Опыление посредством ветра жизненные формы деревья и кустарники наличие в цикле развития
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Широкое применение в экологических и фитоценотических исследованиях находит классификация жизненных форм, разработанная датским ботаником К. Раункиером (1934). В основу ее положена идея, что сходные типы приспособлений растений к среде — это прежде всего сходные способы перенесения наиболее трудных условий. Действительно, благоприятные условия в целом благоприятны для всех растений (за исключением случаев резкого сдвига экологических оптимумов в особых условиях) и не требуют особых приспособлений. Адаптивные же изменения связаны главным образом с преодолением условий, лежащих за пределами оптимальных. В областях с сезонной периодичностью климата такие трудные для растений условия наступают в основном в осенне-зимний сезон, а в аридных областях — еще и в период летних засух. Отсюда основное сходство приспособлений растений к среде должно заключаться в сходстве способов перенесения неблагоприятного периода года. К. Раункиер для классификации жизненных форм растений выбрал только один признак, но имеющий большое приспособительное значение: положение почек или верхушек побегов в течение неблагоприятного времени года по отношению к поверхности почвы и снегового покрова. Этот признак, на первый взгляд кажущийся частным, имеет глубокий биологический смысл (защита меристем, предназначенных для продолжения роста, обеспечивает непрерывное существование особи в условиях резко изменяющейся среды) и широкое экологическое содержание, вследствие того, что речь идет о приспособлении не к одному какому-либо фактору, а ко всему комплексу факторов среды. Выбранный К. Раункиером признак, таким образом, оказался коррелятивно связанным с целым рядом других, в том числе и с чисто физиономическими, а классификация стала универсальной.
Все растения К. Раункиер подразделил на пять типов жизненных форм (рис. 11.3).
I. Фанерофиты (Ph)—почки возобновления, открытые или закрытые, расположены высоко над поверхностью почвы (выше 30 см). По консистенции стебля, по высоте растения, по ритму развития листвы, по защищенности почек подразделяются на 15 подтипов.
II. Хамефиты (Ch) — почки возобновления у поверхности почвы или не выше 20-30 см. Подразделяются на 4 подтипа.
III. Гемикриптофиты (ПК)—почки возобновления у поверхности почвы или в самом поверхностном слое ее, часто покрытом подстилкой. Включает 3 подтипа и более мелкие подразделения.
IV. Криптофиты (К) — почки возобновления скрыты в почве (геофиты) или под водой (гелофиты и гидрофиты). Подразделяются на 7 подтипов.
Рисунок 11.3 — Жизненные формы растений по Раункиеру.
V. Терофиты (Th) — возобновление после неблагоприятного времени года только семенами.
Подразделение на подтипы основано на использовании морфологических признаков, таких, как характер и расположение побегов, защищенность почек и т. д.
К. Раункиер считает древней и исходной жизненной формой ту, которая соответствовала климату в период возникновения цветковых растений, т.е. теплому, влажному и сезонно равномерному. Вероятно, это была форма с побегами, рост которой ничто не тормозит и которая достигает большой высоты над поверхностью почвы, — форма деревьев и кустарников. По мере ухудшения климата — появления сухого или холодного периода года — уменьшался рост побегов, вырабатывалась низкорослость (хамефиты), почки приобретали защиту на поверхности земли (гемикриптофиты) или углублялись (криптофиты), сокращался жизненный цикл (терофиты).
По мнению ряда авторов (А.П. Хохряков, 1973, Т.К. Горы- шина, 1979 и др.), эволюция древесных форм шла вначале по линии увеличения размеров, а затем уже под влиянием ухудшения климата во внетропических областях по линии уменьшения размеров и перехода к неодревесневшим надземным частям (рис. 11.4).
Рисунок 11.4 — Эволюционные изменения древесной формы
(по Хохрякову А.П., 1973).
Примечание. В криофильных условиях: А и Б — образование стлаников и подушек; В - нанизм. В ксерофильных условиях: Г и Д — образование суккулен- тных и кустарниковых форм.
Концепция этого основного направления эволюции жизненных форм — переход от древесных форм к травянистым и от многолетних трав к однолетним в настоящее время аргументирована данными сравнительной анатомии, морфологии, палеоботаники, ботанической географии. Эволюция жизненных форм покрытосеменных прослеживается на примере родов Rosa и Rubus (рис. 11.5.).
Рисунок 11.5 — Эволюция жизненных форм покрытосеменных на примере родов Rosa и Rubus.
Примечание. А — мезофанерофиты, макрофанерофиты (вечнозеленые), Древнее Средиземноморье. Палеоген: а — Rubus arbor; б — Rosa moschata; в — шиповники из секции Caninae; Б — микрофанерофиты, нанофанерофиты, хамефиты (листопадные). Восточносредиземноморская, Иранская, Южноевропейская флористические првинции. Неоген: а — Rubus caucasicus; б— Rubus idaeus; в — Rubus saxatilis/r — Rosa cinnamomea; д — Rosa Laxa; e — Posa crenatula; В — гемикриптофиты, геофиты. Провинции: Степная, Таежная, Тихоокеанская. Антропоген: Rubus arcticus
К. Раункиер назвал процентное распределение видов по жизненным формам в растительных сообществах на изучаемой территории биологическим спектром. Были составлены биологические спектры для разных зон и стран, которые могли служить индикаторами климата (рис. 11.6).
Континентальный климат умеренного пояса был назван климатом гемикритофитов, а жаркий и влажный климат тропиков — климатом фанерофитов.
Вместе с тем типы жизненных форм растений, по К. Раунки- еру, слишком обширны и неоднородны. Так, хамефиты включают растения с разным отношением к климату. Их много, как в тундрах, так и пустынях.
Для растительности умеренных областей в связи с конкретными задачами исследований растительного покрова были предложены различные системы жизненных форм применительно к отдельным
Рисунок 11.6 — Соотношение разных жизненных форм растений по системе Раункиера в местностях, расположенных в разных
областях земного шара
группам растений и типам растительности. Г. Н. Высоцким в 1915 году была разработана система жизненных форм для степных сообществ юга России. Впоследствии она была дополнена и развита Л.И. Казакевичем (1922) и до настоящего времени находит применение при анализе растительных сообществ, составленных травянистыми многолетниками. За основу выделения жизненных форм авторами были взяты способы вегетативного размножения и расселения растений, поэтому большое внимание уделено строению их подземных органов. В общих чертах система жизненных форм растений, по Высоцкому-Казакевичу, выглядит следующим образом:
На эколого-морфологическом принципе построена классификация жизненных форм И. Г. Серебрякова (1962, 1964), разработанная в основном для кустарниковых и древесных форм. Он определяет жизненную форму как своеобразный общий облик или габитус группы растений, включая их надземные и подземные органы (подземные побеги и корневые системы). Габитус возникает в онтогенезе в результате роста и развития растения в определенных условиях среды и выражает приспособленность к наиболее полному использованию всего комплекса условий местообитания, пространственному расселению и закреплению территории. И. Г. Серебряков особо подчеркивал, что жизненная форма — это своеобразная внешняя форма организмов, обусловленная биологией развития и внутренней структурой их органов, возникает в определенных почвенно-климатических условиях как приспособление к жизни в этих условиях, т. е. они представляют собой формы, приспособившиеся под длительным влиянием экологических факторов. Ввиду многообразия комплексов условий на Земле существует и большое количество жизненных форм организмов. У растений выделяются такие формы, как древесные, полудревесные, наземные травянистые и водные травянистые. Каждая из них, в свою очередь, представлена многими более мелкими группами жизненных форм (табл. 11.1).
Таблица 11.1 — Соотношение отделов и типов жизненных форм
покрытосеменных растений (по И. Г. Серебрякову, 1962)
К жизненной форме деревья относятся многолетние растения с одним одревесневшим стволом (береза, осина, сосна, ель и др.), сохраняющимся на протяжении всей жизни растения. Они могут быть листопадными и вечнозелеными. Среди них выделяются формы наземных кронообразующих, где имеются деревья: с прямостоячими стволами, кустовидные (немногоствольные) и одноствольные с низкими стволами (рис. 11.7).
У всех у них при опиливании ствола могут вырасти из спящих почек один или несколько новых заменяющих (вторичных) стволов. Эта жизненная форма растений распространена очень широко и является показателем оптимальных условий местообитания. Среди наземных кронообразующих деревьев имеются жизненные формы с лежачими стволами — стланцы. Они формируются в районах, мало благоприятных для жизни древесных растений,—там, где длинная зима, прохладное лето, где часто дуют холодные ветры.
К числу древесных растений относится большая группа жизненных форм — кустарники. Характерным признаком является наличие многих или нескольких равных по размеру стволов. Главный ствол, имеющийся в начале жизни, в дальнейшем практически не выделяется по длине среди боковых. Высота стволов кустарников обычно составляет от 0,5-0,8 до 5-6 м.
