蕨類植物的生命週期：減數分裂和有絲分裂產生單倍體孢子和配子

蕨類植物是多葉的維管植物。雖然它們有像針葉樹和開花植物一樣允許水和營養流動的靜脈，但它們的生命週期非常不同。針葉樹和開花植物為了在惡劣的乾燥環境中生存而進化，而蕨類植物有性繁殖是需要水。

基本的蕨類植物解剖學

如上圖所示：蕨類植物既沒有種子也沒有花，它們利用孢子繁殖。

為了瞭解蕨類植物的繁殖，瞭解蕨類植物的各個部分是有幫助的。複葉是多葉的“樹枝”，由稱為羽片的小葉組成。在一些羽片的下面是含有孢子的斑點。並非所有的複葉和羽片都有孢子。有這種物質的複葉被稱為可育複葉。

孢子是一種微小的結構，含有生長新的蕨類植物所需的遺傳物質。它們可能是綠色、黃色、黑色、棕色、橙色或紅色。

孢子被包裹在孢子囊結構中，孢子囊有時聚集在一起形成孢子囊（複數孢子囊）。在一些蕨類植物中，孢子囊被一種叫做孢子囊的膜保護著。在其他蕨類植物中，孢子囊暴露在空氣中。

世代交替

如上圖所示：蕨類植物在其生命週期中世代交替。

蕨類植物的生命週期需要兩代植物來完成，這就是所謂的世代交替。

一代是二倍體，這意味著它在每個細胞中攜帶兩套相同的染色體或完整的遺傳補體（像人類細胞）。帶孢子的葉蕨是二倍體的一部分，稱為孢子體。

蕨類植物的孢子不會長成葉狀孢子體。它們不像開花植物的種子。相反，它們產生了單倍體一代。在單倍體植物中，每個細胞包含一組染色體或一半的遺傳補體（就像人類的精子或卵細胞）。這種植物看起來像一個心形的小植株。它被稱為原葉體或配子體。

蕨類植物生命週期的細節

如上圖所示：原葉體（紅色）有微小的小葉和纖維狀的根狀體。一旦卵受精，可辨認的蕨類植物將從這個結構中生長出來。原葉體為單倍體，孢子體為二倍體。

從我們認識的“蕨類”（孢子體）開始，其生命週期遵循以下步驟：

第一步：

二倍體孢子體透過減數分裂產生單倍體孢子，與動物和開花植物產生卵子和精子的過程相同。

第二步：

每個孢子透過有絲分裂生長成一個光合原葉體（配子體）。由於有絲分裂維持了染色體的數量，原葉體中的每個細胞都是單倍體。這種植株比孢子蕨類植物小得多。

第三步：

每個原葉體透過有絲分裂產生配子。減數分裂是不需要的，因為細胞已經是單倍體了。通常，原葉體在同一植株上同時產生精子和卵子。孢子體由葉和根莖組成，配子體由小葉和根莖組成。在配子體中，精子是在一個稱為精子體的結構中產生的，卵是在一個叫做頸卵器的類似結構中產生的。

第四步

： 當有水的時候，精子利用鞭毛遊向卵子並使其受精。

第五步：

受精卵仍然附著在原葉體上。卵子是由卵子和精子的DNA結合形成的二倍體受精卵。

合子

透過有絲分裂發育為二倍體孢子體，完成生命週期。

在科學家瞭解遺傳學之前，蕨類植物的繁殖是令人困惑的。看起來好像成體的蕨類植物是從孢子中生長出來的。從某種意義上說，這是正確的，但從孢子中生長出來的小植株在基因上與成年蕨類植物不同。

精子和卵子可能產生於同一配子體，因此蕨類植物也可能進行自體受精。自體受精的優點是浪費的孢子少，不需要外部配子載體，適應其環境的生物體可以保持其特性。當異交受精發生時，它的優點是可以將新的性狀引入物種。

蕨類植物繁殖的其他方式

如上圖所示：這種鹿角蕨無性繁殖了另一種蕨類植物。

蕨類植物的“生命週期”指的是有性繁殖。然而，蕨類植物也使用無性繁殖方法。

在無配子生殖中，孢子體在不受精的情況下長成配子體。當環境太乾燥而不允許受精時，蕨類植物使用這種繁殖方法。

蕨類植物可在增生性葉尖產生小蕨類植物。當小蕨類植物生長時，它的重量導致葉子下垂到地面。一旦幼小的蕨類植物紮根，它就可以脫離母體存活下來。增殖的幼小植物在基因上與它的親本完全相同。蕨類植物利用這種方法快速繁殖。

根狀莖（類似根的纖維結構）可以透過土壤擴散，發芽新的蕨類植物。由根狀莖生長的蕨類植物也與它們的親本相同。這是另一種快速複製的方法。

蕨類植物快速生長的事實

蕨類植物

蕨類植物有有性繁殖和無性繁殖兩種方式。

在有性生殖中，單倍體孢子長成單倍體配子體。如果有足夠的水分，配子體受精並生長成二倍體孢子體。孢子體產生孢子，完成生命週期。

無性生殖方法包括無配偶生殖、有孢子葉尖和根莖展開。