Голосеменные покрытосеменные предок потомок
Добавил пользователь Morpheus Обновлено: 19.09.2024
Сравнительная таблица
Разнообразие
Сотни миллионов лет назад голосеменные были единственным видом растений на Земле. Между 250 и 200 миллионами лет назад покрытосеменные начали эволюционировать. Теперь покрытосеменные более широко распространены и густонаселенны, и их можно считать доминирующим растением на планете. Покрытосеменные включают гораздо более разнообразный спектр растений, насчитывающий от 250 000 до 400 000 видов. Они населяют все виды суши и водной среды, за исключением самых экстремальных мест обитания. Покрытосеменные могут быть двудольными или однодольными.
Примеры покрытосеменных и голосеменных растений
Примерами покрытосеменных являются однодольные, такие как лилии, орхидеи, агавы (известные нектаром агавы) и травы; и двудольные, такие как розы, горох, подсолнухи, дубы и клены.
Примеры голосеменных растений включают нецветущие вечнозеленые деревья, такие как сосна, ель и пихта.
Яблоня, цветущее, плодоносящее покрытосеменное
Виды голосеменных насчитывают всего несколько тысяч, из которых до нас дошло немногим более 1000 видов. Они обитают в пустынях и полупустынях.
Сосна голосеменная с игольчатыми листьями и шишкой
Анатомические различия
Поскольку голосеменные и покрытосеменные растения являются сосудистыми растениями, в их жизненном цикле преобладают спорофиты.
Образование тканей у покрытосеменных растений превышает количество и сложность, характерные для голосеменных. Покрытосеменные имеют триплоидную сосудистую ткань, плоские листья различной формы и стебли лиственных пород. Из-за бесчисленных разновидностей плодовых и / или цветочных растений они имеют разнообразную окраску и форму листьев, цветов и плодов.
Более подробно об анатомических различиях между покрытосеменными и голосеменными рассказывается в следующем видео:
Размножение
Размножение у покрытосеменных может быть однополым или двуполым. Гаметы разносятся ветром, а также насекомыми и животными-опылителями, привлекаемыми их цветками. Часто внутри цветков есть женские и мужские гаметы, а после оплодотворения семяпочки развиваются в плод.
Гаметы голосеменных встречаются в шишках. Оплодотворение описывается как однократное; пыльцевые зерна опадают и прорастают прямо на семязачатках. Споры пыльцы разносятся только ветром.
Использует
Покрытосеменные служат практически всей растительной пищей, а также большинством кормов для домашнего скота. Зерновые, фрукты, бобовые, пасленовые (включая картофель и помидоры), тыквы и капуста - все это покрытосеменные. Другие покрытосеменные, такие как хлопок и лен, производят бумагу и текстиль. Древесина покрытосеменных растений используется для изготовления паркетных полов.
Для производства пиломатериалов обычно используются голосеменные из группы хвойных деревьев, такие как сосна, ель и пихта. Другие голосеменные растения перерабатываются в другие продукты, такие как мыло, лак и духи.
Спешу обрадовать, мы добрались до изучения семенных растений! К ним относятся голосеменные и покрытосеменные (цветковые). До этого размножение шло только с помощью спор: у мхов, папоротников, хвощей и плаунов - высших споровых растений. Настало время открыть новую интересную главу этой книги, посвященную растениям, которые размножаются с помощью удивительного изобретения природы - семени.
Голосеменные - распространенная древняя группа растений, включающая небольшое число видов. Главной особенностью данной группы являются "голо" (то есть открыто) лежащие семяпочки и, в дальнейшем, развивающиеся из них семена. Иными словами, у голосеменных растений отсутствуют замкнутые вместилища для семян.
На примере типичного представителя - сосны обыкновенной, относящейся к классу хвойных, поговорим о характерных чертах данного класса и голосеменных растений в целом.
Общие признаки
Все голосеменные представлены древесными формами: деревьями и кустарниками. Травы отсутствуют.
Хвоинки (хвоя) - игольчатые видоизменения листьев. Сохраняются долгие годы, у некоторых сосен до 45 лет. Хвоя лиственниц опадает ежегодно.