Кустарнички — третий тип жизненных форм древесных растений. К ним относятся брусника, черника, багульник и др. Для всех них характерен низкий рост стеблей (от 5-7 до 50-60 см). Главный стебель существует не более 3-7 лет. На смену ему развиваются укореняющиеся боковые подземные одревесневающие стебли, как правило, из спящих почек.
Среди жизненных форм следует выделить полудревесные растения, к которым относятся полукустарники (степные полыни, прутняк, астрагал прутняковый и другие). Характерный признак для полукустарников — регулярное отмирание верхних частей надземных побегов. Оставшиеся, неопавшие части стеблей одревесневают и сохраняются в таком виде на протяжении нескольких лет. На этих одревесневших надземных частях стебля имеются почки возобновления, из которых на следующий год развиваются многочисленные новые травянистые стебли. Этим полукустарники и отличаются от настоящих травянистых растений.
Большая и разнообразная группа жизненных форм — наземные травянистые растения. Они разделены И. Г. Серебряковым
Рисунок 11.7 — Жизненные формы покрытосеменных растений (по И. Г. Серебрякову, 1964)
на две части: травянистые поликарпики — плодоносящие много раз в своей жизни и травянистые монокарпики, плодоносящие лишь однажды. В свою очередь травянистые поликарпики подразделяются на ряд жизненных форм: стержнекорневые растения (многолетние мятликовые травы и др.), длинностержневые растения (люцерна, кермек, шалфей и др.), короткостержневые растения (сон-трава, крестовник Якова и др.), кистекорневые (лютики, калужница болотная и др.), короткокорневищные (купена, ветреница и др.), дерновинные травянистые поликарпики (плотнокустовые, рыхлокустовые, длиннокорневищные растения), столонообразующие растения (майник двулистный, земляника, клубника и др.), ползучие травянистые поликарпики (вероника лекарственная, луговой чай и др.), клубнеобразующие поликарпики (любка двулистная, картофель, стрелолист и др.), луковичные поликарпики (гусиные луки, луки, тюльпаны, подснежник снежный и др.).
Травянистые монокарпики широко распространены в засушливых областях умеренной зоны северного полушария. Среди таких монокарпиков есть двулетние и многолетние растения (ряд видов из сем. зонтичных, крестоцветных: борщевик, капуста, тмин и др.). Большинство из них имеет утолщение и содержат запасные питательные вещества. Однолетние травянистые монокарпики подразделяют на длительно вегетирующие (василек синий, дымянка лекарственная, пикульник, пастушья сумка и др.), эфемеры (вероника весенняя, крупка весенняя и др.), лиановидные (горец вьюнковый), полупаразитные (очанка, погремок и др.), паразитные (поливика).
Дальнейшее подразделение можно проиллюстрировать на примере деревьев (рис. 11.8).
Известны жизненные формы растений более локальные, разработанные применительно к определенному типу растительности или региону. В этих случаях они обычно отличаются большой подробностью и используют тонкие детали строения и обра-
(по Серебряковой Т.И., 1972)
за жизни растений. Так, в еловых лесах таежной зоны бывшего СССР, учитывая внешний облик, способ питания, листопадность или вечнозеленость, теневыносливость и другие признаки, В.Н. Сукачев (1928) различает следующие группы жизненных форм: теневыносливые микотрофные хвойные (ель, пихта); длиннокорневищные микотрофные травянистые растения теневого типа; длиннокорневищные травянистые микотрофы с листьями брусничного типа; злаковидные зимнезеленые растения теневого типа; теневые травы с клейстогамными цветками; вечнозеленые иглолистные микотрофные травы; зимнезеленые микотрофные кустарнички; летнезеленые кустарнички; полусапрофиты; сапрофиты; полупаразиты.
ПОДЦАРСТВО ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ ПОДЦАРСТВО НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ ЦАРСТВО РАСТЕНИЯ НАДЦАРСТВО ЭУКАРИОТЫ ИМПЕРИЯ КЛЕТОЧНЫЕ ОТДЕЛ КРАСНЫЕ ВОДОРОСЛИ ОТДЕЛ БУРЫЕ ВОДОРОСЛИ ОТДЕЛ ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ ОТДЕЛ ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ ОТДЕЛ МОХОВИДНЫЕ ОТДЕЛ ПАПАРОТНИКОВИДНЫЕ ОТДЕЛ ХВОЩЕВИДНЫЕ ОТДЕЛ ПЛАУНОВИДНЫЕ С П О Р О В Ы Е ОТДЕЛ ГОЛОСЕМЕННЫЕ ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ С Е М Е Н Н Ы Е
Слайд 4
ЦИКЛЫ РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ В цикле развития растений происходит чередование поколений – бесполого спорофита и полового гаметофита Спорофит – бесполое поколение растения, размножающееся спорами Гаметофит – половое поколение растения, размножающееся половыми клетками – гаметами У некоторых растений преобладает гаметофит в цикле развития и это – Водоросли и Мхи У большинства растений преобладает спорофит в цикле развития и это – Папоротники, Хвощи, Плауны, Голосеменные и Покрытосеменные Гаметофит Спорофит
Слайд 5
НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ. ВОДОРОСЛИ Не имеют органов и тканей, тело состоит из одинаковых клеток Тело водоросли - таллом или слоевище Корней не имеют, есть корневые присоски - РИЗОИДЫ Выполняют только функцию прикрепления. Поэтому впитывают воду и минеральные вещества и дышат водоросли всей поверхностью тела Имеют хлоропласты - ХРОМАТОФОРЫ Автотрофы, являются продуцентами водных экосистем В цикле развития преобладает гаметофит Размножение половое (гаметами), споровое, частями слоевища (вегетативное) Имеют цветные пигменты, придающие им окраску О2 H2O
Слайд 6
НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ Отдел Бурые Водоросли Отдел Диатомовые Водоросли Отдел Красные Водоросли Отдел Зеленые Водоросли
Слайд 7
ЗЕЛЁНЫЕ ВОДОРОСЛИ Хламидомонада имеет жгутики подвижна имеет светочувствительный глазок чашевидный хроматофор Хлорелла н еподвижна не имеет жгутиков не имеет глазка Улотрикс Спирогира одноклеточные водоросли м ногоклеточные водоросли
Слайд 8
БУРЫЕ ВОДОРОСЛИ КРАСНЫЕ ВОДОРОСЛИ КРАСНЫЕ ВОДОРОСЛИ ЛАМИНАРИЯ Мы её называем морская капуста Богата йодом
Слайд 9
ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ. ОТДЕЛ МОХОВИДНЫЕ Мхи - высшие споровые растения В цикле развития преобладает гаметофит половое поколение Гаметофит - взрослое растение, спорофит – коробочка на ножке Имеют стебель и листья, корни отсутствуют, имеют корневые присоски - ризоиды выполняют функцию прикрепления, но не всасывания веществ Впитывают воду и дышат всей поверхностью тела Имеют водоносные клетки Проводящие ткани отсутствуют, есть механические покровные и основные ткани Для размножения необходима вода, чтобы сперматозоид достиг яйцеклетку Представлены в основном травянистыми формами Обитают во влажных местах Н20 и О2 Кукушкин лён сфагнум Сфагнум образует на болотах залежи полезного ископаемого торфа
Слайд 10
ЦИКЛ РАЗВИТИЯ МХОВ
Слайд 11
ОТДЕЛ ПАПОРОТНИКООБРАЗНЫЕ Папоротники - высшие споровые растения В цикле развития преобладает бесполое поколение – спорофит Спорофит - взрослое растение, а гаметофит – обоеполый заросток имеет и архегонии и антеридии Имеют стебель и листья – вайи, споры образуются на задней стороне листьев, там расположены спорангии сорусы со спорами Впервые появилось корневище с придаточными корнями. Поэтому впитывают воду и минеральные соли из почвы Появились проводящие ткани Для размножения необходима вода, чтобы сперматозоид достиг яйцеклетку Представлены в основном травянистыми формами H2O с порофит – взрослое растение г аметофит – заросток
Слайд 12
ЦИКЛ РАЗВИТИЯ ПАПОРОТНИКА с порофит б есполое поколение в зрослое растение гаметофит половое поколение о боеполый заросток
Слайд 13
Отдел Плауны Плауны - высшие споровые растения Многолетние травянистые растения Споры образуются в спороносных колосках на верхушках побегов - стробилах, в которых расположены спорангии со спорами В цикле развития преобладает - cпорофит Спорофит- взрослое растение, гаметофит- заросток Для оплодотворения необходима вода Имеют проводящие ткани Имеют побеги, листья (чешуйчатые) корни стробилы
Слайд 14
Отдел Хвощи Хвощи - Высшие споровые растения Многолетние травянистые растения. Побеги разделены на узлы и междоузлия. В жизненном цикле преобладает - cпорофит Спорофит- взрослое растение, гаметофит – заросток Имеют корневище, побеги и листья чешуйчатые, расположены мутовками На верхушках побегов расположены спороносные колоски - стробилы. В них расположены спорангии, в которых образуются споры Для оплодотворения нужна вода Представители: Хвощ полевой с тробилы
Слайд 15
ОТДЕЛ ГОЛОСЕМЕННЫЕ Голосеменные - высшие семенные растения. Впервые появился орган размножения – семя Семена расположены открыто, голо на поверхности шишек - отсюда название отдела Цветы и плоды отсутствуют Опыление происходит с помощью ветра Имеют шишки, женские и мужские. Шишка – видоизмененный побег Листья игольчатые – хвоя Появилась пыльцевая трубка, которая доставляет сперматозоид к яйцеклетке, поэтому для размножения вода не нужна Имеют хорошо развитые вегетативные органы и ткани В жизненном цикле преобладает бесполое поколение - спорофит Спорофит - взрослое растение Мужской гаметофит - пыльцевое зерно, женский - зародышевый мешок Один сперматозоид оплодотворяет одну яйцеклетку. Эндосперм гаплоидный Жизненные формы – деревья и кустарники. Травянистых форм нет Представители : ель, сосна, можжевельник, пихта, кедр, секвойя, гинкго. п ыльцевая трубка хвоинка шишка семя Деревья и кустарники Хвойных трав не существует
Слайд 16
Слайд 17
Слайд 18
КЛАСС ДВУДОЛЬНЫЕ В семени две семядоли Стержневая корневая система. Жилкование листьев перистое, пальчатое, сетчатое Число частей цветка кратно 4 или 5 Околоцветник двойной сложный Имеют камбий Запас питательных веществ расположен в семядолях Представлены всеми жизненными формами - деревья, кустарники, травы Семейства : Паслёновые, Розоцветные, Крестоцветные, Сложноцветные, Бобовые Мотыльковые КЛАСС ОДНОДОЛЬНЫЕ В семени одна семядоли Мочковатая корневая система Жилкование листьев дуговое или параллельное Число частей цветка кратно 3 Околоцветник простой. Запас питательных веществ расположен в эндосперме Камбий отсутствует Представлены в основном травянистыми формами Семейства : Злаковые и Лилейные или Луковые
Ветер – символ изменчивости и непредсказуемости, силы, способной созидать и разрушать. Это явление представляет собой движение воздуха, его поток из области повышенного давления в область пониженного, способный достигать угрожающей силы урагана, с катастрофическими последствиями. Деревья и растения, живущие в таких условиях, вынуждены приспосабливаться.
Влияние ветра
Влияние ветра на жизнь растений, напрямую или косвенно (через воздействие на другие факторы), весьма значимо. Оно проявляется в каждодневной жизни целых сообществ: движение воздушных масс корректирует водный, световой и температурный режим.
Особенно влияние воздушных масс заметно в горных лесах, где можно воочию наблюдать зависание на верхушках крон облаков, которые несут затенение, влагу и прохладу верхним и нижним ярусам или стекание холодных туманов в понижения рельефа.
В горных районах также видно косвенное влияние ветра на развитие древесных сообществ на склонах гор. Вместе с другими факторами, такими как высота над уровнем моря, экспозиция склона и содержание влаги в воздушных массах, ветры (сдувая снег) влияют на распределение снегового покрова по балкам, ущельям и грядам и регулируют его высоту. Все это определяет контуры лесных сообществ и время прихода биологической весны, когда происходит распускание почек на деревьях.
Облака, несущие влагу и прохладу, в горных тропических лесах
Буреломы и ветровалы
Сильные порывы ветра и легкие дуновения одинаково значимы в биологической жизни отдельных растений.
Ураганы, обычные в некоторых районах земного шара, изредка посещают и наши края. Тогда и мы можем наблюдать, какова сила мощных потоков воздуха, валящих деревья с корнями (ветровалы) и ломающих поперек стволы (буреломы).
- Ветровалам в большей степени подвержены деревья с неглубокой корневой системой, такие как ель и береза.
- Буреломными считаются породы с рыхлой древесиной (осина, береза) или глубокой стержневой корневой системой (сосна, пихта).
Дуб, как и следует дереву-богатырю, во всех отношениях хорошо противостоит ветру, а вот липа, вероятно в силу своей гибкости, считается устойчивой к ветроломам.
В природных лесных сообществах в результате буреломов и вывалов деревьев образуются окна (поляны), открытые лучам солнца. На них интенсивнее идет возобновление, быстрее развивается молодой подрост, подчас более светолюбивых пород.
Стелющиеся и флаговые формы деревьев на границе леса на высоте 3000 м в Скалистых горах (штат Колорадо).
Деревья, выросшие отдельно на полянах, всегда ветроустойчивее. В отсутствие конкуренции они имеют разветвленную, хорошо развитую корневую систему. Они приземистей деревьев, сформированных в лесном массиве.
В лесу, в условиях конкуренции за свет и недостатка его в нижних ярусах, растения выносят крону ввысь к пологу, а нижние ветви у них усыхают. Такая форма больше подвержена ветровалам, особенно после прореживания древостоя, прежде всего опасны оставшиеся одинокие экземпляры.
Уносящий влагу
Одним из самых существенных негативных явлений, вызванных постоянным движением ветра, является иссушение растений : ветер сдувает пары воды с листьев. Причем этот процесс наблюдаются даже во влажном воздухе, а тем более в комплексе с высокими температурами и недостатком влаги в атмосфере.
Кроме того, под действием сухого ветра происходит скручивание листовой пластинки, что приводит к выдавливанию молекул воды из устьиц. Утолщенные листья, покрытые кутикулой, в большей степени защищены от иссушения.
Усугубляются эти процессы, естественно, в сухую жаркую погоду и также в холодную морозную, когда растение не может взять влагу из почвы (явление зимнего иссушения).
В местообитаниях, где комплекс данных условий наблюдается постоянно, скорость подачи влаги в растущие органы растений не успевает за высоким уровнем транспирации. Происходит усыхание и в дальнейшем отмирание верхушечных и верхних боковых почек. Недостаток влаги вызывает уменьшение клеток в растении, с дальнейшей редукцией размеров всех его частей изменяется и форма роста.
Сообщество карликовых сосен на горном плато Сэмс Поинт (Sam’s Point) на высоте 1000 м
Особенно страдают от этого деревья. Так, на сильно дренированных, обдуваемых ветрами горных плато существуют целые сообщества карликовых деревьев. По некоторым наблюдениям карликовость также возникает из-за раскачивания ствола ветром, которое влияет на скорость поступления воды и пластических веществ в крону.
Ближе к земле
Хорошо противостоят ветру подушковидные растения, такие как дриады (Dryas ) , полыни (Artemisia), минуарции (Minuartia) . Такая форма роста возникает при отмирании верхушечной почки и дальнейшем развитии боковых, приводящем к многократному ветвлению ствола у кустарников и кустарничков или ежегодному отрастанию новых побегов у полукустарников.
Подушковидная форма роста у астры цельнолистной (Aster integrifolius)
Ветры, дующие в одном направлении, приводят к полеганию стволов и развитию так называемой флаговой формы кроны у деревьев. В этом случае происходит полное отмирание побегов с подветренной стороны, где ветви вообще не растут.
Флаговые формы сосен в Скалистых горах штат Колорадо
Если отвлечься от древесных сообществ, то травы, особенно в культурных посевах, также страдают от полегания. Высаживаемые защитные лесополосы позволяют снизить указанное выше действие ветра, а также препятствуют сдуванию снега с полей.
Формируя рельеф
Огромна роль могучего ветра в геоморфологии, т. е. при формировании рельефа земной поверхности. Ветер, словно скульптор, ваяет удивительные и пугающие фигуры выветривания, многометровые слои отложений лессовых пород, изящные луноликие песчаные дюны. Растениям приходится включаться в этот процесс движения декораций, подыгрывать и соответствовать постоянно меняющимся фигурам рельефа.
Псаммофитные сообщества растений способны противостоять движению песка и даже сдерживать его перемещение
Ветер-сеятель
Не менее значима роль ветра в эволюции представителей растительного царства.
- Первые высшие растения – мхи, плауны и папоротники размножались с помощью спор, которые переносил ветер, как и пыльцу голосеменных растений.
- У представителей покрытосеменных (цветковых) опыление с помощью ветра (анемофилия) возникло раньше, чем перенос пыльцы насекомыми (энтомофилия).
- Для многих современных лесных пород анемофилия также характерна, как и для основных доминант степей, лугов и пустынь (злаки, полыни). С помощью ветра огромные количества пыльцы могут преодолевать большие расстояния для достижения цели.
Скульптурная роль и огромная сила ветра выразились в расселении семян и плодов (явление анемохории). Формы плодов растений, расселяющихся с помощью ветра, иллюстрирует ювелирную утонченность его мастерства. В памяти всплывают знакомые по детским играм крылатки кленов, вязов и напоминающие лопасти вертолета семена ясеня. К тому же эти семена не только хорошо планируют, но и скользят по снежному насту, сдуваемые ветром.
Половое размножение покрытосеменных растений связано с цветком . Его важнейшие части — тычинки и пестики . В них происходят сложные процессы полового размножения — опыление и оплодотворение .
Опыление — процесс, во время которого пыльца с пыльников тычинок растения переносится на рыльце пестика.
1. При самоопылении происходит перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика в одном цветке. Так опыляются овёс, пшеница, ячмень, фасоль, горох, хлопчатник.
Самоопыление чаще всего совершается до распускания цветка (в бутоне). Имеются растения, у которых цветы вообще не распускаются.
2. При перекрёстном опылении пыльца, созревшая на одном цветке, попадает на рыльце пестика другого цветка.
Такое опыление может происходить между различными цветками одного растения или разных растений. Перекрёстное опыление совершается при помощи ветра, насекомых, воды, птиц.
С помощью ветра происходит опыление у кукурузы, ржи, подорожника, тополя, дуба, крапивы и многих других растений.
Такие растения обычно растут большими группами, например, заросли крапивы, дубравы. Многие ветроопыляемые растения цветут рано весной, когда на деревьях ещё нет листьев.
У растений, цветочную пыльцу которых переносит ветер, цветки мелкие, в основном без околоцветника, часто собранные в соцветия. У таких цветков обычно длинные тычиночные нити, а пыльца сухая и лёгкая. Пыльцы образуется очень много, но большая её часть на рыльца пестиков не попадает. На рисунке изображено, как мужские цветы, собранные в серёжковидные соцветия, раскачиваются на ветру и рассеивают пыльцу.
Опыление при помощи насекомых является наиболее распространённым в природе способом опыления. Насекомые, питаясь выделяемым растениями нектаром и пыльцой, облетают много растений, чтобы обеспечить себя пищей, одновременно перенося на своём теле пыльцу от одного цветка к другому.
У насекомоопыляемых растений выработался ряд приспособлений для привлечения опылителей. Цветки многих растений крупные, с яркими околоцветниками, хорошо заметные издалека. Мелкие цветки обычно собраны в соцветия. Часто цветки имеют запах или выделяют нектар.
У некоторых растений строение цветков совпадает по размерам и форме со строением тела насекомого, которое его опыляет. Пыльца обычно устроена так, что легко прилипает к поверхности насекомого.
Весной часто в сады выставляют пчелиные ульи. Пчёлы собирают нектар и пыльцу с цветущих деревьев и опыляют их. Урожай значительно увеличивается.
Жизненные циклы растений часто вызывают много вопросов и сложностей у школьников. Они запутаны из-за многочисленных фаз и стадий и редко бывают понятны с первого раза. В этой статье мы постарались представить основные этапы жизни растений, которые помогут разобраться в их циклах развития. Материал будет полезен школьникам при подготовке к ЕГЭ и олимпиадам. Время прочтения ~10 минут.
"]">Обобщенная схема жизненного цикла растения, у которого наблюдается чередование поколений. Источник
Гаплоидная фаза жизненного цикла растений называется гаметофитом, диплоидная — спорофитом. Продолжительность этих стадий варьируется у представителей различных групп живых организмов.
Жизненный цикл мхов отличается регрессивным развитием спорофита и преобладанием гаметофита в виде зелёного фотосинтезирующего растения. Гаметы образуются на нём в половых органах гаметангиях: ♂ гаметангий называется антеридием, ♀– архегонием.
При слиянии сперматозоидов с яйцеклеткой из двух гаплоидных наборов образуется диплоидный набор, необходимый для развития спорофита. У мхов он располагается прямо на гаметофите и представлен коробочкой на ножке, в которой образуются споры. Он практически лишен хлорофилла и на всё время своего существования остается прикрепленным к гаметофиту, питаясь за его счёт. При формировании спор происходит редукционное деление клеток, то есть мейоз, и каждая образовавшаяся гаплоидная спора прорастает в гаплоидный гаметофит.
Папоротники, хвощи и плауны
В жизненном цикле папоротников спорофит – это привычное всем растение с раскидистыми зелёными вайями, а гаметофит — небольшой заросток. При высыхании спорангия его стенка разрывается и споры высыпаются наружу, давая начало зелёному фотосинтезирующему заростку с ризоидами.
В жизненных циклах хвощей ситуация с доминированием спорофита аналогична: спорофит — это сам хвощ, а гаметофит — маленький пластинчатый заросток.
Споры (n) высыпаются из спорангиев и прорастают в заросток — гаметофит (n). Образующиеся из спор гаметофиты раздельнополы, на одних развиваются антеридии (♂) со сперматозоилами, на других архегонии (♀) с яйцеклетками. Во влажной среде подвижный сперматозоид (n) достигает яйцеклетки (n) в архегонии, оплодотворят её, в результате чего образуя зиготу (2n). Из зиготы развивается спорофит (2n), у которого в спорангии материнские клетки (2n) делятся мейозом, образуя споры (n).
У плаунов гаметофит зачастую подземный, бесцветный и неспособный фотосинтезировать, а спорофит — зеленый, пушистый и ветвящийся.
На спорофите материнские клетки (2n) внутри спорангиев делятся мейозом, образуя гаплоидные споры (n). Споры рассеиваются во внешнюю среду и также дают начало заростоку — гаметофиту (n) с антеридиями (♂) и архегониями (♀).
Необычно, что ♂ и ♀ гаметофиты развиваются под оболочками спор и только после созревания разрывают оболочку споры. Из антеридия во внешнюю среду выходит сперматозоид.
Голосеменные растения
К голосеменным относятся семенные растения, у которых спорофит, то есть взрослое растение, резко дифференцировано на корень и побег: стебель, боковые ветви и листья. Гаметофит голосеменных сильно редуцирован и не существует как самостоятельное растение. Тогда как образуется зигота, если как такового гаметофита у голосеменных нет? Разберемся подробнее и заглянем поглубже в… шишки.
На спорофите (2n) созревают мужские шишки с микроспорами (n), дающие начало ♂ гаметофиту (пыльцевому зерну), а на женских шишках в семязачатках формируются мегаспоры — развитие будующего ♀ гаметофита (зародышевого мешка). Созревшая пыльца высыпается из пыльников наружу и доставляется ветром к женской шишке.
По пыльцевой трубке, образованной самим пыльцевым зерном, пыльца попадает внутрь семязачатка, где происходит оплодотворение, после чего начинается формирование семени. Семена открыто лежат в шишках на семенных чешуях, поэтому эти растения относят к отделу Голосеменных.
Внешний вид женской и мужской шишек. Изменение цвета и размера женской шишки на разных этапах созревания
У сосны обыкновенной семена созревают к осени на второй год после опыления. К этому моменту женские шишки увеличиваются до 6 см, переходя от зелёной к коричневой окраске. Чешуйки расходятся и семена высыпаются, давая начало новому спорофиту и замыкая цикл.
Цветковые (покрытосеменные) растения
В жизненном цикле цветковых растений преобладает диплоидный спорофит, а гаметофит редуцирован до развивающихся в пыльниках пыльцевых зёрен (♂ гаметофит) и находящегося в завязи пестика зародышевого мешка (♀ гаметофит). Цикл развития цветковых можно разделить на 4 этапа.
1) Формирование ♂ гаметофита происходит в пыльцевых гнёздах пыльника. В них из каждой диплоидной клетки (2n) в результате мейоза образуются четыре споры (n). При делении митозом из споры образуются две клетки: крупная вегетативная (2n) и мелкая генеративная (n). Пыльцевое зерно из двух клеток — это ♂ гаметофит. При прорастании вегетативной клетки пыльцевого зерна в пыльцевую трубку в ходе оплодотворения из генеративной клетки образуется два спермия — ♂ гаметы (n).
2) Формирование ♀ гаметофита происходит в семяпочках. После мейоза образуются четыре споры (n), три из которых отмирают. Ядро споры три раза делится митозом, и формируется восьмиклеточный зародышевый мешок — ♀ гаметофит.
3) Перенос пыльцы с тычинок на пестики происходит либо самоопылением, либо перекрёстным опылением. Пыльца попадает на рыльце пестика. Вегетативная клетка образует пыльцевую трубку и достигает зародышевого мешка. На этом этапе начинается стадия, свойственная только цветковым растениям — двойное оплодотворение, открытое Навашиным Сергеем Гавриловичем.
Суть двойного оплодотворения в том, что генеративная клетка на конце пыльцевой трубки делится на два спермия: один сливается с яйцеклеткой и образует зиготу (2n), из которой развивается зародыш семени; а второй сливается с центральной клеткой (2n), формируя триплоидную клетку, развивающуюся в запасающую питательную ткань с уникальным тройным набором хромосом — эндосперм (3n).
Читайте также: