Rozmnażanie – wytwarzanie nowych osobników tego samego gatunku przez podział osobnika macierzystego lub przez oddzielenie od niego komórek lub grup komórek.
Znamy różne typy rozmnażania:
- płciowe – u wielu organizmów podstawowy sposób rozmnażania. Nie jest znane u bakterii, sinic i niektórych wiciowców. Uczestniczą 2 organy rodzicielskie. Organizm potomny dziedziczy cechy obojga rodziców (czynnik ewolucji) .
- bezpłciowe - jest podstawowym sposobem rozmnażania się jednokomórkowców, u pozostałych – uzupełniającym.
- wegetatywne - wykorzystywane w praktyce ogrodniczej i rolniczej. Szybkie wytwarzanie nowych osobników w dobrych warunkach środowiskowych.
Rozmnażanie się roślin zarodnikowych
Wegetatywne rozmnażanie się u roślin zarodnikowych
Do cyklu życiowego (rozwojowego) roślin charakterystyczna jest wyraźna przemiana pokoleń, polegająca na kolejnym następowaniu po sobie pokolenia haploidalnego i diploidalnego. Haploidalna faza cyklu rozwojowego jest pokoleniem gametofitowym (gametofitem) ,wytwarzającym w wyniku mitozy haploidalne gamety. Po połączeniu się dwu gamet rozpoczyna się faza diploidalna cyklu, nazywana pokoleniem sporofitowym (sporofitem). Sporofit wytwarza bezpośrednio po mejozie haploidalne spory, które są pierwszym stadium pokolenia gametofitowego.
Haplidalny gametofit rośliny wytwarza gametangia męskie zwane plemniami (anterydiami , w których powstają plemniki, a także gametangia żeńskie, czyli rodnie (archeogonia), każde z jedną komórką jajową. Plemniki docierają do gametangium żeńskiego w najrozmaitszy sposób, po czym poprzez szyjkę rodni przemieszczają się ku jej podstawie, gdzie jeden z nich wnika do komórki jajowej i następuje zapłodnienie, w którego w wyniku powstaje zygota (zapłodniona komórka jajowa).
Ponieważ zygota jest diploidalna, stanowi ona pierwsze stadium sporofitu. Z zygoty w wyniku podziałów mitotycznych rozwija się wielokomórkowy zarodek, który jest podtrzymywany, odżywiany i osłabiany przez gametofit. Z zarodka powstaje ostatecznie dojrzały sporofit rośliny, który zawiera specyficzne komórki zdolne do podziałów mejotycznych. Z każdej z tych komórek sporogenicznych (wytwarzających sporofit) nazywanych również komórkami macierzystymi spor, po podziale mejotycznym powstają cztery haploidalne spory. Wszystkie spory wytwarzane przez rośliny powstają w wyniku mejozy. Inaczej jest u glonów i grzybów, które wytwarzają spory dzięki mejozie lub mitozie.
Rozmnażanie się poszczególnych grup roślin
Widłaki
Widłaki są to niewielkie rośliny występujące w lasach. Mają one prawdzie korzenie, łodygi i łuskowate liście. Sporangia powstają na liściach zarodnionośnych rozproszonych wzdłuż łodygi lub w skupionych w szyszko kształtnych kłosach zarodnionośnych na wierzchołkach łodyg.
Mchy
U mchów aby mogło zajść zapłodnienie, jeden z plemników powstałych w plemni musi wniknąć do komórki jajowej w rodni. Przemieszczenie się plemników następuje w specjalnych warunkach, zwłaszcza gdy rodnie i plemnie znajdują się na odrębnych roślinach. Plemniki do rodni przemieszczają się do rodni w rozpryskujących na roślinach kroplach deszczu. Gdy kropla deszczu spadnie na wierzchołek gametofitu męskiego, dostają się do niej plemniki uwalniane z plemni. Następna kropla deszczu spadająca na tę męską roślinę może wybić w powietrze kroplę zawierającą plemniki, a ta może wylądować na wierzchołku sąsiedniej rośliny żeńskiej. Tutaj tez w wyniku zapłodnienia powstaje zygota, która w następstwie wielu podziałów mitycznych rozwija się w wielokomórkowy, diploidalny zarodek sporofitu. Sporofit wyrasta na szczycie gametofitu żeńskiego, do którego jest przytwierdzony i od którego jest uzależniony pokarmowo.
Paprocie
W cyklu życiowym paproci występuje wyraźna przemiana pokoleń. Paprocie uprawiane jako rośliny pokojowe są sporofitami, czyli pokoleniem diploidalnym. Sporofit paproci składa się z poziomej łodygi zwanej kłączem, z którego wyrastają korzenie i liście. Paprocie stanowią pokolenie sporofitowe, wytwarzają w wyniku mejozy spory (zarodniki). Powstają one w sporangiach, czyli zarodnikach, z komórek macierzystych spory. Sporangia rozwijają się w określonych miejscach na liściach, często w zgrupowanych zwanych kupkami lub sorusami. Wewnątrz sporangiów w wyniku podziałów mejotycznych komórek macierzystych spor powstają haploidalne spory. Po uwolnieniu z zarodnie, gdy znajdą się na odpowiednim podłożu, spory kiełkują i dzięki podziałom mitycznym wytwarzają gametofit. Pokolenie gametofitowe, zupełnie niepodobne do sporofitu, jest malutką (wielkości połowy naszego paznokcia), zieloną, często sercową i płasko rozpostartą na powierzchni gleby roślinką. Nazywany przedroślem gametofit paproci nie ma tkanki przewodzącej i jest przytwierdzony do podłoża za pomocą cienkich, podobnych do korzeni ryzoidów. Na dolnej powierzchni przedrośla powstają zarówno rodnie, jak i plemnie. Rodnie wykształcają się w pobliżu wcięcia przedrośla i każda zawiera jedną komórkę jajową. Liczne plemniki formują się w poszczególnych plemniach, znajdujących się pomiędzy ryzoidami.
Rozmnażanie się roślin nasiennych
Rozmnażanie się roślin nagonasiennych
Nagonasienne dzielimy na cztery typy:
1. Szpilkowe
Do których należą np. sosna, świerk, jodła i tsuga, są krzewami lub drzewami.
Drzewo sosny jest pokoleniem sporofitowym, wytwarzającym spory. Sosna, roślina różnozarodnikowa, tworzy dwa rodzaje spor – duże megaspory i mniejsze mikrospory – w oddzielnych szyszkach. Powszechnie znane zdrewniałe szyszki sosny ą szyszkami żeńskimi; powstają one zwykle na górnych gałęziach drzewa i po zapyleniu oraz zapłodnieniu wykształcają nasiona. Mniejsze od żeńskich szyszki męskie tworzą się każdej wiosny na ogół na końcach dolnych rozgałęzień.
Szyszka męska składa się z łuskowatych struktur – sporofili, na których powstają sporangia. U podstawy każdego sporofilu znajdują się dwa mikrosporangia, zawierające liczne mikrosporocyty, zwane też komórkami macierzystymi mikrospor. Mikrosporocyty w wyniku podziału mejotycznego tworzą haploidalne mikrospory. Rozwijające się mikrospory przekształcają się w gametofity męskie, które u iglastych są silnie zredukowane. Niedojrzałe gametofity męskie zwane też ziarnami pyłku, uwalniają się z szyszek męskich w ogromnych ilościach i roznoszone są przez wiatr. Niektóre z nich dzięki prądom powietrza dostają się na niedojrzałe szyszki żeńskie. Ziarnko pyłku, które osiadło na szyszce żeńskiej, wypuszcza łagiewkę pyłkową, ta zaś toruje sobie drogę do komórki jajowej w archegonium trawiąc tkankę gametofitu żeńskiego. Następnie komórka we wnętrzu ziarna pyłku dzieli się tworząc dwa niezaopatrzone w wici plemniki, zwane też jądrami plemnikowymi ziarna pyłku lub po prostu jądrami plemnikowymi albo jądrami generatywnymi. Jedno z nich łączy się z komórką jajową tworząc zygotę, czyli zapłodniona komórkę jajowa. W wyniku podziałów i różnicowania się zygoty powstaje wielokomórkowy zarodek sporofitu sosny w nasieniu.
2. Sagowce
Sagowce rozmnażają się podobnie jak sosny, z ta jednak różnicą, że są roślinami dwupiennymi, tworzącymi na odrębnych osobnikach szyszki nasienne (żeńskie) i szyszki produkujące pyłek (męskie).
Nasiona sagowców pod względem budowy są najbardziej podobne do nasion najwcześniejszych roślin nasiennych. Sagowce zachowały też prymitywną cechę, jaką są ruchliwe, zaopatrzone w wici plemniki. Jest to jednak cecha szczątkowa gdyż pyłek sagowców przenoszony jest na rośliny żeńskie przez wiatr i prawdopodobnie przez owady. Ziarna pyłku kiełkują i wytwarzają łagiewkę pyłkową, w której przemieszczają się plemniki, docierając w ten sposób do komórki jajowej. Innymi słowy, mimo posiadania ruchliwych plemników sagowce nie potrzebują wody jako środka transportu umożliwiającego zapłodnienie.
3. Miłorząb
Podobnie jak sagowce miłorząb jest dwuwapienny (oddzielnie drzewa żeńskie i męskie) i tworzy ruchliwe plemniki, chociaż jego pyłek jest przenoszony przez wiatr. Nasiona miłorzębu są całkowicie nieosłonięte i powstają tylko na drzewach żeńskich.
4. Gniotowe
Są różne rodzaje gniotowców wszystkie jednak rozmnażają się podobnie np. u gatunku welwiczja, w okresie rozmnażania tworzy szyszki wokół tarczowej części łodygi.
Rozmnażanie się roślin okrytonasiennych
Rozmnażanie płciowe roślin okrytonasiennych
Rozmnażanie okrytonasiennych jest związane z wytwarzaniem kwiatów. Typowy kwiat składa się z czterech elementów: działek, kielicha, płatków korony, pręcików i owocolistków, ułożonych w koncentryczne okółki. Kwiat mający te wszystkie cztery elementy nazywany zupełnym, natomiast nie posiadający jednej (Bądź większej liczby) z tych części – niezupełnym. Aczkolwiek w procesie rozmnażania ważną rolę spełniają wszystkie części kwiatu, tylko pręciki (części „męskie”) i owocolistki (części „żeńskie”) biorą bezpośredni udział w rozmnażaniu. Kwiat mający zarówno pręciki, jak i owocolistki określamy jako doskonały (obupłciowy), pozbawiony zaś jednego z tych dwu elementów, tzn. mający tylko albo pręciki, albo owocolistki – jako niedoskonały (jednopłciowy, rozdzielnopłciowy). Okółek płatków korony otacza pręciki – „męskie” części rozrodcze kwiatu, określane łączną nazwą pręcikowia. Każdy pręcik składa składa się z cienkiej nitki pręcika i workowatej główki, stanowiącej zgrupowanie woreczków pyłkowych, w których w wyniku podziałów mejotycznych powstają ziarna pyłku. Aby proces rozmnażania mógł się dopełnić, pyłek musi być przeniesiony na owocolistek, zwykle innego kwiatu rośliny tego samego gatunku. W samym środku większości kwiatów występuje jeden lub więcej owocolistków – „żeńskich” części rozrodczych kwiatu. Każdy owocolistek jest zróżnicowany na trzy strefy: znamię, na które pada pyłek, szyjkę, przez którą musi przerosnąć łagiewka pyłkowa, oraz zalążnię, w której znajduje się jeden lub większa liczba zalążków. Każdy zalążek zawiera gametofit żeński i tkanki pomocnicze. Po zapłodnieniu komórki jajowej zalążek przekształca się w nasienie. Owocolistki mogą występować oddzielnie lub zrastać się w jedną strukturę – słupek. Wszystkie owocolistki kwiatu łącznie, zarówno oddzielnie, jak i zrośnięte, nazywamy słupkowiem.
Przemiana pokoleń u okrytonasiennych
U okrytonasiennych występuje przemiana pokoleń, przy czym wyraźnie dominuje pokolenie sporofitowe, a pokolenie gametofitowe jest zredukowane do kilku zaledwie komórek. Podobnie jak nagonasienne i pewne inne rośliny naczyniowe, okrytonasienne są roślinami różnozarodnikowymi, wytwarzającymi dwa rodzaje spor: mikrospory i makrospory. Każdy zalążek występujący w zalążni zawiera megasporocyt (komórkę macierzystą megaspor), który przechodzi mejozę i wytwarza cztery haploidalne magaspory (makrospory). Trzy z nich zanikają, a pozostała megaspora dzieli się mitycznie i rozwija w gametofit żeński, zwany także woreczkiem zalążkowym. Woreczek zalążkowy zawiera osiem haploidalnych jąder, w tym jedno jądro komórki jajowej i dwa jądra biegunowe. Komórka jajowa i jądra biegunowe uczestniczą bezpośrednio w procesie zapłodnienia. Woreczki pyłkowe w główce pręcika zawierają mikrosporocyty (komórki macierzyste mikrospor). Z każdego mikrosporocytu w wyniku mejozy powstają cztery haploidalne mikrospory. Każda zaś mikrospora rozwija się w gametofit męski, zwany też ziarnkiem pyłku. Pyłek przeniesiony na znamię słupka właściwego kwiatu kiełkuje, wytwarzając cienką łagiewkę pyłkową, która wrasta poprzez szyjkę do zalążni. Komórka wewnątrz ziarna pyłku dzieli się, tworząc dwie nieruchliwe gamety męskie, zwane jądrami plemnikowymi ziarna pyłku lub po prostu jądrami plemnikowymi. Oba jądra plemnikowe uczestniczą w zapłodnieniu.
Proces podwójnego zapłodnienia
Gdy jądra plemnikowe dotrą do woreczka zalążkowego, oba biorą udział w zapłodnieniu. Jedno z nich łączy się z jądrem komórki jajowej, tworząc zygotę, która następnie dzieli się mitotyczne i rozwija się w zarodek rośliny w nasieniu. Drugie jądro plemnikowe zlewa się z dwoma haploidalnymi jądrami biegunowymi, w wyniku czego powstaje triploidalna (3n) komórka, z której w następstwie wielokrotnych podziałów mitotycznych tworzy się bielmo nasienia. W rezultacie podwójnego zapłodnienia wykształca się na nasienie, które zawiera: młodą roślinę, zapasy pokarmowe lub tkankę odżywczą – bielmo i łupinę nasienną.
Podsumowanie
Zarówno w procesie rozmnażania bezpłciowego, jak i płciowego liczne glony wytwarzają opatrzone wiciami komórki (spory i plemniki) zdolne do poruszania się w wodzie. Korzystne w środowisku wodnym rozmnażanie za pomocą uwicionych spor i gamet może stanowić ograniczenie na ladzie., zwłaszcza na tych obszarach, gdzie występują okresy suszy. W takich lądowych siedliskach bardziej korzystne może być wytwarzanie nie ruchliwych zarodników i gamet rozprzestrzenianych przez wiatr. Jak wykazuje ogólny przegląd glonów i roślin, glony wytwarzają ruchliwe spory i plemniki, stosunkowo prymitywne mchy i paprocie posiadają nieruchliwe spory i ruchliwe plemniki, a bardziej zaawansowane w rozwoju rośliny nagonasienne i okrytonasienne wytwarzają nieruchliwe spory i plemniki.