Господство покрытосеменных в настоящее время их многообразие и распространение на земном шаре

Обновлено: 04.10.2024

Покрытосеменные растения называют также цветковыми. На сегодняшний день покрытосеменные рассматриваются чаще всего в ранге отдела.

Количество видов покрытосеменных достаточно большое. Более 300 тысяч видов. Если сравнивать с голосеменными, которые включают всего около 1 тысячи видов, то понятно, что цветковые доминируют среди растительности на Земле.

Благодаря своему более совершенному строению, покрытосеменные расселены почти по всей планете, встречаются во многих, в том числе почти экстремальных, климатических условиях. Поскольку условия на Земле достаточно разные, да и приспособиться к ним можно по-разному, то цветковые растения разнообразны. Отсюда и вытекает многообразие покрытосеменных.

Среди покрытосеменных существуют все жизненные формы. Три основные жизненные формы — это деревья, кустарники и травы. У деревьев и кустарников ствол одревесневает. Деревья некоторых видов могут превышать 100 м в высоту. Помимо основных форм существуют и другие. Например, лианы, кустарнички.

Все деревья и кустарники — многолетние растения. Некоторые деревья могут жить больше 1000 лет. Среди трав много однолетних растений. За один вегетационный сезон (например, с весны до осени, или за несколько месяцев и даже меньше) они проходят весь свой жизненный цикл. Они вырастают из семени, цветут, сами образуют семена и отмирают. Однако среди трав есть двулетние и многолетние виды. У этих видов, если они растут в условиях, где зимой холодно, на зиму отмирает зеленая надземная часть. Но в почве остаются либо корневища, либо клубни и т. п. с запасом питательных веществ. Весной отрастает новая зеленая надземная часть. Двулетние растения обычно в первый год не цветут. Они цветут и образуют плоды во второй год, после чего всё растение погибает. Многолетние травы обычно цветут каждый год.

Покрытосеменные растения делят на две большие группы — двудольные и однодольные. Однодольные более прогрессивная группа, она появилась позже в эволюции и имеет немного более совершенное строение. У двудольных в семени две семядоли, а у однодольных только одна.

То, что покрытосеменные многообразны и широко расселены на Земле, было в основном следствием появления цветка и плода. Эти структуры есть только у покрытосеменных. У цветка есть завязь, которая защищает развивающееся семя. Из цветка формируется плод, которые не только защищает семя, но и способствует его распространению. В самом семени цветковых растений есть много запасных питательных веществ, которые использует зародыш при своем прорастании.

Также большое влияние на распространение и многообразие покрытосеменных оказало то, что они приспособились к опылению с помощью насекомых. Конечно, многие цветковые опыляются с помощью ветра, как и голосеменные. Однако более эффективным считается опыление с помощью насекомых. Для этого у покрытосеменных появились очень разные цветки. Каждый вид растения приспособился к своему виду насекомых. Цветки привлекают насекомых нектаром, а насекомые, перелетая с цветка на цветок, переносят на своем теле пыльцу.

Общая характеристика. Покрытосеменные, или Цветковые растения, – это крупнейший отдел современных высших растений, насчитывающий около 250 тыс. видов. Однако все разнообразие этого отдела человечеству еще не известно: каждый месяц в мире описывают более 100 новых видов покрытосеменных растений. В настоящее время покрытосеменные играют решающую роль в формировании растительного покрова Земли. Они растут во всех климатических зонах и входят в состав практически всех биогеоценозов земного шара. Это свидетельствует об их высокой приспособленности к современным условиям существования на Земле.

Появившись в меловом периоде (в конце мезозойской эры), в начале кайнозоя покрытосеменные растения уже господствовали на всем земном шаре, резко потеснив папоротники и голосеменные растения. Рассмотрим, какие же особенности строения и развития позволили покрытосеменным занять господствующее положение на Земле.

Прогрессивные черты организации покрытосеменных растений.

Появление цветка. Главной и уникальной особенностью покрытосеменных является наличие цветка. Огромное разнообразие цветков не дает возможности свести все существующие сейчас типы цветков к единой исходной предковой модели. Возможно, в процессе эволюции формирование цветков разных видов происходило параллельно различными путями. Существует несколько гипотез происхождения цветка, одна из которых в настоящее время является ведущей. Согласно этой гипотезе, цветки, как и стробилы (шишки) голосеменных растений, возникли из спороносных побегов древних семенных папоротников. В дальнейшем эволюция шишек голосеменных и цветков покрытосеменных растений происходила параллельно независимо друг от друга. Итак, цветок – это видоизмененный укороченный спороносный побег, все части которого, кроме цветоложа, имеют листовую природу. Мегаспорофиллы превратились в плодолистики, которые, срастаясь между собой, сформировали пестик (пестики), микроспорофиллы преобразовались в тычинки, а окружающие их стерильные листья образовали околоцветник. Цветок – это орган размножения (бесполого и полового), в котором возникают микро- и мегаспоры, формируются заростки, происходит опыление и оплодотворение, развивается зародыш спорофита и запасающая ткань, и в итоге образуются семя и плод.

Наличие завязи. Семязачатки покрытосеменных развиваются во влажной камере – завязи. Это предохраняет их от неблагоприятных воздействий среды, в первую очередь от высыхания, что очень важно в условиях жизни на суше. Из завязи образуется плод, внутри которого заключены семена. Расположение семян внутри плода определило название отдела – Покрытосеменные. Плоды обеспечивают защиту семян и способствуют их распространению.

Редукция гаметофитов. Покрытосеменным свойственна дальнейшая редукция мужского и женского гаметофитов. Заростки не имеют не только вегетативных частей, но и половых органов – гаметангиев. Мужской гаметофит цветковых растений – это пыльцевое зерно, а женский гаметофит представлен зародышевым мешком.

Двойное оплодотворение. У покрытосеменных растений в оплодотворении участвуют два спермия, т. е. осуществляется двойное оплодотворение. В результате образуются диплоидный зародыш и триплоидный эндосперм – питательная ткань для зародыша.

Развитие проводящих тканей. У цветковых растений прекрасно развита проводящая система. В древесине (ксилеме) транспорт воды и растворенных в ней минеральных веществ осуществляется преимущественно по сосудам, а не по трахеидам, как у голосеменных растений. Проводящие элементы флоэмы представлены уже не ситовидными клетками, а ситовидными трубками, рядом с которыми располагаются клетки-спутницы (сопровождающие клетки).

Разнообразие жизненных форм. В отличие от голосеменных, которые представлены только древесными растениями, жизненные формы покрытосеменных растений значительно разнообразнее. Современные ученые считают, что первые цветковые были древесными растениями. Из них возникли кустарники и кустарнички. В дальнейшем, обладая наиболее совершенной системой размножения, покрытосеменные растения расселились по всей планете. Попадая в различные условия, они были вынуждены приспосабливаться, чтобы выжить. В засушливых условиях, за полярными широтами и на высокогорье преимущество получали растения, успевавшие сформировать вегетативные органы, отцвести и образовать семена за один вегетационный период. Поэтому одной из наиболее важных форм адаптации стало появление травянистых растений. В зависимости от продолжительности жизни травянистые растения подразделяют на однолетние, двулетние и многолетние. Однолетние отмирают после образования плодов. Двулетние в первый год жизни формируют вегетативные органы, запасают питательные вещества (как правило, в подземных видоизмененных побегах или корнях), а на второй год цветут и плодоносят. Многолетние травы живут и плодоносят в течение нескольких лет, но каждый год по окончании вегетационного периода их надземные побеги отмирают, а подземные переживают неблагоприятные условия, чтобы на следующий год дать начало новым надземным побегам. Считают, что травы возникли в результате значительного ослабления деятельности камбия, что привело к постепенному сокращению численности древесных растений.

Огромное морфологическое разнообразие листьев, корней, побегов покрытосеменных растений было рассмотрено нами ранее при изучении строения их вегетативных органов. Многообразие цветков мы подробно рассмотрим позже.

Прогрессивные изменения структуры тканей, вегетативных и генеративных органов обеспечили возникновение огромного видового разнообразия. Высокая эволюционная пластичность позволила цветковым растениям распространиться по всему земному шару и приспособиться к самым разным экологическим условиям.

Покрытосеменные – это единственная группа растений, образующая сложные многоярусные сообщества, что способствует более интенсивному использованию всех условий среды и более успешному освоению новых территорий.

Значение покрытосеменных растений. Значение покрытосеменных растений в природе и жизни человека столь велико, что почти невозможно перечислить все те отрасли народного хозяйства, где они используются в том или ином виде. Пищевые и декоративные, лекарственные и кормовые, дающие строительный материал и сырье для химической промышленности – цветковые растения обеспечили развитие и существование современных цивилизаций. Мы рассмотрим более подробно практическое значение покрытосеменных, изучая отдельные семейства.

Однако роль растений в жизни человека гораздо шире, нежели только практическое использование. Покрытосеменные растения определяют состояние современной биосферы. Они образуют основную биомассу земного шара, насыщают атмосферу кислородом, формируют почву. Поглощая и испаряя в атмосферу огромное количество воды, участвуют в формировании климата. Служат основой большинства биогеоценозов.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ.

Господство в современной флоре, преимущество их по сравнению с другими группами растений.

Отдел цветковые – самый обширный тип растений, к которому относится более половины всех известных их видов .

Покрытосеменные образуют основную массу растительного вещества биосферы и являются важнейшими продуцентами органики на суше , точно так же, как водоросли – основные продуценты в морях и океанах.

