Какие особенности строения покрытосеменных позволили расселиться им повсеместно

Обновлено: 04.07.2024

У покрытосеменных растений появился особый орган размножения – цветок. В нем формируются половые клетки – гаметы и происходит процесс оплодотворения. В результате семена образуются внутри плода, что обеспечивает их защиту и распространение.

Особенностью покрытосеменных растений является также двойное оплодотворение, в результате которого образуется диплоидная зигота, из которой развивается зародыш и триплоидная клетка, дающая начало особой питательной ткани – эндосперму. Это обеспечивает большую жизнеспособность семян.

По сравнению с другими растениями у покрытосеменных лучше развита проводящая система, которая обеспечивает хорошее проведение веществ по древесине и лубу.

Покрытосеменные, или цветковые, растения — самый большой и наиболее распространенный тип, численностью около 240 тыс. видов, объединенных в 13 тыс. родов и 390 семейств.

Растут покрытосеменные во всех климатических зонах от тропических лесов до тундры и составляют основную массу растительности на Земле. Широкое распространение покрытосеменных обусловлено их способностью переносить яркое освещение и сухость воздуха, высокой приспособляемостью к обитанию в различных условиях суши.

Особенности строения покрытосеменных

У цветковых растений существует целый ряд особенностей строения — крупных ароморфозов.

Прежде всего их характерной особенностью является наличие цветков, плодов и семян. Семена формируются из семязачатков (семяпочек), защищенных стенками завязи, развивающимися в околоплодник. Именно поэтому цветковые растения называются еще и покрытосеменными.

Пестик с завязью, столбиком и рыльцем, плод, развивающийся из завязи пестика, — новые органы, свойственные только покрытосеменным растениям. Гаметофит редуцирован до нескольких клеток, что значительно ускоряет его развитие. Образованию семян предшествует опыление цветков и двойное оплодотворение. Для опыления, распространения плодов и семян у цветковых растений существуют различные приспособления.

Покрытосеменные имеют наиболее сложное строение вегетативных органов, что обеспечивает им максимальную приспособленность к обитанию в окружающей среде. У них хорошо развита проводящая система, объединяющая надземную и подземную части.

Покрытосеменные растения представлены деревьями, кустарниками и эволюционно более молодыми травами. Предполагают, что предками цветковых растений была одна из ветвей вымерших семенных папоротников.

Начиная с середины мелового периода покрытосеменные занимают доминирующее положение. Большинство из них — аутотрофы, но есть и вторичные гетеротрофы: насекомоядные растения (росянка, пузырчатка). Около 400 видов покрытосеменных лишены хлорофилла и ведут частично (омела) либо полностью паразитический образ жизни (повилика, заразиха).

Тип покрытосеменные делится на два класса:

Двудольные, численностью в 180 тыс. видов, объединенных в 10 тыс. родов и 325 семейств;
однодольные — 60 тыс. видов, 3 тыс. родов, 65 семейств.

Оба класса развивались в меловом периоде мезозойской эры. Современные систематики считают, что однодольные произошли от двудольных, отделившись на ранних этапах эволюции как самостоятельная ветвь. В дальнейшем оба класса развивались параллельно и независимо один от другого.

Отличия однодольных и двудольных покрытосеменных

Признак	Однодольные	Двудольные
Зародыш	С двумя семядолями	С одной семядолей
Корневая система	Зародышевый корешок развивается в главный корень. Корневая система стержневая или мочковатая	Зародышевый корешок развивается слабо. Корневая система мочковатая
Форма края листа	Форма края листовой пластины разная	Листья цельнокрайние
Жилкование	Пальчатое или перистое	Дуговое или параллельное
Число листов	Число лепестков и чашелистиков кратно 5 или 4	Число листочков кратно 3
Камбий	У большинства	Никогда не образуется
Проводящая система в стебле	В форме кольца	Состоит из отдельных пучков
Форма растения	Любая	В основном травы

Как видно из таблицы, у обоих классов есть четкие отличия. Однако возможны исключения, поэтому для распознавания классов нужен комплекс признаков.

Классы двудольных и однодольных делятся на порядки, а они, в свою очередь, на семейства. Большинство представителей, имеющих важное практическое значение, относятся к семействам крестоцветных, розоцветных, бобовых, пасленовых, сложноцветных из класса двудольных, злаковых и лилейных из класса однодольных.

Для того чтобы ответить на данный вопрос, определим что растения делятся на покрытосемянные и голосемянные, причем покрытосемянные более распространеные растения, а к голосемянные относятся хвойные деревья.

У покрытосемянных появляется цветок, в котором развивается семя. Этот цветок привлекает животных и насекомых, которые помогают опыляться растению, в отличие от голосемянных, у которых источником опыления является только ветер.

Из рисунка мы видим, что преимуществом покрытосемянных является защищенность семян, например у яблока или груши, плюс это дополнительное питание при прорастании.

В древесине голосемянных нет сосудов, а ткани покрытосемянных хорошо проводят вещества и выполняют свои функции лучше.

Таким образом, можно сделать вывод что преимущества покрытосемянных: цветок, плод, семя, стебель и более развитая корневая система.

Говоря об особенностях строения покрытосеменных, дающих им преимущества перед голосеменными, следует выделить:

наличие цветков - видоизмененных побегов, которые несут модифицированные спорофиллы, чашелистики, лепестки, тычинки.
пыльца попадает сперва на рыльце пестика, созревает в пыльниках.
плоды представляют собой замкнутые плодолистики, что обеспечивает семенам дополнительную защиту.
мегаспорофилл - видоизмененные плодолистики. Лепестки и чашелистики - модифицированные части побега, которые используются для привлечения опылителей.
у покрытосеменных растений зародышевый мешок зрелого мегаметофита состоит из восьми ядер.
триплоидный эндосперм.
есть сосуды, предназначенные для транспортировки воды.
имеются клетки-спутницы в тканях флоэмы.

Цветковые растения имеют более совершенно строение, только у покрытосемянных образуются цветки, а в цветках пестики, в завязях которых располагаются семязачатки.

Цветки покрытосемянных у разных растений отличаются величиной, окраской, формой и строением. Часть из них опыляется ветром, часть насекомыми, но всегда при опылении пыльцевые зерна попадают на рыльца пестиков, образуя пыльцевые трубки.

Пыльцевые трубки дорастают до семязачатков, врастая в них, где происходит оплодотворение, которое характерно для цветковых растений. Из зиготы, при этом, формируется зародыш. Самая крупная клетка разрастается, делясь, образует эндосперм, запасающий нужные питательные вещества для зародыша. Семена развиваются из семязачатков, а околоплодник из стенки завязи. Итак, семена у цветковых растений развиваются внутри плода - что является основным преимуществом покрытосеменных.

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: