płciowego. W budowie paproci należy osobno omówić pokolenie płciowe gametofit i bezpłciowy sporofit:

gametofit

jest to haploidalne stadium rozwojowe paproci, które powstaje z zarodnika i wytwarza gamety dla kolejnego pokolenia. Stad właśnie jego nazwa, wytwarza gamety, więc nazwano je gametofitem. Jego inna, równie popularna nazwa to przedrośle. Gametofit czyli przedrośle to u paproci pokolenie wolno żyjące, podobnie jak u innych paprotników widłaków. U innych roślin przedrośle nie występuje. Taki gametofit rozwija się zwykle na powierzchni ziemi, jest zielony i fotosyntetyzuje.

Niekiedy, choć rzadko, jest natomiast tworem podziemnym, który rozwija się bez dostępu światła, dzięki grzybom jako mykoheterotrof. Taki organizm substancje pokarmowe pobiera od grzybów, będąc ich pasożytem. Gametofit paproci wymaga siedliska wilgotnego i zacienionego. Posiada bowiem bardzo prostą budowę i nie ma korzeni. Jest więc narażony na łatwe wysychanie. Dzięki wodzie możliwe jest ponadto zapłodnienie gamet. Plemniki paproci powstają w plemniach i mają wić, za pomocą której poruszają się w wilgotnym środowisku.

Tak docierają do rodni, gdzie dochodzi do zapłodnienia, które daje początek pokoleniu diploidalnemu zwanemu sporofitem. Powstanie sporofitu jest jednocześnie końcem życia gametofitu. Są nieliczne gatunki, u których życie gametofitu trwa stosunkowo długo, gdy panują akurat zbyt suche warunki. Zdolność tę mają m.in. rozpłochowe i orliczkowe.

sporofit

jest to dominujące pokolenie bezpłciowe. Sporofit jest dużą rośliną naczyniową, mającą zróżnicowane organy i tkanki. Jego rolą jest rozrost rośliny przez kłącza, fotosynteza i wytwarzanie zarodników. Prehistoryczne paprotniki dorastały do wielkich rozmiarów. Obecnie jedynie wyjątkowo mamy niski gatunek drzewiasty w tropikach. Paprocie nie tworzą jednak tkanki wtórnej, więc nie przyrastają na grubość, jak rośliny wyższe. Zarodniki sporofitu tworzą się w zarodniach.

Starsze ewolucyjnie paprotniki, jak paprocie grubozarodniowe, tworzą je z małych grup komórek. Natomiast liczniejsze paprocie cienkozarodniowe tworzą je z jednej tylko komórki w zarodni. Zarodnie tworzą się przy tym na spodniej stronie liści. Liście są tu określane mianem sporofla. Takie sporofile, czyli liście z zarodniami i zarodnikami, są często inaczej budowane i wyglądające, niż liście płonne.

Zarodnie tworzą skupienia wyglądające jak małe kupki (sori), lub jeszcze większe synangia (synangium). Zarodniki wytwarzane przez paprocie mogą być jednakowe (u paproci jednakozarodnikowych), lub w postaci mikro- i makrospor (u paproci różnozarodnikowych).

Cykl życiowy paproci – rozmnażanie.  

Paprocie wykorzystują zarówno metody rozmnażania płciowego (gametofit), jak i bezpłciowego (sporofit). Istnieje u nich swoista przemiana pokoleń. Bezpłciowe metody rozmnażania obejmują apogamię, polifoniczne końcówki liści i rozprzestrzenianie się kłącza. Natomiast podczas rozmnażania płciowego, haploidalny zarodnik wyrasta na haploidalny gametofit. Jeśli jest wystarczająco dużo wilgoci, gametofit zostaje z kolei zapłodniony i wyrasta na diploidalny sporofit. 

Natomiast sporofit produkuje zarodniki, kończąc cały cykl życiowy. Cykl życiowy paproci nazywa się przemianą pokoleń. Na czym to polega? Otóż jedno pokolenie jest diploidalne. Oznacza to, że zawiera dwa identyczne zestawy chromosomów w każdej komórce, lub przechodzi dopełnienie genetyczne, jak ludzkie komórki rozrodcze. Liściasta paproć z zarodnikami należy do pokolenia diploidalnego, zwanego sporofitem. Zarodniki paproci nie wyrastają natomiast na liściaste sporofity. 

Nie przypominają też nasion kwitnących roślin nasiennych. Zamiast tego wytwarzają pokolenie haploidalne. W roślinie haploidalnej każda komórka zawiera jeden zestaw chromosomów, lub połowę dopełniacza genetycznego (jak ludzka sperma lub komórka jajowa). Ta wersja rośliny wygląda jak mała sadzonka w kształcie serca. Nazywa się ją prothallus lub gametofit, albo bardziej po polsku – przedroślem.

Poniżej opisano dokładnie cały cykl życiowy paproci.

Cykl życiowy paproci przebiega w postaci dwóch pokoleń tych roślin:

najpierw diploidalny sporofit wytwarza haploidalne zarodniki w wyniku mejozy. To ten sam proces, w którym powstają jaja i nasienie u zwierząt i roślin kwiatowych.

potem każdy zarodnik wyrasta na fotosyntetyczny prothallus (gametofit), dzięki podziałowi mitozie. Podział mitoza utrzymuje taką samą liczbę chromosomów. Tak więc każda komórka w prothallus jest haploidalna. Ta sadzonka jest jednak znacznie mniejsza, niż paproć sporofitowa.

następnie każdy gametofit (prothallus) wytwarza gamety, tym razem już poprzez podział mitozę. Mejoza nie jest na tym etapie potrzebna, ponieważ komórki już są haploidalne. Gametofit często produkuje zarówno plemniki, jak i komórki jajowe na tej samej sadzonce. Podczas gdy sporofit składał się z liści i kłączy, gametofit ma tylko listki i ryzoidy. W gametoficie plemniki wytwarzane są w strukturze zwanej antheridium. Jaja są z kolei produkowane w podobnej strukturze zwanej archegonium.

jeśli w tym czasie w środowisku będzie mokro (np. spadnie deszcz), wtedy plemniki dzięki wiciom dopłyną do komórek jajowych. Wtedy nastąpi zapłodnienie i powstaną zygoty. Jajo to diploidalna zygota utworzona przez połączenie DNA z komórki jajowej i plemnika.

zapłodnione zygotyczne jaja pozostaną przyczepione do protallusa. Zygota rośnie poprzez mitozę do diploidalnego sporofitu, kończąc cały cykl życiowy.

Zanim naukowcy zrozumieli genetykę, rozmnażanie paproci było dla nich zagadkowe. Odkryto jednak, że maleńkie sadzonki powstałe z zarodników, różnią się genetycznie od dorosłych paproci. Plemniki i jajeczka mogą być przy tym wytwarzane na tym samym gametoficie. Paprocie mogą się więc także samozapładniać. Marnuje się wtedy znacznie mniej zarodników. Ponadto nie jest wymagany żaden zewnętrzny nośnik gamet, a organizmy przystosowane do środowiska mogą zachować swe cechy. Zaletą krzyżowania jest z kolei możliwość miksowania i wprowadzania nowych cech.

Cykl życiowy paproci – inne sposoby rozmnażania paproci.

Opisany wyżej cykl życiowy paproci odnosi się przede wszystkim do rozmnażania płciowego. Jednak paprocie używają też metod bezpłciowych. To na przykład apogamia, czyli polifoniczne końcówki liści i rozprzestrzenianie się za pomocą kłączy. apogamii, sporofit staje się gametofitem bez zapłodnienia. To dobra metoda rozmnażania w bardzo suchych warunkach środowiska. Niektóre paprocie tropikalne mogą też wytwarzać młode szczepki na obfitych wierzchołkach liści

W miarę wzrostu takiej paproci, rosnąca masa liścia przygina go do podłoża. Wtedy szczepki na szczytach liści ukorzenią się. Plenna młoda roślina jest przy tym genetycznie identyczna jak jej rodzic. To metoda bardzo szybkiego rozrostu. Paprocie bezpłciowo rozrastają się też przez włókniste kłącza, przypominające korzenie. Odrosty wyhodowane z kłączy też mają identyczny genotyp, jak krzew rodzicielski.