Покрытосеменные ● возникли в начале мелового периода мезозойской эры . К концу мелового периода покрытосеменные занимают ● ГОСПОДСТВУЮЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ В РАСТИТЕЛЬНОМ МИРЕ благодаря многим ПРЕИМУЩЕСТВАМ по сравнению с другими высшими растениями.

Для покрытосеменных характерен особый генеративный орган – цветок , приспособленный для семенного размножения .

Особенность нахождения семян внутри плода дала основание называть этот отдел растений – покрытосеменные. Благодаря плоду, распространение семян обеспечивают птицы, млекопитающие, насекомые, ветер, вода.

По сравнению с голосеменными, пыльца цветковых попадает сначала не в пыльцевход семязачатка, а на рыльце пестика , предназначенного именно для улавливания пыльцы. Это является важной отличительной чертой цветковых от голосеменных.

Для цветковых характерно двойное оплодотворение.

5. Гаметофиты (женский – зародышевый мешок, мужской – пыльцевое зерно) крайне упрощены и развиваются значительно быстрее , чем у голосеменных. Они утратили гаметангии – антеридии и архегонии. Кроме того, гаметофиты полностью зависят от спорофита и всегда находятся под его защитой , в то время как у моховидных и папоротников гаметофит не защищён и легко высыхает.

6. Развитие семязачатка и образование семени у покрытосеменных происходит сравнительно быстро (у трав – 3-4 недели). А у голосеменных развитие и образование семени происходит очень медленно – около 18 месяцев.

7. У покрытосеменных наблюдается большое разнообразие жизненных форм : деревья, кустарники, полукустарники, кустарнички, лианы, одно- и многолетние травы.

В результате возникновения разнообразных жизненных форм, покрытосеменные – единственная группа растений, образующая сложные многоярусные сообщества – фитоценозы . Это способствует более полному и интенсивному использованию ресурсов среды и освоению новых местообитаний .

8. Покрытосеменные имеют высокоорганизованную проводящую систему . В состав ксилемы входят более совершенные проводящие элементы – настоящие сосуды .

Покрытосеменные также имеют ситовидные трубки флоэмы с клетками спутницами (повысилась эффективность перемещения продуктов фотосинтеза).

9. Голосеменные опыляются пассивно – ветром. У покрытосеменных появляется опыление с помощью насекомых . Оно надёжнее, чем ветром. Растениям, опыляемым насекомыми, не нужны такие большие количества пыльцы, как при опылении ветром. Это сокращает ненужные траты пластических веществ и энергии, затрачиваемой на их создание.

10. Одним из факторов широкого распространения покрытосеменных и увеличения их разнообразия является их биохимическая коэволюция .

В некоторых группах покрытосеменных выработалась способность образовывать вторичные метаболиты (алкалоиды, хиноны, эфирные масла, флавоноиды, кристаллы оксалата кальция) – ядовитые для животных вещества, защищающие их от растительноядных животных .

МНОГООБРАЗИЕ ДИКОРАСТУЩИХ И КУЛЬТУРНЫХ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ .

В класс • Двудольных входят около 190 000 видов .

Класс • Однодольных объединяет около 60 000 видов .

Класс Двудольных можно разделить на подклассы : раздельнолепестные (первичнопокровные) и спайнолепестные (вторичнопокровные).

Двудольные включает 418 семейств , что составляет примерно ¾ видов цветковых растений . К этому классу принадлежат важнейшие

• плодово-ягодные : яблоня, груша, вишня, виноград, цитрусовые ,

• кормовые : турнепс, клевер, люцерна ,

• прядильные : лён, хлопчатник ,

• масличные подсолнечник, клещевина ,

• декоративные розы, хризантемы, астры, георгины и другие культуры.

Однодольные образует около 122 семейств . К ним относятся

• хлебные злаки пшеница, рис, рожь, ячмень, кукуруза, просо, некоторые • овощные лук, чеснок, спаржа ,

• декоративные лилии, тюльпаны, гиацинты, орхидеи .

Основную массу сенокосов составляют дикорастущие злаки – тимофеевка, лисохвост, мятлик.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ.

КЛАСС ДВУДОЛЬНЫЕ КЛАСС ОДНОДОЛЬНЫЕ

● Подкласс раздельнолепестные ● Подкласс спайнолепестные

Отдел покрытосеменные (цветковые) самый многочисленный, он включает 235-250 тысяч видов. Его представители обитают по всему миру: от холодной тундры до жарких тропиков, отдельные виды освоили пресные и морские водоемы.

Покрытосеменные составляют большую часть массы растительного сообщества, являются звеном в цепи питания (продуцентами) - важнейшими производителями органических веществ на суше, как водоросли - в морях и океанах.

Цветок - генеративный орган покрытосеменных (цветковых), высшая ступень полового размножения. Цветок характерен только для покрытосеменных растений, ни один из других отделов подобным генеративным органом не обладает. По своему строению цветок это видоизмененный обоеполый стробил, гомологичный стробилам голосеменных.

В отличие от голосеменных, у которых семязачатки лежат открыто на семенных чешуях, у цветковых семязачаток находится в замкнутом вместилище - завязи, сформированной из плодолистика (-ов).

Двойное оплодотворение, открытое Навашиным Сергеем Гавриловичем, уникальное явление, характерное только для цветковых. Оно связано с тем, что в зародышевый мешок попадают два спермия, один из которых (n) сливается с центральной клеткой (2n), с образованием запасного питательного вещества - эндосперма (3n). Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) с образованием зиготы (2n), из которой развивается зародыш.

У цветковых появляется плод - генеративный орган, служащий для защиты и распространения семян.

Ксилема - проводящая ткань, обеспечивающая восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных солей, представлена не трахеидами, а сосудами. Во флоэме ситовидные элементы окружены клетками-спутницами.

У покрытосеменных мы не найдем антеридиев и архегониев: гаметофиты максимально редуцированы.

В процессе опыления покрытосеменных участвуют насекомые, летучие мыши, птицы. Также опыление может происходить с помощью воды или ветра.

Особенностью цветковых является способность образовывать многоярусные сообщества, более устойчивые и продуктивные.

Многоярусность растительного сообщества служит приспособлением к равномерному распределению света: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые растения отлично чувствуют себя в тени светолюбивых :)

Классы покрытосеменных

Отдел покрытосеменные состоит из двух классов: однодольные и двудольные. К классу двудольных относятся семейства: крестоцветные, сложноцветные, розоцветные, бобовые (мотыльковые), пасленовые. Класс однодольные включает в себя семейства: злаковые, лилейные. Для каждого класса имеются характерные признаки.

В семядолях содержится запас питательных веществ. При надземном прорастании семядоли (зародышевые листья) могут выполнять функцию фотосинтеза.

Листья двудольных простые и сложные, для двудольных характерно перистое и пальчатое жилкование.

За счет камбия растения растут в толщину, возможен вторичный рост осевых органов (стебля и корня).

Корневая система чаще всего стержневого типа, с хорошо выраженным главным корнем, от которого отходят боковые корни. Главный корень развивается из зародышевого корешка.

Цветки пятичленные, реже встречаются четырехчленные. Хорошо обособлены чашечка и венчик.

Цветок с простым околоцветником. Цветки чаще трехчленные, четырехчленные. Никогда не бывают пятичленными.

Эндосперм семени

Эндосперм (от греч. endon - внутри + греч. sperma - семя) - запасное питательное вещество, у покрытосеменных триплоидный (3n).

Эндосперм в семени есть у подавляющего большинства однодольных (лука, ландыша, пшеницы) и двудольных (тмина, хурмы, фиалки). Отсутствует эндосперм в семенах тыквенных, крестоцветных (капусты), сложноцветных (подсолнечника), бобовых (гороха, фасоли), также у - березы, липы, дуба, клена, так как на ранней стадии развития растущий зародыш поглощает эндосперм.

Жизненный цикл

Из генеративных почек спорофита развиваются цветки. У взрослого растения спорофита (2n) в цветке в гнездах пыльников тычинок в ходе микроспорогенеза образуется пыльцевое зерно (n) - мужской гаметофит. В завязи пестика в семязачатке формируется женский гаметофит - зародышевый мешок, внутри которого находятся центральная клетка (2n) и яйцеклетка (n).

В результате опыления (насекомым, ветром, человеком) пыльца с тычинок переносится на рыльце пестика. Пыльцевое зерно состоит из вегетативной и генеративной клеток. Вегетативная клетка начинает растворять ткани пестика, образует пыльцевую трубку и прорастает до зародышевого мешка. Генеративная клетка делится, образуя два спермия (n), из которых один сливается с центральной клеткой (2n) с образование эндосперма (3n) - запасного питательного вещества. Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n), образуя зиготу (2n).

В дальнейшем из семязачатка формируется семя, а завязь превращается в околоплодник - образуется плод. Своим внешним видом плоды привлекают животных, и те их охотно поедают) Благодаря семенной кожуре семена не подвергаются расщеплению в желудочно-кишечном тракте человека и животных. Они выходят из ЖКТ в неизменном виде и остаются способны к прорастанию: так происходит расселение растений. Попав в благоприятные условия, они прорастают в спорофит (2n). Цикл замыкается.

Значение покрытосеменных

Покрытосеменным в жизни человека отведено важное место. Только подумайте - почти все культурные растения принадлежат к этому отделу! Цветковые имеют медицинское значение, из многих растений изготавливаются лекарства. Их древесина используется для изготовления бумаги, мебели, применяются в промышленности.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: