Razmnožavanje i životni ciklusi biljaka i drugih skupina organizama
Potaknimo znatiželju...
Sigurno ti se ponekad tijekom šetnje šumom dogodi da ti se bodljikave kukice glavice čička zalijepe za odjeću. To je svojstvo čak i potaknulo izumitelje na izum posebne metode zakopčavanja odjeće ("na čičak").
- Jesi li ikada razmišljao/razmišljala zašto čičak ima bodljikave kukice?
- Koju mu osobinu živih bića postojanje te strukture omogućuje?
Razmnožavanje i životni ciklusi algi, gljiva i biljaka
Kao i kod životinja, razmnožavanje algi, gljiva i biljaka može biti nespolno (vegetativno) ili spolno (generativno). Klikom na kartice s tekstom saznaj razliku između dva navedena načina razmnožavanja.
vegetativno (nespolno) razmnožavanje
Kod vegetativnoga razmnožavanja nema stvaranja spolnih stanica, već se najčešće diobama stanice jedinka umnaža. U većini slučajeva u pitanju je mitoza kojom nastaju genski identične jedinke (klonovi).
generativno (spolno) razmnožavanje
Generativno razmnožavanje uključuje stvaranje spora i spolne stanice, a dijeli se na spolno i nespolno. Spolnim razmnožvanjem nastaju spolne stanice, a nespolnim razmnožavanjem nastaju spore.
Vegetativno je razmnožavanje kod biljaka vrlo raznoliko i često. Ono se može odvijati stvaranjem rasplodnih struktura ili razvojem klonova iz oštećenih dijelova biljke – reznice.
Klikom na strelicu saznaj koje su najčešće rasplodne strukture u biljaka.
Klikom na sliku koja prikazuje reznice rajčice saznaj više o njima.
Reznice dobivamo kad određene dijelove odvojimo od matičnoga tijela biljke, primjerice, reznice stabljike dobijemo kad stabljiku neke razgranane biljke poput kaline izrežemo na male komade i stavimo ih u zemlju da se ukorijeni. Reznice možemo uzimati od korijena, stabljike i listova, ali samo kod određenih biljaka jer ne možemo svaku biljku razmnožiti svim tipovima reznica.
Svrstavanje algi i biljaka pod zajednički ciklus ne čudi zbog njihove evolucijske povezanosti i sličnosti u građi i metabolizmu, ali gljive na prvi pogled od njih odskaču. To je djelomice istina, ali upravo ih njihov neobični životni ciklus već stoljećima čini sličnijim biljkama nego životinjama u čovjekovim očima.
Generativno razmnožavanje uključuje stvaranje spora i spolne stanice, a dijeli se na spolno i nespolno.
Klikom na tekst saznaj više o spolnom i nespolnom generativnom razmnožavanju.
spolno generativno razmnožavanje
Spolnim generativnim razmnožavanjem nastaju spolne stanice.
nespolno generativno razmnožavanje
Nespolnim generativnim razmnožavanjem uvijek nastaju spore.
Generativno razmnožavanje možemo detaljnije proučiti na primjeru izmjene generacije biljaka.
Životni ciklus algi, biljaka i gljiva svodi se na generacije koje se stalno izmjenjuju, stoga to nazivamo izmjena generacija. Postoje dvije generacije: gametofit i sporofit.
Sporofit i gametofit mogu biti zasebne generacije kao i kod nekih papratnjača ili se nalaziti na jednome tijelu kao kod sjemenjača.
Klikom na karticu teksta saznaj više o razvoju gametofita i sporofita te njihovom broju kromosoma.
Gametofit stvara spolne stanice (gamete) i u pravilu ima polovičan broj kromosoma (haploidan) u odnosu na sporofit. Spolne stanice nastaju mitozom i spajaju se procesom oplodnje, čime nastaje zigota, a daljnjim diobama iz nje se razvija sporofit. Ovisno o razvijenosti biljne skupine, mogu postojati određeni dijelovi unutar kojih nastaju spolne stanice. Sporofit stvara stanice spore i u pravilu ima dvostruki broj kromosoma u odnosu na gametofit (diploidan). Spore nastaju mejozom, ali se dalje dijele mitozom te će se razviti u gametofit.
Životni je ciklus algi, gljiva i biljaka kružan i u njemu će svaka jedinka prilikom stvaranja potomstva proći sve faze ciklusa. Ti organizmi imaju vrlo sličan princip ciklusa, stoga ćemo ga objasniti na primjeru biljaka.
Postoje dvije inačice ciklusa prisutne u carstvu biljaka: izosporna i heterosporna izmjena generacija.
Veličina je gametofita i sporofita oprečna: što je sporofit veći, to je gametofit manji. To je bitna evolucijska etapa u carstvu biljaka jer se može pratiti uzastopno povećanje sporofita od mahovina do sjemenjača, a smanjenje gametofita. Također postoji opće pravilo da je jedna generacija dominantna (veća) i druga o njoj često ovisi jer je manja i reduciranija.
Kod biljaka je pravilo da mahovine imaju dominantan gametofit, a papratnjače i sjemenjače imaju dominantan sporofit.
Razmisli razvijaju li se kod gametofita biljni organi, a zatim klikom na karticu teksta provjeri svoj odgovor.
Kod gametofita nema razvoja stabljike, korijena i listova, već se oni razvijaju kod sporofita razvijenijih biljaka (papratnjača i sjemenjača).
Kako razlikovati gametofit i sporofit u prirodi? Klikom na karticu teksta provjeri svoj odgovor.
Kad vidiš tijelo neke biljke, već prema spomenutome pravilu možeš odrediti koju generaciju gledaš. Ako naiđeš u šumi na mahovine, tada je ono što vidiš gametofitska generacija jer je ona dominantnija, a sporofit se razvija vrlo kratko nakon oplodnje. Kad vidiš listove papratnjača ili velika stabla sjemenjača, to je sporofit, a njihov je gametofit reduciran i obično jedva vidljiv okom.
S obzirom da alge i mahovine imaju razvijeniji gametofit čija građa obično podsjeća na sporofit razvijenijih biljaka, njihovo tijelo nazivamo steljka.
Klikom na označene dijelove slike prouči heterospornu izmjenu generacija mahovina te izospornu generaciju papratnjača.
Izmjena generacija kod sjemenjača malo je složenija nego kod drugih biljaka. One imaju heterospornu izmjenu generacija, a gametofitska je linija mikroskopske veličine. Gametofit kritosjemenjača, najrazvijenih biljaka, povezan je s cvijetom. Cvijet je građen od dvaju osnovnih dijelova: nespolnoga i spolnoga dijela.
Klikom na kartice s tekstom otkrij koji su nespolni i spolni dijelovi cvijeta, a zatim klikom na označene dijelove prouči građu svijeta kritosjemenjača.
nespolni dijelovi cvijeta
Nespolni dio cvijeta jest ocvijeće s preobraženim listovima - lapovima i laticama. Skup svih lapova naziva se čaška. To su vanjski najčešće zeleni listovi ocvijeća. Skup svih latica jest vjenčić. On je često različitih boja i to je prvo što primijetimo na cvijetu.
spolni dijelovi cvijeta
Spolni dio građen je od andreceja (prašnika) i gineceja (tučka). Andrecej je skup svih prašnika koji su građeni od prašnice i prašničke niti. Ginecej je skup svih tučaka građenih od njuške, vrata i plodnice., a unutar tučka nalazi se sjemeni zametak.
U peludnicama prašnika se stvaraju mikrospore koje zovemo peludna zrna koja kliju u muški gametofit koji zovemo peludna mješinica. Unutar plodnice tučka prvo nastaje megaspora, a iz nje se razvija ženski gametofit (embrionska vreća). Ženski gametofit nalazi se unutar posebne strukture koju zovemo sjemeni zametak. U plodnici tučka može biti jedan ili više sjemenih zametaka iz kojih se nakon oplodnje razvija sjemenka.
Sjemeni zametak nalazimo u sjemenjača, a omogućio je oplodnju neovisnu o vodi što je glavno obilježje sjemenjača. U golosjemenjača, sjemeni zametak se nalazi pri bazi plodnog lista i od tuda predmetak golo-, a u kritosjemenjača se "krije" i obavijen je plodnim listom (tučak).
Da bi se oplodnja mogla odviti, peludno zrno treba doći do njuške tučka za koju se zalijepi i započinje proces klijanja.
Klikom na označene dijelove slike prouči izmjenu generacija kritosjemenjača.
Klikom na tekst na kartici saznaj što je oprašivanje i na koje se načine može odvijati.
Prijenos peludnoga zrna na tučak zovemo oprašivanje, a može se obaviti na različite načine (vjetrom, kukcima, pticama i sl.)
Klijanjem se razvija peludna mješinica koja mora doći sve do embrionske vreće u plodnici ne bi li tamo ostavila spermalnu stanicu. Nakon oplodnje zigota i kasnije embrij bit će zaštićeni unutar posebne strukture zvane sjemenka. Sjemenka štiti embrij biljke, koči njegov razvoj do povoljnih uvjeta i sadrži hranjive tvari za razvoj. Sjemenke su dio strukture koju nazivamo plod i nastaje većinom od plodnice tučka. Plod služi za rasprostranjivanje sjemenaka. Postoje različiti tipovi ploda. On može sadržavati jednu sjemenku (primjerice trešnja) ili nekoliko milijuna (primjerice orhideje). Plodovi mogu biti raznovrsni s obzirom da rasprostranjivanje koje obavljaju životinje, vjetar, voda i dr.
Kakvi moraju biti plodovi s obzirom na odgovarajući način rasprostranjivanja? Klikom na karticu provjeri svoj odgovor.
Odgovor:
Ako rasprostranjivanje čine životinje, tada plodovi mogu biti sočni da bi ih životinja pojela, a sjemenke probavom negdje dalje izbacila ili mogu imati različite kukice kojima će se prihvatiti za površinu životinje i tako biti odneseni dalje. Kod oprašivanja vjetrom plodovi su obično suhi i lagani kako bi sjemenke bile lako nošene vjetrom.
U životnome ciklusu biljaka evolucijski je dolazilo do velikih promjena. Prisjeti se koje su dvije važne promjene u razvoju biljaka spomenute, a zatim prouči sliku mahovina i razmisli zašto su njihovi životni uvjeti iznimka, kao i životni uvjeti papratnjača. Klikom na strelicu provjeri odgovor.
Vrijeme potrebno da se izmijene generacije u životnome ciklusu biljaka može značajno varirati. Drvenaste biljke imaju sporiju izmjenu generacija jer im treba duže vrijeme da spolno sazriju, a i tada kod nekih proces oplodnje može biti usporen. Kod bora vrijeme potrebno od oplodnje do nastanka sjemenke traje oko tri godine.
Razmnožavanje bakterija i praživotinja
Razmnožavanje bakterija
Bakterije se razmnožavaju nespolno procesom dvojne (binarne) diobe koja je po svojoj svrsi jako slična mitozi eukariotskih stanica.
Prouči sliku koja prikazuje razmnožavanje bakterija dvojnom ili binarnom diobom i pokušaj ga opisati.
- Čime započinje dvojna dioba, a čime završava?
- Koliko bakterijskih potomaka može nastati ovakvim oblikom razmnožavanja?
Klikom na sliku provjeri svoj odgovor.
Odgovor:
Dvojna ili binarna dioba započinje umnažanjem nukleinske kiseline i širenjem citoplazme i staničnih ovojnica, a završava podjelom stanice u dvije genski identične stanice kćeri. Proces je jednostavan i brz, stoga se u povoljnim uvjetima može odvijati svakih 20 – 40 minuta, što će rezultirati velikim brojem stanica klonova.
Glavni je razlog razmnožavanja nasljeđivanje genskoga materijala, a kod bakterija postoji nekoliko načina kako se nukleinska kiselina može izmijeniti. Klikom na karticu s tekstom saznaj više o procesu konjugacije.
Konjugacija bakterija
Jedan od načina izmjene nukleinske kiseline je konjugacija kojom se dvije stanice spajaju svojim staničnim membranama. Između njih pojavljuje se uski prostor (konjugacijski most) preko kojega bakterije izmjenjuju dodatnu molekulu DNA zvanu plazmid. Plazmid sadrži samo dio bakterija jer je konjugacija spor proces, ali je bitna molekula jer može pomoći bakterijama u preživljavanju (primjerice, može sadržavati gen za otpornost na antibiotike).
Razmnožavanje praživotinja
Razmnožavanje praživotinja većinom je nespolno i slično klasičnoj mitozi kojom nastaju dvije genski identične jedinke i kao kod bakterija nazivamo ga binarnom diobom. Kod nekih se praživotinja javlja spolni oblik razmnožavanja koji uključuje izmjenu genskoga materijala između dviju jedinki bez nastanka novih, slično kao i kod bakterija, stoga se naziva konjugacija. Životni su ciklusi drukčiji jer je jedan dio praživotinja nametnički i ima kompleksne cikluse pogotovo ako ima više domaćina.
Jedan takav kompleksni ciklus uočava se kod uzročnika malarije (rod Plasmodium) iz skupine truskavaca.
- Klikom na označene dijelove slike prouči kako izgleda životni ciklus uzročnika malarije.
- Odgovori na pitanja koja se nalaze na kartici s tekstom ispod slike, a zatim klikom na karticu provjeri svoje odgovore.
- Koliko domaćina sadrži prikazani životni ciklus? Navedi ih.
- Koji organe i stanice u tijelu čovjeka napada nametnik? Objasni povezanost navedenih organa i stanica sa razmnožavanjem nametnika.
- Na koji se način drugi komarac može zaraziti malarijom?
- Što možeš zaključiti o brzini širenja malarije? Objasni svoj odgovor.
Odgovori:
- Životni ciklus uzročnika malarije ima dva domaćina: komarca i čovjeka.
- Nametnik prvo napada jetru u kojoj započinje prvi niz nespolnoga razmnožavanja, a nakon toga napada crvene krvne stanice u krvi gdje se odvija drugi niz razmnožavanja.
- Prilikom hranjenja ženka komarca unosi parazita u svoj probavni sustav gdje započinje spolno razmnožavanje i sljedeća faza razvoja.
- Malarija se širi velikom brzinom zbog rezistentnosti parazita na lijekove i oblika prenošenja bolesti (komarcima).
Prouči sliku koja prikazuje neke od simptoma malarije. Što misliš, zašto malarija može uzrokovati žuticu?
Malarija godišnje zarazi oko 240 milijuna ljudi najviše u tropskim dijelovima Afrike, a od nje smrtno strada 400 tisuća ljudi. Uklanjanje prijenosnika bolesti može se postići isušivanjem močvarnih područja, poboljšanjem sanitarnih uvjeta te upotrebom sredstava za suzbijanje štetnih insekata (kukaca) koji se nazivaju insekticidi.
Za kraj...
Bakterije i praživotinje razmnožavaju se većinom nespolno i rijetko spolno. Nespolnim se putom stanica podijeli na dvije genski jednake stanice putem binarne diobe. Kod algi, biljaka i gljiva životni ciklus uključuje izmjenu dviju generacija: gametofit i sporofit. Gametofit stvara spolne stanice koje oplodnjom daju zigotu i embrij iz kojega se razvija sporofit, a sporofit stvara spore koje se razvijaju u gametofit. Cvijet kritosjemenjača sastavljen je od čaške, vjenčića, andreceja i gineceja. Gametofitski dio kod kritosjemenjača mikroskopske je veličine i nalazimo ga u građi cvijeta.
Provjeri svoje znanje