Древесина голосеменных обладает большим запасом механической прочности. Это связано с ее особенностями: она состоит из трахеид с окаймленными порами, паренхима развита слабо. Либриформ (древесные волокна) и настоящие сосуды отсутствуют (исключение - гнетовые, имеют сосуды). Клетки-спутницы во флоэме также отсутствуют.
В древесине и коре имеются каналы, заполненные смолой. Однако, есть исключения - у гинкго смола не образуется вовсе.
Несколько веков назад в России целенаправленно создавались и охранялись, так называемые, корабельные рощи. Это, прежде всего, требовалось для флота, так как мачты кораблей изготавливали из сосен, отвечающих всем требованиям - корабельных (гладкий, твердый и прочный прямой ствол с минимальным количеством сучков и смолы).
Семяпочки и развивающиеся из них семена лежат "голо", открыто, для них нет закрытых вместилищ, отсутствует завязь. В сравнении с высшими споровыми растениями, размножение семенами ставит голосеменных на более высокий уровень организации.
Голосеменным растениям для размножения не требуется вода, опыление у них происходит с помощью ветра. Этот процесс перестал быть зависимым от капельно-жидкой среды, как было у мхов и у папоротников. Благодаря этому голосеменные получили большое преимущество и смогли расселиться по всей Земле, в том числе в засушливых районах. Они господствовали в юрском периоде, когда климат стал более сухим и жарким.
Обитают голосеменные в местах с холодным климатом и достаточным количеством влаги. Имеются виды, обитающие в жарких странах: растение вельвичия удивительная обитает в пустынях южной Африки.
Строение и жизненный цикл
Жизненный цикл голосеменных состоит из чередования бесполого поколения - спорофита (диплоиден, 2n), и полового поколения - гаметофита (гаплоиден, n). Господствует (доминирует) в цикле спорофит (2n) - это взрослое растение сосны.
Голосеменные относятся к разноспоровым, как и все семенные растения. Они образуют разные споры: крупные женские (мегаспоры) и мелкие мужские (микроспоры). Образуются они в спорангиях, расположенных на спорофиллах, которые собраны в стробилы (шишки) - от лат. strobilus - сосновая шишка.
Мужские шишки (стробилы)
К концу весны у основания молодых побегов образуются мужские шишки (стробилы) - мелкие, собранные в тесные группы, желтого цвета. Чешуи мужских шишек представляют собой микроспорофиллы. Микроспорофиллы - гомологи тычинок, которые крепятся к оси каждой шишки спирально, с нижней стороны, и имеют два пыльцевых мешка - микроспорангия.
Образование мужского гаметофита
Из материнских клеток (2n) в микроспорангии путем мейоза образуются 4 микроспоры (n). Строение микроспоры следующее: она покрыта экзиной (от гр.exo снаружи, вне) - наружная оболочка, изнутри интиной (от лат. intus внутри) - внутренней оболочкой. В составе микроспоры имеются также два воздухоносных мешка, образованных в результате отслоения экзины от интины и возникновения полости между ними.
Микроспора делится, не покидая спорангия, преобразуется в заросток. При делении из ядра микроспоры образуются две клетки. Одна из них превращается в две заростковые клетки (протоллиальные - от греч. проталлиум - заросток) - быстро отмирают и исчезают. Их функция до конца не изучена.
Из другой клетки в ходе митоза также образуются две: антеридиальная, из которой развиваются мужские половые клетки - спермии (неподвижные, без жгутиков в отличие от сперматозоидов), и более крупная вегетативная клетка, из которой в дальнейшем формируется пыльцевая трубка.
Мужской гаметофит сильно упрощен, антеридии отсутствуют. Формируется он прямо внутри микроспоры, которая в итоге превращается в пыльцевое зерно. Совокупность пыльцевых зерен называется пыльца.
При вскрытии (нарушении целостности) микроспорангия, или пыльцевого мешка, пыльца высыпается во внешнюю среду и достигает женской шишки, где, в результате опыления, внутри семязачатка происходит дальнейшее развитие мужского гаметофита.
Образование женского гаметофита
На тех же самых соснах, где расположены мужские шишки, лежат и женские. Весной на верхушке молодого побега появляются мелкие (около 5 мм) красноватые шишки - это женские шишки (стробилы). Состоят они из оси (стержня) , на котором располагаются две чешуи: кроющая и семенная. На верхней стороне у основания семенной чешуи лежат два семязачатка.
Кроющая чешуя представляет собой видоизмененный лист, в его пазухе находится семенная чешуя. Семенная чешуя - видоизмененный боковой побег.
Женские шишки (стробилы)
Именно открыто расположенные семязачатки (семяпочки) служат причиной, по которой этот отдел растений называется - голосеменные.
В женских шишках, в отличие от мужских, каждая чешуя гомологична целой мужской шишке (стробилу). То есть одна чешуя - целой мужской шишке, а не отдельным ее микроспорофиллам (чешуям)!
Молодой семязачаток состоит из нуцеллуса, интегумента и фуникулуса. Нуцеллус (от лат. nucella - орешек) - центральная часть семяпочки, соответствующая мегаспорангию. Интегумент (от лат. integumentum покрывало) - покров семяпочки, вырастающий из ее центральной части - нуцеллуса. В зрелом семени интегумент преобразуется в семенную кожуру. Фуникулус (от лат. funiculus канатик, верёвка) или семяножка - часть семязачатка, соединяющая его с мегаспорофиллом (семенным чешуями).
На интегументе около вершины располагается микропиле (пыльцевход) - через него после опыления пыльцевая трубка проникает в нуцеллус. Между интегументом и нуцеллусом имеется густая жидкость, выступающая из микропиле. Подсыхая, она втягивается внутрь семязачатка и затягивает вместе с собой пыльцу, осевшую на ней.
Образование женского гаметофита
В средней части обособляется спорогенная клетка (2n) (археспориальная - от греч. arche начало и sporá семя). В результате ее митотического деления образуются материнские клетки спор - спороциты (2n), однако и сама археспориальная клетка может выступать в роле спороцита, минуя стадию митоза. Спороциты (2n) делятся мейозом на четыре гаплоидные (n) мегаспоры.
Три мегаспоры отмирают, остается одна, которая многократно делится митозом и формирует эндосперм - запасное питательное вещество. Обратите на этот факт особое внимание: у голосеменных эндосперм гаплоидный (n) и образуется до оплодотворения. Такой эндосперм называется - первичный, он соответствует женскому гаметофиту.
Как и мужской, женский гаметофит весьма упрощен и заключен внутри мегаспоры. На верхушке женского гаметофита (мегагаметофита) образуется архегоний с яйцеклеткой (n). У гнетовых архегонии отсутствуют.
Жизненный цикл
На спорофите (2n) в микроспорангиях из материнских клеток (2n) путем мейоза образуются микроспоры (n). Из микроспоры формируется пыльцевое зерно. Пыльца (пыльцевые зерна (n)) с помощью ветра попадает в женские шишки, где улавливается густой жидкостью между интегументом и нуцеллусом, выступающей из микропиле. Жидкость засасывает пыльцу внутрь семязачатка на нуцеллус (в пыльцевую камеру). После того, как опыление произошло, микропиле зарастает. Чешуи шишки смыкаются и склеиваются смолой.
Семязачатки в этот момент еще не готовы к оплодотворению, так что от момента опыления до оплодотворения проходит около 13 месяцев. За это время в семязачатке формируется эндосперм, женская шишка увеличивается до 3-4 см и приобретает зеленую окраску.
Оказавшись на мегаспорангии, наружная оболочка пыльцевого зерна (экзина) разрывается, из вегетативной клетки в направлении архегония начинает расти пыльцевая трубка. Антеридиальная клетка делится на генеративную (спермагенную) и клетку-ножку антеридия (функция последней до сих пор не изучена). Спермагенная клетка попадает в пыльцевую трубку, а из нее - в архегоний.
Непосредственно перед оплодотворением спермагенная клетка делится на два спермия (n), один из которых отмирает, а другой сливается с яйцеклеткой (n). Образуется зигота (2n), из которой формируется и растет зародыш благодаря эндосперму - запасу питательных веществ.
Окончательно созревают семена к осени на второй год после опыления, к этому моменту женские шишки увеличиваются в размерах до 6 см. Зеленая окраска меняется на серую, чешуйки расходятся, и семена, образовавшиеся из семязачатков, высыпаются. Из семени прорастает взрослое растение - спорофит (2n). Цикл замыкается.
Строение семени
Семенная кожура, защищающая семя от пересыхания и неблагоприятных факторов внешней среды, образована разросшимся интегументом.
Зародыш (2n) формируется в результате митотического деления образовавшейся зиготы. Состоит из зародышевого корешка, стебелька и почечки.
Число семядолей у голосеменных различается - от 2 до 15. Семядоли имеют доступ к запасным питательным вещества (эндосперму).
Запасные питательные вещества накапливаются в эндосперме (n). Особенностью в строении семени голосеменных, по сравнению с семенем покрытосеменных (цветковых) является наличие гаплоидного эндосперма (n). Не забывайте, что эндосперм у голосеменных это производное мегагаметофита (n), исходя из этого становится понятно, почему ткань гаплоидна. У цветковых, в отличие от голосеменных, эндосперм триплоиден (3n).
Фитонциды
Фитонциды (от греч. phyton - растение и лат. caedo - убиваю) - образуемые растениями, биологически активные вещества, убивающие или приостанавливающие размножение других организмов, главным образом - микробов. Обычно выделяются растениями в газообразном виде, к примеру, аллицин у лука и чеснока. Наличие фитонцидов играет крайне важную роль в формировании устойчивости растения к грибным заболеваниям.
Фитонциды имеют медицинское значение, из них изготавливаются некоторые препараты. За лето гектар лиственного леса выделят 2 кг фитонцидов, хвойного - 5 кг, можжевельника - 30 кг! Санатории часто располагаются в сосновых борах, где наблюдается повышенная концентрация фитонцидов. Вдыхание такого воздуха очень полезно при заболеваниях дыхательной системы инфекционной природы (когда возбудителями являются бактерии, грибы).
Значение голосеменных
Трудно переоценить значение голосеменных для человека, они очень важны. Голосеменные - источники высококачественной древесины, продуктов ее переработки. Являются звеном в цепи питания (продуцентами), основой многих биоценозов. Хвойные растения в больших количествах выделяют фитонциды, имеющие медицинское значение. Из смолы хвойных получают канифоль, скипидар, лаки. Кедровых орехи - это семена нескольких видов растений из рода сосна, которые употребляют в пищу.
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.
Голосеменны́е расте́ния (лат. Gymnospérmae ) — древняя группа семенных растений, появившаяся в верхнем девоне, около 370 млн лет назад [ источник не указан 1095 дней ] [1] .
Название указывает на главную отличительную черту этих растений, a именно на то, что семяпочки, а затем и развивающиеся из них семена не имеют, в отличие от покрытосеменных, замкнутого вместилища. Завязь обычно имеет вид простой чешуи, на которой сидит одна или несколько семечек; иногда же и эта чешуя не развивается.
В видеоуроке рассматриваются отделы Голосеменные и Покрытосеменные растения, особенности строения их органов размножения, а также особенности размножения голосеменных и покрытосеменных и процесс двойного оплодотворения цветковых. В данном уроке приводятся следующие понятия: семязачаток, оплодотворение, репродуктивные органы, генеративные органы, завязь, семяпочка, двойное оплодотворение, опыление.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Семенные растения. Отдел Голосеменные и Покрытосеменные. Оплодотворение у цветковых растений"
Все растения можно разделить на низшие и высшие. Высшие растения подразделяют на споровые и семенные. А высшие семенные растения подразделяют на голосеменные и покрытосеменные (цветковые).
Голосеменные — это исключительно наземные вечнозелёные, реже листопадные деревья.
Своё название голосеменные получили потому, что их семена лежат открыто на поверхности чешуи шишек.
Наличие семян создаёт им огромное преимущество перед споровыми.
Из современных голосеменных наиболее известны хвойные. К ним относятся ель, сосна, пихта, кедр, можжевельник, лиственница и др.
Голосеменные имеют стебель, корень, листья.
У большинства представителей листья представлены хвоей. Хвоя имеет плотную кожицу, покрытую восковидным веществом, поэтому растения испаряют мало воды и хорошо приспособлены к неблагоприятным условиям.
Отдел Голосеменные включает четыре класса: класс Гинкговые, класс Гнетовые, класс Саговниковые (Цикадовые), класс Хвойные
Наиболее широко распространёнными представителями хвойных в России являются сосна обыкновенная и ель обыкновенная, или европейская.
Сосна, как и все хвойные растения, размножается семенами. Она светолюбива, поэтому в сухих сосновых лесах (борах) всегда светло.
В мае у основания молодых побегов сосны образуются пучки зеленовато-жёлтых мужских шишек длиной 4—6 мм.
На других побегах того же растения образуются женские шишки. Сначала они зелёные, а потом становятся красновато-коричневыми.
Каждая шишка состоит из оси и сидящих на ней чешуй.
На чешуях мужских шишек развивается по два пыльцевых мешочка. В них созревает пыльца. Оболочка каждой пылинки имеет два пузырька, наполненных воздухом. Такие пылинки ветер может переносить на большие расстояния.
На чешуе женских шишек развивается по два семязачатка, в которых находятся женские гаметы (яйцеклетки).
Если пыльца с мужских шишек попадёт на женские шишки, произойдёт опыление. После этого чешуи женских шишек смыкаются и склеиваются смолой.
Оплодотворение, то есть слияние спермия и яйцеклетки, у сосны происходит через год после опыления.
Пыльца с одного дерева при помощи ветра перелетает на другое и, попав на женскую шишку, прорастает в пыльцевую трубку, в которой образуются мужские гаметы — два спермия. Пыльцевая трубка достигает семязачатка, где находится яйцеклетка, затем происходит оплодотворение. Из зиготы развивается зародыш, а из всего семязачатка — семя.
Таким образом, семена в шишках сосны созревают через год после опыления.
Семя находится на поверхности чешуи женской шишки.
У большинства видов сосны семена имеют плёнчатые крылышки, благодаря которым могут распространяться.
Тем временем женские шишки растут и одревесневают, из зелёных они превращаются в коричневые.
Зрелое семя сосны выпадает из шишки и распространяется. В дальнейшем, попав в благоприятные условия, зародыш трогается в рост и начинает прорастать.
Всходы сосны имеют своеобразный вид. Это меленькие растеньица, у которых стебелёк очень тонкий. На верхушке стебелька находится пучок лучеобразно расходящихся во все стороны тонких иголочек-семядолей.
Покрытосеменные растения, как считают учёные, произошли от древних голосеменных. Это самая молодая и в то же время самая многочисленная группа царства Растения. Она включает примерно 250 тыс. видов, произрастающих во всех климатически зонах.
Покрытосеменные, или цветковые, — отдел наиболее совершенных высших растений, имеющих цветок. Цветок — это орган семенного размножения. Стеблевая часть цветка представлена цветоножкой, верхнюю часть которой называют цветоложем. Цветок снаружи окружает околоцветник. Он выполняет защитную функцию, и к тому же лепестки могут привлекать опылителей.
В середине цветка находятся репродуктивные части, участвующие в размножении: пестик (или пестики) и тычинки.
Пестик — это женский репродуктивный орган цветковых растений.
Тычинка — это мужской репродуктивный орган, в котором образуется пыльца.
Пыльца — порошкообразные споры, обычно жёлтого цвета, содержащие мужские половые клетки.
Цветок может иметь и пестик, и тычинки, и тогда он будет обоеполым цветком. У однополых цветков имеются или только тычинки (тычиночные, или мужские, цветки), или только пестик (пестичные, или женские, цветки).
Покрытосеменные растения, как и голосеменные, размножаются с помощью семян, которые образуются после отцветания. Но семена их защищены околоплодником, т. е. они покрыты, что способствует их лучшему сохранению и распространению.
Отсюда и название этого отдела высших растений ― покрытосеменные (или цветковые).
Все покрытосеменные, несмотря на своё многообразие, имеют общий план строения. Их органы подразделяют на репродуктивные, или генеративные, и вегетативные.
Репродуктивные, или генеративные, органы связаны с половым размножением растений. К ним относят цветок и плод с семенами.
Вегетативные органы составляют тело растения и осуществляют его основные функции, включая вегетативное размножение — это один из способов бесполого размножения. К вегетативным относят корень, стебель, лист.
Период жизни покрытосеменных растений может быть различным.
Если растение проживает только один вегетативный период (то есть период, когда возможен его рост и развитие), например с весны по осень, то такое растение называют однолетним. К однолетним растениям относят горох, кукурузу, астру и другие.
Двулетние растения в первый год накапливают питательные вещества в корнях и стеблях, а на следующий год заканчивают свою жизнь цветением и плодоношением (капуста, морковь, свёкла и другие).
У многолетних растений цветение и плодоношение может быть многократным. К таким растениям относят картофель, чеснок, лук и другие.
Размножение покрытосеменных растений связано с цветком.
Важные части цветка — это пестик и тычинка. С их участием происходят сложные процессы полового размножения — опыление и оплодотворение.
Но сперва в будущем цветке начинают образовываться половые клетки.
Женские половые клетки формируются в завязи пестика в семяпочке.
Одна из клеток семяпочки делится. В результате образуются 4 клетки — это женские споры цветкового растения. И только одна из четырёх клеток растёт. В ней содержится большое количество цитоплазмы.
Ядро этой клетки делится, в результате чего образуются 2 дочерних ядра. Ядра расходятся в противоположные стороны и вновь делятся дважды. В результате образуется восьмиядерная клетка. В верхних и нижних её частях образуется по четыре ядра. От каждой группы к центру перемещается по одному ядру. Вокруг остальных ядер образуется цитоплазма.
Одна из клеток становится женской гаметой — яйцеклеткой.
Ядра, содержащие гаплоидный набор хромосом, которые переместились к центру, сливаются, получается одно диплоидное вторичное ядро. Так образуется зародышевый мешок, который состоит из нескольких клеток. Это и есть гаметофит женского цветкового растения.
Посмотрим, как образуется мужской гаметофит.
Все клетки пыльника вначале однородны. Затем первичные спорогенные клетки начинают делится. В результате деления получаются гаплоидные микроспоры. Они находятся в гнёздах пыльника. Зрелая пыльцевая клетка (микроспора) одноядерна.
Каждая спора делится и образует две клетки: вегетативную и генеративную.
Пыльник созревает, и пыльца высыпается. Она несёт только генетическую информацию. Пылинка попадает на рыльце пестика и происходит опыление.
Под действием вещества, которое находится на рыльце, пыльца прорастает в направлении семяпочки. Из вегетативной клетки пыльцевого зерна образуется пыльцевая трубка.
Генеративная клетка делится, в результате образуются две мужские клетки гаметы ― спермии. А вегетативная клетка исчезает.
Пыльцевая трубка через пыльцевход прорастает в семязачаток. И обе мужские гаметы вливаются в зародышевый мешок.
Одна из гамет перемещается к яйцеклетке и сливается с ней.
Из двух гаплоидных гамет в результате оплодотворения возникает диплоидная зигота. Из неё развивается зародыш семени.
Вторая мужская гамета перемещается к диплоидному вторичному ядру, образуется ядро, которое содержит тройной набор хромосом.
Оплодотворение, при котором одна мужская гамета сливается с яйцеклеткой, а вторая ― с вторичным ядром, называется двойным оплодотворением.
Триплоидное ядро многократно делится. Из получившихся клеток образуется питательная ткань эндосперм.
К завязи притекают питательные вещества, и она постепенно превращается в спелый плод. Околоплодник защищает семена от неблагоприятных воздействий окружающей среды.
В последствии из него образуется новое растение. А богатые питательными веществами ткани эндосперма обеспечат проросток необходимым питанием.
Процесс двойного оплодотворения открыл в 1898 году русский ботаник, академик Сергей Гаврилович Навашин.
Прежде чем произойдёт оплодотворение, как мы уже говорили, должно произойти опыление. Различают два основных типа опыления: самоопыление и перекрёстное опыление.
При самоопылении пыльца из тычинки попадает на рыльце пестика того же самого цветка. Так опыляются пшеница, рис, горох и др.
При перекрёстном опылении пальца с тычинок цветка одного растения переносится на рыльца пестиков цветков других растений. В природе перекрёстное опыление происходит значительно чаще, чем самоопыление.
Читайте также: