Основы популяционной биологии растений Общие вопросы

Основы популяционной биологии растений

Общие вопросы

Популяция (биологическая) Популяция – это совокупность особей одного вида, достаточно долго (как минимум в течение ряда поколений) встречающихся в пределах данного ареала и имеющих большую частоту панмиксии внутри совокупности, чем между особями разных подобных совокупностей.

Ценотическая популяция, или ценопопуляция растений Ценотической популяцией растений, или ценопопуляцией, называют такую совокупность особей растений одного вида, которая произрастает в пределах однородного сообщества и не связана (хотя бы теоретически) панмиксией с другими подобными совокупностями, приуроченными к иным сообществам.

параметры наблюдений при популяционных исследованиях У животных: 1) половой состав; 2) возрастной состав. У растений: 1) половой состав (редко и не у всех видов); 2) соотношение спорофитов-гаметофитов (не у всех видов); 3) возрастной состав. Также (у всех) – биомасса, продуктивность и прочее.

Изучение возрастного состава популяций растений Возрастной состав у растений можно рассматривать как: 1) совокупность возрастных групп, то есть групп особей, объединённых одним и тем же абсолютным возрастом; 2) совокупность онтогенетических групп, то есть групп особей, находящихся на одной и той же стадии онтогенеза. В последнем случае особи могут иметь разный абсолютный возраст или даже иметь его неопределённым.

Онтогенез (в биологии) Онтогенез – это индивидуальное развитие организма, начинающееся с момента его появления половым или бесполым путём и заканчивающееся естественной или травматической смертью.

Образование потомства и смежные понятия У растений (и целого ряда животных) следует различать 1) образование потомства – то есть процесс появления новых особей в популяции от старых; 2) воспроизведение – то есть процесс, при котором дочерние особи похожи (пусть и с некоторой долей условности) на материнские; 3) размножение – то есть процесс, при котором увеличивается число особей в популяции.

Теоретически и практически возможные соотношения Р=ОП=В то есть, в популяции появляются новые дочерние особи, похожие на материнские и общее число особей увеличивается Р=ОП≠В то есть, в популяции появляются новые дочерние особи, непохожие на материнские, но общее число особей увеличивается Р≠ОП=В то есть, в популяции появляются новые дочерние особи, похожие на материнские, но приход новых особей не компенсирует гибель старых при образовании потомства Р≠ОП≠В то есть, в популяции появляются новые дочерние особи, непохожие на материнские и некомпенсирующие гибель старых при образовании потомства

Воспроизведение себе подобных организмов возможно двумя путями: 1) в той же фазе жизненного цикла вида, что и происходит образование потомства – гомофазное воспроизведение (ОП=В); 2) через фазу жизненного цикла (ОП≠В) – гетерофазное воспроизведение. У некоторых организмов гомо- и гетерофазное воспроизведение чередуются.

Способы образования потомства у растений Бесполый путь (когда образованию потомства не предшествует половой процесс): 1) вегетативное размножение; 2) размножение спорами. Половой путь (то есть образованию потомства предшествует половой процесс): 1) собственно половое размножение; 2) апомиксис (партеногенез); 3) парасексуальный процесс.

Вегетативное размножение – образование потомства посредством отделения жизнеспособных частей вегетативного (обычно) тела. При этом отчленяющиеся зачатки (диаспоры) могут быть неспециализированными (листья, участки стебля, корня и т. д. ) и специализированными, или органами вегетативного размножения (луковицами, клубнями, клубнелуковицами и т. д. ). Частый случай вегетативного размножения – образование выводковых почек, или вивипария.

Вегетативное размножение При этом в случае наличия у организма вегетативного размножения, принято различать два типа потомков: - образовавшиеся в результате полового размножения – генеты; - образовавшиеся в результате вегетативного размножения – раметы. В этом случае также говорят о неполном онтогенезе: онтогенезе или только генеты, или только рамет, и полном онтогенезе: онтогенезе генеты и рамет.

Размножение спорами, или бесполое размножение в узком смысле, - это такое образование потомства, при котором в качестве зачатков служат специализированные клетки – споры, формирование которых (обычно) происходит в спорангиях. Споры могут формироваться в результате митоза (митоспоры) и в результате мейоза (мейоспоры); в последнем случае образование потомства из них крайне условно можно отнести к бесполому пути.

Половое размножение В основе полового размножения лежит половой процесс, который можно понимать двояко: - во-первых, только как стадию объединения (слияния) двух гамет (реже – одноклеточных организмов) с последующим формированием зиготы; - во-вторых, как процесс перекомбинации (обновления) генетической информации при образовании потомства (которое происходит дважды в мейозе и один раз при слиянии гамет).

Цикл воспроизведения В случае наличия полового процесса можно говорить о наличии цикла воспроизведения, или цикла развития, или жизненный цикл, представляющего собой отрезок жизни вида, ограниченный двумя одноимёнными этапами (обычно различающимися ядерными фазами). У разных организмов мейоз может проходить на уровне (1) зиготы – зиготическая редукция, (2) при образовании гамет – гаметическая редукция, (3) при формировании мейоспор – спорическая редукция.

Варианты циклов воспроизведения Гаплофазный цикл: диплоидна только зигота, которая мейотически делится, а из возникших мейоспор формируются гаплоидные организмы. 2. Диплофазный цикл: организм в течение всего онтогенеза является диплоидным, гаплоидны только гаметы, образующиеся в гаметангиях. 3. Гапло-диплофазный и дипло-гаплофазный циклы: у вида есть и гаплоидное, и диплоидное поколения; причём, если гаплобионт и диплобионт похожи друг на друга, говорят об изоморфной смене поколений, иначе – о гетероморфной (или анизоморфной) смене. 1.

Типы половых слияний, существующие у растений Хологамия, или конъюгация, когда сливаются целый одноклеточные организмы, выполняющие функцию гамет. 2. Соматогамия, при которой сливаются неспециализированные клетки вегетативного тела. 3. Гаметогамия, в том числе изогамия, гетерогамия (или анизогамия) и оогамия (или овогамия). 4. Некоторые специальные случаи, типа гаметангиогамии. 1.

Апомиксис, то есть возникновение нового организма из клетки материнского без оплодотворения, у растений трактуют - в широком смысле (тогда он фактически синоним бесполого размножения); - в узком смысле (гаметофитный апомиксис), когда женский гаметофит существует, но обычно отсутствует мейоз и оплодотворение (и в этом случае эго также следует рассматривать как один из вариантов бесполого пути формирования потомства).

Разновидности гаметофитного апомиксиса Важнейшие разновидности гаметофитного апомиксиса: 1) автономный апомиксис, когда зародышевый мешок формируется без редукции числа хромосом, автономно развивается яйцеклетка, а затем без оплодотворения – зародыш; 2) стимуляционный апомиксис, при котором зародышевый мешок развивается без редукции, яйцеклетка формируется автономно, но для развития зародыша необходим эндосперм, образующийся за счёт слияния спермия с ядром центральной клетки (но сингамии не происходит).

Парасексуальный процесс в настоящее время отмечен только у грибов, где в некоторых случаях формируется гетерокариотический мицелий, в котором возможна перекомбинация хромосом.