Признаки высших растений размножение и развитие

Обновлено: 05.10.2024

Ключевые слова: размножение растений, способы размножения, бесполое, половое размножение, вегетативное размножение

Размножение растений — это воспроизведение особями себе подобных. Оно позволяет поддерживать преемственность между поколениями и поддерживать численность популяций на определенном уровне.

Бесполое размножение осуществляется с помощью спор. Спора — это специализированная клетка, прорастающая без слияния с другой клеткой. Споры могут быть диплоидными (образуются в результате митоза) и гаплоидными (образуются в результате мейоза); они могут иметь жгутики для передвижения (у водорослей) или распространяться с помощью ветра и воды (папоротник, мхи).

Половое размножение — связано со слиянием специализированных половых клеток — гамет с образованием зиготы. Гаметы могут быть одинаковыми и разными в морфологическом отношении. Изогамия — слияние одинаковых гамет; гетерогамия — слияние разных по размеру гамет; оогамия — слияние подвижного сперматозоида с крупной неподвижной яйцеклеткой.

Для всех высших растений характерно чередование в жизненном цикле полового и бесполого размножения и связанное с этим чередование поколений (фаз развития) гаплоидной (n) (гаметофит) и диплоидной (2n) (спорофит). На спорофите возникают мешковидные образования спорангии (органы бесполого размножении), в которых в результате спорогенеза, сопровождающегося мейотическим делением, формируются гаплоидные споры. Из спор развивается гаметофит. На нем формируются особые половые структуры — гаметангии (органы полового размножения), в которых образуются гаметы.

Мужские половые органы, где формируются сперматозоиды, называются антеридии. Женские половые органы, где формируются яйцеклетки, называются архегонии. Если на гаметофите развиваются и архегонии, и антеридии, то он называется обоеполым. Если только антеридии, то мужским; если только архегонии, то женским. При слиянии гамет образуется зигота. Из зиготы развивается спорофит.

Эволюция растений шла в направлении увеличении размеров бесполого поколении (спорофита) и редукции полового поколения (гаметофита). У подавляющего большинства высших растений (за исключением моховидных) в жизненном цикле преобладает спорофитная фаза.

Вегетативное размножение

Вегетативное размножение не связано с формированием специальных органов размножения и клеток. Оно осуществляется с помощью вегетативных органов растения: стебля (черенками и отводками), листьев, почек, корневищ, ползучих побегов, луковиц, корневых отпрысков (так размножаются растения, способные образовывать почки на корнях), листовых черенков и культурой ткани (выращивание в пробирке). Вегетативное размножение в естественных условиях биологически тогда выгодно, когда в борьбе за существование необходимо быстро освоить новые места обитания, захватить большие площади для расселения и питания. Так у ландыша и майника это единственный способ размножения из-за отсутствия благоприятных условий для семенного размножения.

Значение вегетативного размножения:

Образование дочерних особей, идентичных с материнскими по наследственным признакам
Обеспечение быстрого увеличения численности вида и его расселения
Получение большого количества посадочного материала
Сохранение у потомков ценных наследственных свойств материнской особи (сорта, формы).

В древности вся поверхность планеты была покрыта океаном. На Земле процветали водные формы жизни. Со временем из-за изменений рельефа суши становилось всё больше. Организмы были вынуждены осваивать новую среду, приспосабливаясь к чуждым условиям существования. Представители подцарства высших растений (эмбриофитов) благодаря дифференциации тканей и развитию отдельных органов смогли успешно распространиться и занять свою нишу в биосфере.

Особенности наземных растений
Классификация и жизненные формы
Вымершие отделы
Мохообразные (Bryophyta)
Плауноподобные (Lycopodiophyta)
Псилотовидные (Psilotophyta)
Хвощевидные (Equisetophyta)
Папоротниковидные (Polypodiophyta)
Голосеменные (Gymnospermae)
Покрытосеменные (Angiospermae)

Особенности наземных растений

Водоросли, согласно устаревшей классификации, относятся к низшим растениям. Их привычными местами обитания являются океаны, моря и прочие водоёмы. Благодаря особенностям окружающей среды и способу питания эти древнейшие организмы имеют довольно примитивное строение. Тело (слоевище) состоит из однотипных клеток, способных к фотосинтезу, отсутствуют защитные покровы и специфические органы, необходимые для транспортировки питательных веществ.

К главным признакам высших растений (лат. Embryophyta) можно отнести их сложное строение, развившееся в результате эволюции. Чтобы нормально существовать в воздушной среде, потребовалась необходимость в активном теплообмене, а также в защите от высыхания (эпидермис и устьица). Для обеспечения всего организма питательными веществами развилась транспортная система, состоящая из специализированных проводящих тканей.

Основным отличием группы наземных растений от водорослей является их разделение на корень, стебель и лист. Характеристика высших растений:

Бо́льшая часть видов обитает на суше.
Наличие различных тканей, имеющих чёткую специализацию.
Половые и бесполые органы размножения.
Зигота превращается в многоклеточный зародыш, состоящий из однородных клеток, которые становятся дифференцированными в процессе развития.
Чередование полового (гаметофита), появляющегося из споры, и бесполого (спорофита), вышедшего из зиготы, поколений.
В жизненном цикле доминирует спорофит (кроме мохообразных).
Разделение организма на три основные части.

В отличие от океана, откуда произошли все живые организмы, условия существования на земле отличаются большей вариативностью. Именно с этим фактором связано невероятное многообразие и богатство форм растительной жизни. Однако, несмотря на колоссальные различия внешнего вида, природа размножения у всех высших растений остаётся неизменной.

Классификация и жизненные формы

С момента выхода на сушу высшие растения развивались в двух основных направлениях. Они породили две эволюционные ветви — гаплоидную и диплоидную. Первая представлена отделом моховидных, у которых в жизненном цикле преобладает гаплоидное половое поколение — гаметофит. Вторая, включающая все остальные отделы, отличается преобладанием бесполого поколения — спорофита. Классификация высших растений в биологии:

Риниофиты (Rhyniophyta).
Зостерофилофиты (Zosterophyllophyta).
Мохообразные (Bryophyta).
Плауноподобные (Lycopodiophyta).
Псилотовидные (Psilotophyta).
Хвощевидные (Equisetophyta).
Папоротниковидные (Polypodiophyta).
Голосеменные или сосноподобные (Gymnospermae или Pinophyta).
Покрытосеменные или цветковые (Angiospermae или Magnoliophyta).

Два первых пункта в списке относятся к вымершим классам. Они существовали в раннем и среднем девоне и заметно отличались от современных видов, находясь на низшей ступени развития. Возможно, представители этих отделов обитали в воде.

Из-за различных схем размножения всю наземную растительность можно разделить на два типа — споровый и семенной. Каждый вид в зависимости от происхождения и места обитания имеет ряд отличий, присущих только ему. У эмбриофитов можно выделить несколько характерных жизненных форм:

Дерево — это многолетний и довольно крупный организм, имеющий твёрдый ствол и крону, состоящую из более тонких ответвлений (тополь, берёза, клён).
Кустарник — более мелкий. Он состоит из множества тонких стволиков высотой от 0,5 до 6 метров (орешник, сирень).
Кустарничек отличается низкорослостью (не выше полуметра) и мощной корневой системой (брусника, клюква).
Трава — это большая группа растений, обладающих тонким и мягким стволом. Эта форма отличается большим разнообразием — от однолетней до многолетней. Высота может варьироваться от сантиметра до нескольких метров (укроп, пион, мята, банан, сахарный тростник).

В зависимости от критериев существует несколько различных систематик растительных форм жизни. Некоторые представители эмбриофитов повторно вернулись в водную среду и стали внешне походить на своих низших предков. Их строение существенно отличается от примитивных водорослей.

Вымершие отделы

Первые представители наземной растительности исчезли ещё в среднем девоне. Организм этих растений был довольно примитивен, не отличался сложным строением и походил на водоросли. Привычного разделения на корень, стебель и листья тогда ещё не существовало. Считается, что риниофиты являются общим предком для мхов, хвощей, плаунов и папоротников.

Появление зостерофиллофитов произошло в раннем девоне. Это небольшая группа, представители которой, как и риниофиты, отличались простым строением и жили в воде или на берегу. Они имели прямостоячие, короткие и покрытые толстым защитным слоем стебли с колосовидными спорангиями на верхушке. Процесс фотосинтеза осуществлялся всей поверхностью растения.

Мохообразные (Bryophyta)

Главная особенность Bryophyta заключается в цикле размножения с преобладанием полового поколения. Для осуществления репродуктивного процесса им обязательно требуется влажная среда. Именно поэтому мхи растут в сырых и болотистых местах и отличаются небольшими размерами. Отдел мохообразных включает в себя три класса:

Печёночники произрастают в тропической местности, покрывая плотным ковром деревья, почву и прочие поверхности.
Антоцеротовые насчитывают около 300 видов. Обитают в тёплом климате. В России можно встретить лишь несколько представителей этого класса.
Мхи растут в северных и умеренных широтах.

Представители отдела довольно неприхотливы и могут выживать в самых экстремальных условиях, при необходимости впадая в анабиоз. Благодаря этому обеспечивается высокая выживаемость и конкурентоспособность.

Плауноподобные (Lycopodiophyta)

Один из самых древних отделов в настоящее время представлен лишь немногими видами селлагинелл и плаунов. Остальные представители давно вымерли.

Современные плауновидные — это травянистые вечнозелёные растения, живущие несколько лет и внешне напоминающие мхи. В отдел входит два класса:

Плауновые включают в себя около 400 видов.
Полушниковые — не более 700 видов.

Все плауноподобные отличаются наличием корней, вильчатым ветвлением стебля, а также маленькими листьями. Существуют равноспоровые и разноспоровые виды. В древние времена эти растения были очень распространены. В карбоне произрастало немало древовидных форм, которые впоследствии сформировали колоссальные залежи каменного угля.

Псилотовидные (Psilotophyta)

Этот отдел малочисленный, он включает два рода и всего 12 видов, распространённых в тропических широтах. Псилотовидные характеризуются простым строением организма, что говорит об их чрезвычайно древнем происхождении. Они очень похожи на вымерших риниофитов.

Из-за отсутствия корней представители отдела Psilotophyta растут на других деревьях, но могут селиться на почве и камнях. Листья также отсутствуют. Ветвящаяся надземная часть имеет множественные выросты, напоминающие чешуйки, а также разветвлённую систему воздушных корневищ. Процесс размножения осуществляется при помощи спор.

В качестве примера можно привести декоративный папоротник или псилот голый. Своему названию это растение обязано отсутствию листьев.

Хвощевидные (Equisetophyta)

В современной флоре отдел представлен единственным родом, включающим 30 видов. Растут они в самых разнообразных местах — от болот до леса и пашни. Все хвощи — это многолетние травы. Высота стебля варьируется от нескольких сантиметров до метра и более. Сросшиеся в трубки листья имеют чешуевидную форму и не отличаются большим размером.

Растения характеризуются боковым ветвлением. По некоторым вегетативным функциям они сходны со злаками. Ткани и органы хорошо дифференцированы и отличаются высоким уровнем совершенства. Размножаются с помощью переносимых ветром спор.

Расцвет хвощей пришёлся на каменноугольный период. В те далёкие времена можно было встретить древовидные образцы, достигавшие более 25 метров в высоту.

Папоротниковидные (Polypodiophyta)

Отдел представлен 12 тысячами видов и может по праву называться самым распространённым среди современных споровых растений. Папоротниковидные отличаются невероятным разнообразием жизненных форм. Помимо многолетней травы встречаются и настоящие деревья высотой 20—30 метров и диаметром ствола до 50 см. В то же время размер некоторых видов не превышает нескольких миллиметров.

Характерной особенностью папоротников является небольшой побег. Они широко распространены по всему земному шару, особенно в тропических широтах. Polypodiophyta включает в себя несколько классов:

ужовниковые;
кладоксилеевые;
мараттиевые;
зигоптериевые;
полиподиевые.

Папоротники почти не имеют практического значения для человека. Мякоть некоторых видов годится для употребления в пищу. Растение может применяться в лекарственных целях.

Голосеменные (Gymnospermae)

Отдел можно назвать типичным примером высших растений, отличающихся высокоразвитым строением. Его представители — это преимущественно вечнозелёные кустарники и деревья, но иногда встречаются листопадные виды и даже лианы. Форма листьев отличается большим разнообразием — от иголок до чешуек. Все голосеменные по определению имеют открытые семяпочки и размножаются семенами. Отдел включает 6 классов:

семенные папоротники;
беннеттитовые;
гнетовые;
саговниковые;
хвойные;
гингковые.

Первые два класса на сегодняшний день являются полностью вымершими. На сегодняшний день науке известно около 700 видов голосеменных. Самыми известными представителями, произрастающими в России, являются ель и сосна.

Покрытосеменные (Angiospermae)

В современной флоре покрытосеменные или цветковые являются самым распространённым и многочисленным отделом высших растений. Они впервые появились около 140 млн лет назад и постепенно достигли апофеоза развития. К их главным особенностям можно отнести наличие органов размножения в виде цветов, а также двойное оплодотворение. Классификационная таблица:

Класс двудольные	Класс однодольные
Магнолиды	Частуховые
Астериды	Пальмовые
Гамамелидиды	Лилииды
Кариофиллиды	Имбирные
Дилленеиды	Коммелиновые
Розиды

На сегодняшний день насчитывается около 352 тыс. видов цветковых растений. Столь большое разнообразие связано с эффективным приспособлением представителей отдела к изменчивой окружающей среде.

2. Высшие споровые растения. Отделы: Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные, Папоротниковидные. Особенности строения, цикла развития.

3. Общая характеристика семенных растений.

4. Отдел Голосеменные растения. Классификация, представители. Жизненный цикл на примере сосны обыкновенной.

5. Отдел Покрытосеменные, или Цветковые растения.

1. Долгачева В. С., Алексахина Е. М. Естествознание. Ботаника – М.: Академия, 2012.

2. Яковлев Г. П., Челомбитько В. А., Дорофеев В. И. Ботаника – М.: СпецЛит, 2008.

1. Общая характеристика высших растений.

В отличие от низших высшие растения– сложные дифференцированные многоклеточные организмы, приспособленные к жизни в наземной среде.

Жизненный цикл высших растений состоит из двух ритмически чередующихся фаз, или поколений – полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). Половые органы развиваются на гаметофите. Половые органы бывают двух типов – мужские - антеридии и женские – архегонии. В антеридиях образуются мужские гаметы, а в архегониях – женские гаметы.

Гаметофит может быть обоеполым, и на нем развиваются как антеридии, так и архегонии. Но у большинства высших растений он однополый и несет или только антеридии (мужской гаметофит), или только архегонии (женский гаметофит).

В результате оплодотворения, то есть слияния мужской гаметы с женской, образуется новая клетка с двойным набором хромосом (отцовским и женским), называемая зиготой.

Зигота дает начало многоклеточному зародышу. В результате роста и дифференциации зародыша развивается спорофит. Как и зигота, все клетки зародыша и развивающегося из него спорофита характеризуются двойным (диплоидным) набором хромосом.

На спорофите образуются спорангии, в которых развиваются споры – одноклеточные образования, служащие для бесполого размножения. При образовании спор число хромосом в результате мейоза уменьшается вдвое, и поэтому каждая спора по отношению к клеткам спорофита является гаплоидной.

Спорангии бывают двух типов: микроспорангии, в которых образуются микроспоры, и мегаспорангии, в которых развиваются более крупные мегаспоры.

Каждая микроспора дает начало одному мужскому гаметофиту, а из каждой мегаспоры образуются по одному женскому гаметофиту. На мужском гаметофите развиваются только антеридии, а на женском – только архегонии.

Таким образом, полный жизненный цикл высшего растения от зиготы до зиготы состоит из гаметофазы (гаметофита) и спорофазы (спорофита).

Высшие растения делятся на 2 группы – высшие споровые и семенные растения. Высшие споровые - отделы: Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные, Папоротниковидные. Семенные растения - отделы: Голосеменные и Покрытосеменные растения.

Все перечисленные отделы, исключая моховидные, характеризуются преобладанием спорофита, в органах которого имеются сосуды или трахеиды, поэтому их нередко называют сосудистыми растениями.

2. Высшие споровые растения. Отделы: Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные, Папоротниковидные.

Среди высших растений образуют обособленную группу. Около 25 тыс. видов. Моховидные – единственная в истории растительного мира линия эволюция, связанная с регрессивным развитием спорофита.

Вечнозеленые низкорослые многолетние растения размером от 1мм до 60 см. Тело представляет собой слоевище (у маршанции) или расчленено на стебель и листья. Корней нет. Всасывание воды и прикрепление к субстрату осуществляется ризоидами – выростами эпидермы.

Однодомные или двудомные растения. Внутреннее строение относительно простое. У листостебельных форм более или менее обособлены ассимиляционная, механическая и проводящие ткани.

В цикле развития доминирует гаплоидный гаметофит. В этом состоит специфическая особенность моховидных по сравнению с другими высшими растениями (у них доминирует диплоидный спорофит). Причем половое (гаметофит) и бесполое (спорофит) поколения представляют собой одно растение.

На гаметофите моховидных развиваются половые органы – мужские антеридии и женские архегонии. В антеридиях образуются сперматозоиды, в архегониях – по одной яйцеклетке. В сырую погоду сперматозоиды проникают по воде в архегоний, и один из них сливается с яйцеклеткой. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) на женском гаметофите развивается спорогон в виде коробочки, сидящей на ножке. В коробочке – споры. Спорофит, таким образом, лишен самостоятельности и полностью зависит от гаметофита.

Развитие полового поколения начинается с момента прорастания споры. Сначала возникает протонема – тонкая разветвленная нить, реже пластинка). На протонеме образуются многочисленные почки, дающие начало гаметофитам. И цикл развития повторяется.

Образованию спор в спорангиях предшествует мейоз. При этом число хромосом уменьшается вдвое и следовательно споры имеют гаплоидный набор хромосом. Гаплоидны и протонема и гаметофит.

Моховидные распространены повсюду, кроме морей и сильно засоленных почв. Предпочитают наиболее увлажненное местообитание (например, в тундре). Ежегодный прирост лишь от 1-2 мм до нескольких см. Обычно не поедаются животными, медленно разлагаются. Способны аккумулировать многие вещества, в том числе радиоактивные. Впитывают воду и прочно ее удерживают.

Отдел делится на 3 класса:

1. Класс Печеночники

Маршанция многообразная. Это напочвенное талломное растение, имеющее вид дихотомически ветвящейся многослойной дорсовентральной пластинки размером до 10 см. Талломы раздельнополые. Органы полового размножения размещаются на особых подставках.

2. Класс Листостебельные мхи – самый крупный класс моховидных. Распространены широко. Гаметофит обычно радиально олиственный, с многоклеточными ризоидами.

3 подкласса: сфагновые, андреевые и бриевые мхи.

К подклассу сфагновые мхи относится единственный род сфагнум (300 видов). Виды рода сфагнум крупные, мягкие, беловато-зеленые. Стебель без ризоидов. Вверху стебля веточки собраны в головку. Растение влажных местообитаний. Листья однослойные и состоят из двух видов клеток: хлорофиллоносных и бесцветных мертвых водоносных.

Процесс торфообразования – это наслаивание из года в год новых покровов мха на отмерших старых. Торф обладает консервирующими свойствами благодаря кислой среде, которую создает этот мох. Бактерии и грибы в нем не развиваются также из-за отсутствия кислорода.

К подклассу бриевые мхи относится кукушкин лен (Политрихум обыкновенный) – один из наиболее высоких мхов (до 55 см). Стебель густо покрыт листьями. Коробочка располагается на длинной ножке, сверху прикрыта легко опадающим колпачком с тонкими волосками (отсюда второе название). Способствует заболачиванию.

Плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные – древние растения. Значительная часть их к настоящему времени вымерла. В каменноугольном периоде остатки ископаемых плауновидных и хвощевидных образовали залежи каменного угля.

Современные плауновидные, хвощи и большинство папоротниковидных – это многолетние корневищные травы. В жизненном цикле господствует спорофит. У плауновидных - это растения с мелкими листьями. Могут быть похожи на листостебельные мхи. Побеги ветвятся дихотомически. На верхушке стеблей образуются колоски (стробилы), в которых созревают споры.

Эти споры содержат много масла и легко, как порох, вспыхивают. Раньше из них делали бенгальские огни для фейрверков и детскую присыпку.

Споры разносятся ветром и в благопрятных условиях в лесной подстилке прорастают в крошечный (2-3мм) заросток – гаметофит. Он бесцветный, растет под землей, получая питательные вещества от симбиотических грибов. Через 15-20 лет на нем образуются антеридии и архегонии. Когда они соединятся каплей росы или дождя, двужгутиковые сперматозоиды сливаются с яйцеклетками, и вновь возникает диплоидный спорофит. Так замыкается цикл развития.

Представитель: плаун булавовидный

Маленький класс: около 25 видов мелких травянистых растений. Стебель у растений полый и имеет членистое, коленчатое строение с перегородками в узлах. От узлов отходят мутовки бурых чешуйчатых листьев и боковые побеги. Фотосинтез осуществляется поверхностью зеленого стебля, эпидермис которого пропитан кремнеземом.

В далеком прошлом хвощи, как и плауны, были широко распространены. Каменноугольные хвощи – каламиты, достигали 30 м высоты и образовывали обширные леса. Сейчас хвощи – многолетние травы.

Весной из многолетних корневищ вырастают спороносные побеги. Споры образуются в колосках на их верхушках. Гаплоидные споры внешне неотличимы, но из одних прорастают мужские гаметофиты – заростки, из других – женские.

Заростки хвощей имеют вид маленьких зеленых пластинок с ризоидами. На одних образуются антеридии, на других – архегонии. Сперматозоиды хвощей многожгутиковые, для оплодотворения необходима капелька воды. Из оплодотворенной яйцеклетки вырастает спорофит.

Хвощи ядовиты, некоторые виды – злостные сорняки. Хвощ полевой используют в медицине как мочегонное.

Отдел Папоротниковидные(около 10 тыс. видов)

В каменноугольный период папоротниковидные образовывали могучие леса. И сейчас папоротники распространены широко, особенно во влажных тропиках. Там встречаются и древовидные папоротники (до 20 м), и травянистые, а также папоротники-лианы.

Рассмотрим строение обычного папоротника нашей средней полосы. Это травянистое многолетнее растение с мощным подземным корневищем. Крупные рассеченные листья стеблевого происхождения – вайи. Вайи тропических папоротников могут достигать 10 м в длину.

То, что мы называем папоротником, тоже спорофит. На нижней стороне листьев расположены сорусы. Сорусы – это кучки спорангий со спорами. Зрелые гаплоидные споры высыпаются и разносятся ветром.

Из споры вырастает гаметофит – заросток в виде зеленой сердцевидной пластики с ризоидами на нижней стороне, около 1 см в длину. На нем образуются архегонии и антеридии. Штопорообразному, с пучком жгутиков на переднем конце сперматозоиду необходима вода, чтобы доплыть до яйцеклетки.

Из оплодотворенной яйцеклетки вырастает мощное растение, на котором (в народных поверьях) в ночь на Ивана Купалу распускается огненный цветок с волшебными свойствами.

3. Общая характеристика семенных растений.

В отличие от высших споровых семенные растения производят семена – многоклеточные образования, в то время как споры одноклеточны. Семенные растения включают: 1) отдел Голосеменные – растения, размножающиеся семенами, но не образующие плодов, и 2) отдел Покрытосеменные, или Цветковые - с семенами, заключенными в плоды.

У семенных растений наблюдается еще большее господство в цикле развития спорофита и дальнейшая редукция гаметофита. Половой процесс не связан с капельно-жидкой влагой, и гаметофиты развиваются на спорофите.

У голосеменных растений: 1) женский гаметофит – гаплоидный эндосперм с двумя архегониями; 2) мужской гаметофит – пыльцевое зерно.

У покрытосеменных растений: 1) женский гаметофит - зародышевый мешок; 2) мужской гаметофит – пыльцевое зерно.

Особое образование семенных растений – семязачаток. Внутри семязачатка происходит: 1) развитие мегаспоры и затем женского гаметофита; 2) оплодотворение; 3) развитие зародыша.

Из семязачатка развивается семя. Семязачаток снаружи окружен интегументами, центральная часть называется нуцеллусом. Именно в нуцеллусе развивается женский гаметофит и осуществляется оплодотворение.

Семя развивается после оплодотворения и состоит: 1) из зародыша – крошечного нового спорофита с корешком и почечкой и зародышевыми листьями; 2) запаса питательных веществ; 3) семенной кожурой.

4. Отдел Голосеменные растения. Классификация, представители. Жизненный цикл на примере сосны обыкновенной.

Голосеменные – очень древняя группа высших растений, появившаяся около 350 млн. леи тому назад. Голосеменные представлены исключительно древесными формами: деревьями, кустарниками и лианами. Число видов голосеменных невелико, всего около 700, но распространены они по всему земному шару.

Отдел голосеменные включает четыре современных класса:

1. Саговниковые, 2. Гнетовые, 3. Гинкговые, 4. Хвойные.

Хвойные растения в природе и жизни человека по своему значению занимают второе место после цветковых. Все хвойные – деревья или кустарники с игольчатыми или чешуевидными листьями.

Особенности размножения голосеменных растений будут рассмотрены на примере распространенного у нас хвойного растения – сосны обыкновенной.

В мае у основания молодых побегов образуются пучки зеленовато-желтых мужских шишек. На верхушках побегов образуется одна или несколько красноватых женских шишек.

Мужская шишка состоит из оси, от которой отходят чешуи. На нижней стороне чешуй находятся по два пыльцевых мешка, в них образуются пыльцевые зерна. Каждое пыльцевое зерно состоит из двух клеток – маленькой генеративной клетки и более крупной клетки трубки. Генеративная клетка дает начало двум мужским гаметам – спермиям. Пыльцевое зерно – это мужской гаметофит.

У женской шишки имеются чешуи: кроющая и семенная. На семенных чешуях формируются два семязачатка. В нуцеллусе семязачатка образуется женский гаметофит, представленный гаплоидным эндоспермом и двумя архегониями. Архегонии – женские органы, содержат внутри крупные яйцеклетки.

В начале лета семенные чешуи женской шишки слегка раздвигаются, в них проникают пыльцевые зерна и начинают прорастать. После этого семенные чешуи сближаются и остаются плотно сомкнутыми до созревания семян. Шишки становятся зеленого цвета. Через некоторое время после опыления начинается процесс оплодотворения. Пыльцевые зерна прорастают. При этом клетка трубка прорастает в пыльцевую трубку, которая достигает женского гаметофита – гаплоидного эндосперма с двумя арехониями. Кончик пыльцевой трубки разрывается и спермии выходят наружу. Один спермий достигает архегония сливается с яйцеклеткой внутри нее. Второй спермий, а также вторая яйцеклетка внутри второго архегония погибают. Из оплодотворенной яйцеклетки – зиготы, развивается зародыш семени. Из остатков эндосперма образуется питательная ткань – эндосперм, а из интегументов семязачатка – кожура семени. Таким образом, весь семязачаток превращается в семя.

На всем протяжении процесса развития семян шишки остаются закрытыми, но продолжают расти и становятся коричневатыми.

После созревания семян чешуи шишек расходятся и семена высыпаются. Высыпание семян происходит в конце зимы на снежный наст. Семена снабжены крылышком и переносятся ветром дальше от материнского растения. Весной этого же года прорастают. Так продолжается цикл развития сосны.

Примерно так размножаются все представители семейства сосновых (ель, пихта, лиственница и др.). Большинство из них – мощные деревья с ценной древесиной. У нас они составляют более 90% всех лесов. Значение их огромно. Строительная древесина, бумага, картон, скипидар, канифоль и многое другое – все это дары семейства сосновых.

Самое распространенное дерево России – лиственница (растет главным образом в сибирской тайге). Менее известны у нас другие представители хвойных – кипарисовые и тиссовые. К ним относятся: кипарис (дерево Средиземноморья), туя западная, разнообразные можжевельники с сочными сладковатыми семенами (их называют шишкоягодами). К кипарисовым относится одно из самых гигантских растений планеты – секвойя, или мамонтово дерево. По высоте (135 м) оно уступает лишь эвкалиптам, а по толщине ствола – баобабу (12 м).

В Северной Америке другие виды хвойных, из которых наиболее примечательна сосна долговечная из Калифорнии - невзрачное, почти карликовое растение, доживающее до 4844 лет.

В южном полушарии (Новой Зеландии, Индонезии, Южной Америке, Австралии) господствуют представители араукариевых: араукакрии, каури,агатисы и др. Это тоже могучие деревья. Их листья часто не похожи на хвою, они еще более жесткие и колючие, настолько, что на ветви араукарий не садятся птицы.

Древние голосеменные - классы: Гинкговые, Гнетовые, Саговнниковые.

Из класса Гинкговые – гинкго. Высокое стройное дерево раньше было широко распространено. По лесам из гинкго прогуливались динозавры. Сохранилось только в Японии, Корее и Китае. В отличие от большинства голосеменных растений оплодотворение идет посредством жгутиковых сперматозоидов (не спермиев), а семена с сочной желтой мякотью высоко ценятся в восточной кухне.

Более примечательна вельвичия удивительная из пустыни Намиб в Юго-Западной Африке, где дождь может не выпадать по году. Растение напоминает низкий и толстый пень (до 1,2 м в поперечнике), от которого отходят всего два лентовидных листа до 6 м в длину и 1.8 м в ширину. Они нарастают от основания всю жизнь, расщепляясь на листы. Возраст листа – до 2 тыс. лет и более.

Представители класса саговниковых появились еще в каменноугольном периоде, расцвет их приходится на эпоху динозавров. Растут везде, кроме Европы и Антарктиды, в тропических джунглях, реже в сухих степях и саваннах. Внешне это пальмовидные деревья до 1,7 м в высоту (редко до 20 м). Шишки огромные, иногда до 1 м в длину. Оплодотворение происходит с помощью жгутиковых сперматозоидов, яйцеклетки огромные – до 6 мм. Семена сочные, съедобные, красны, желтые и оранжевые. У нас один вид - саговник, или цикас выращивают в садах и парках черноморского побережья Кавказа.

5. Отдел Покрытосеменные, или Цветковые растения.

Покрытосеменные, или цветковые – крупнейший отдел растительного мира. Он насчитывает не менее 250 тыс. видов, превосходя по численности все остальные группы растений, вместе взятые.

Огромные потенциальные возможности покрытосеменных связаны с прогрессивными чертами организации как вегетативных, так и репродуктивных органов. Важным прогрессивным изменением считается появление цветка – уникального органа, совместившего в себе структуру и функции бесполого и полового размножения. Самая важная часть цветка – завязь. Внутри завязи развивается один или несколько семязачатков. Из завязи развивается плод, из семязачатков – семена.

Женский гаметофит как и у голосеменных потерял свою самостоятельность, претерпел максимальную редукцию и состоит всего из семи клеток зародышевого мешка.

Мужской гаметофит представлен пыльцевым зерном, состоящим из двух клеток – вегетативной и генеративной.

Оплодотворение у покрытосеменных растений необычно и получило название двойного оплодотворения.

Отдел Покрытосеменные делится на два класса: Двудольные и однодольные. Основные различия между двудольными и однодольными представлены в таблице.

Появление высших растений ознаменовало новую эру жизни планеты. Их возникновение связано с геологическими изменениями в строении материков и необходимостью приспосабливаться к особенностям жизни вне воды.

Разнообразие условий жизни на Земле способствует образованию множества форм существования живых организмов.

Высшие растения - определение, строение, характеристика и признаки

Многоклеточные наземные растения, способные использовать свет в процессе жизнедеятельности, обладающие развитыми органами и тканями, характеризующиеся чередованием типов размножения, называются высшими.

Развитие проходило в стремлении приспособиться к наземному существованию.

Результатом стали преобразования в строении:

корни, всасывающие воду и минеральные вещества, а также укрепляющие растение в почве;
листья, способные к синтезу органических веществ из неорганических;
стебли – проводящие органику и воду.

Наземные растения характеризует чередование поколений и автотрофное питание.

Происхождение высших споровых растений

Теория гласит о том, что предки наземных растений – streptophyta, были вынуждены из-за геологических изменений приспосабливаться к другим условиям жизни. Важное значение имело то, что выживали только наиболее приспособленные водоросли.

У переходных форм вырабатывалась защитная пленка - кутин, откладывающаяся на поверхности. Образование пленки в большом количестве препятствовало газообмену, из-за чего растение погибало. У организмов, кутин которых образовывался умеренно, сформировалась эпидерма с устьицами – сложная ткань, защищающая от высыхания, а также не препятствующая газообмену.

Появление эпидермы препятствовало поглощению воды всем телом, тем самым способствовало образованию одноклеточных нитей - ризоидов. Итогом процесса развития стало формирование более сложной системы – корней.

Освещение на суше значительно превышает этот же показатель в воде, благодаря этому значительно возросло количество и размеры фотосинтезирующих органов – листьев. Распределение веществ, образовавшихся в процессе фотосинтеза, и воды, поглощенной корнями, осуществляется проводящим органом – стеблем.

Быстрое увеличение видов, распространение высших организмов объясняется развитием вегетативных органов и изменениями репродуктивной системы, которая при условиях наземного обитания должна иметь надежную защиту.

Репродуктивные многоклеточные органы наземных растений – гаметангии и спорангии имеют оболочку из живых клеток, которая защищает споры от высыхания.

Чем отличаются высшие растения от низших

Ткани и органы, из которых состоят растения, имеют сложное многоклеточное строение.
Среда обитания в большей степени - суша.
В процессе развития происходит чередование поколений – гаметофита и спорофита.
Спора защищена твёрдой многоклеточной оболочкой.

Отделы высших растений

Согласно классификации, подцарство высших растений включает 9 отделов.

Представители первых трех отделов полностью вымерли. Остальные шесть составляют ныне живущие организмы.

Риниофиты

Первые высшие растения, давшие начало другим отделам – Риниофиты или Риниевые. Для них характерен примитивный травянистый облик, достигающий в высоту 60 см. Имели простейшее строение. Настоящие листья и корни отсутствовали, вместо корней был орган ривомоид, вниз от которого отходили ривоиды, а вверх - стебли.

Фотосинтез осуществлялся стеблем, ветвившимся, преимущественно, на два побега. Спорангии прикреплялись к осям, в них развивались споры.

Наличие покровных тканей, а так же устьиц, говорит о том, что представители отдела произрастали на суше. Наиболее древним представителем отдела считается Куксония.

Зостерофиллофиты

Имеют много общего с риниофитами. Некоторые ученые полагают, что Зостерофиллофиты положили начало Плауновидным. Отличаются тем, что имели прямостоячий стебель, покрытый толстым слоем кутикулы.

Спорангии, собранные колосовидными образованиями, имеют короткую ножку, а также одинаковые споры. Представителем является Госслинглия, у нее нет корней, а на стеблях находятся ветви с закрученными верхушками.

Мохообразные

Особенностью считается преобладание гаплоидной фазы (половое поколение); диплоидная фаза слабо развита. Для полового процесса мхов обязательна влажная среда, поэтому они обязаны произрастать на низменных, болотистых местах, чему способствуют их небольшие размеры.

Основные отличия мохообразных от остальных отделов:

для образования органического вещества достаточно слабого освещения;
поглощение воды производится всем организмом;
способность вырастать на бедных питательными веществами почвах, принимать состояние анабиоза на длительный период. Все это обеспечивает конкурентоспособность по сравнению с другими представителями отделов.

Мохообразные подразделяются на три класса:

Класс печеночные. Для гаметофитов характерно дорзинвентральное строение. Листья всегда однослойные, ризоиды одноклеточные. Произрастают в тропиках, опутывают сплошным ковром почву, стволы, листья деревьев. К ним относят Блассию маленькую (Blassia pusilla).
Класс Антоцеротовые. На краях пластинчатых талломов розетковидной формы расположены меристематические клетки, формирующие лопасти, которые налегают друг на друга и придают таллому курчавость. Самым распространенным является род Антоцерос.
Класс мхи. Их характеризует наличие листостебельных побегов радиальной симметрии. Ризоиды расположены на листьях, стеблях - всегда многоклеточные. Большинство мхов произрастают в северных и умеренных широтах. Ярким представителем являются сфагновые, их виды различаются не только строением, но также приуроченностью к природным условиям.

Плауновидные

Травянистые формы плауновидных можно встретить и в настоящее время. Они имеют побеги с мелкими листьями, корни.

Листья представляют цельную листовую пластинку в расширенным основанием в виде подушечки. Делятся на два класса - Плауновидные и Полушниковые.

Псилотовидные

Psilotophyta представлены всего одним семейством – Псилотовые. Корни отсутствуют, поэтому они часто произрастают на других деревьях. Могут встречаться как на богатых органическими веществами почвах, так и скалах тропических лесов. В процессе оплодотворения обязательно участие воды.

Один из представителей - Псилот голый – декоративный папоротник. Получил название из-за отсутствия листьев. Растет у основания стволов пальм или гумусных почвах. Размножается спорами.

Хвощевидные

Отдел разделен на два класса – Сфенофилловые и Хвощевые.

Ярким представителем является хвощ полевой - многолетнее травянистое растение с корнями. Служит индикатором кислых почв.

Стебли расчленены на междоузлия, от которых отходят слаборазвитые, темные, похожие на зубчики листья. Споры расположены в спороносном колоске. Размножение осуществляется при высокой влажности: дождь или обильная роса.

Папоротниковидные

Многолетние травянистые, реже древовидные растения. Характеризуются макрофиллией – мощно развитыми листьями относительно короткого побега. Их большие листья (вайи) бывают цельные или сильно расчлененные, закручены улиткой в почке.

У большинства папоротников листья выполняют две функции – фотосинтез и спороношение. Распространились по всему земному шару, но максимальное разнообразие видов находится в тропиках.

Отдел насчитывает пять классов: Кладоксилеевые, Зигоптериевые, Ужовниковые, Мараттиевые, Полиподиевые.

Голосеменные

Современная биология включает четыре класса: Саговниковые, Гинкговые, Хвойные и Гнетовые. В древние времена к ним относились еще два, уже вымерших, класса: Семенные папоротники и Беннеттитовые.

Размножение голосеменных осуществляется семенами – многоклеточными органами, содержащими зачаток зародыша, эндосперм и многослойную кожуру. Являются наиболее высокоорганизованным отделом по своим морфологическим особенностям, приближаются к отделу покрытосеменных.

[caption align="aligncenter" width="600"] Сосна Коха (Крым)[/caption]

Типичные представители нашей страны - ель и сосна.

Заключение

Подцарство высших растений прошло большой путь в процессе своей эволюции. У наиболее развитых представителей можно увидеть цветок, семя, плод. Все изменения тела происходили для того, чтобы укрепиться на суше: появление корней, листьев, совершенствование способа размножения.

Только высшие растения способны производить органическое вещество из неорганического.

Читайте также: