Какие растения определяют современный растительный облик земли

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 18.09.2024

Человек по-разному использует растения. Для него растения:
• продукты питания (овощи, фрукты, грибы, ягоды, злаки, корнеплоды, орехи);
• сырье для приготовления лекарств(шалфей, ромашка, валериана, зверобой, эвкалипт и мн.др.);
• сырье для изготовления тканей (лен, хлопок);
• сырье для парфюмерной продукции (духи, ароматические масла);
• сырье для изготовления растительных масел (подсолнечник, рапс, кунжут, олива, кукуруза и др.);
• строительный материал;
• топливо;
• улучшение экологической обстановки в городах;
• эстетическое наслаждение.

Вопросы в конце параграфа

1. Что изучает ботаника?
Ботаника – это раздел биологии, изучающий растения. Она изучает виды, особенности строения, роста, цветения, размножения, а так же историю происхождения, среду обитания и ареалы распространения растений.

2. Какое значение имеют растения в природе?
Растения в природе имеют огромное значение. Они обогащают воздух кислородом, который так необходим для существования всех живых организмов, и поглощают вредный для них углекислый газ.
Растения участвуют в почвообразовании и влияют на климатические условия различных природных зон.
Растения служат препятствием для ураганных ветров и образования оврагов, а еще задерживают в почве влагу.Кроме того, растения служат средой обитания и пищей для многих животных.

3. Какое значение имеют растения в жизни человека?
Жизнь человека невозможна без растений. Они служат человеку пищей, используются в качестве лекарственных препаратов, служат строительным материалом, топливом, сырьем для различных промышленных производств. Древесина используется для изготовления посуды, музыкальных инструментов, детских игрушек, бумаги. Волокна отдельных растений необходимы для производства тканей. А многообразие и красота растений доставляют человеку эстетическое удовольствие.

4. Почему нужно охранять растения?
Активное использование растений в процессе жизнедеятельности человека привело к сокращению и даже полному исчезновению многих их видов. Поэтому растения необходимо охранять и создавать благоприятные условия для их произрастания.

5. Какое участие ученики вашей школы принимают в работе по охране природы?
Ученики нашей школы принимают активное участие в субботниках, собирая мусор в ближайших парковых зонах, участвуют в коллективных посадках саженцев деревьев на пришкольном участке и на улицах нашего города. У нас проходят различные конкурсы по изготовлению скворечников и кормушек. Зимой мы подкармливаем птиц.

6. В чем отличие низших растений от высших?
Низшие растения могут состоять из одной клетки. Они не имеют органов и тканей.
Высшие растения состоят из разных тканей и имеют различные органы (корни, стебли, листья).

Подумайте

Почему без растений жизнь на нашей планете будет невозможна?
Растения являются источником кислорода, без которого невозможна жизнь на Земле. Растения служат пищей и домом для многих живых организмов.Без растений невозможен очень важный для Земли процесс почвообразования.

Задания

1. Подготовьте рассказ о многообразии и среде обитания растений вашего региона.

2. Выясните, какие растения в вашем районе, области подлежат охране. Что делается для охраны этих растений.
Около 700 видов растений Московской области занесено в Красную книгу. Это редкие и исчезающие виды различных растений:
• деревьев (береза карликовая, клен полевой),
• кустарников (морошка, клюква, жимолость голубая),
• трав (ежеголовник злаковый, ковыль перистый, черемша, шалфей клейкий, зверобой изящный) и папоротников (многоножка обыкновенная);
• цветов (рябчик шахматный, гвоздика песчаная, горицвет весенний, лен желтый, фиалка топяная);
• мхов (сфагнум тупой).
Кроме того государство взяло под охрану некоторые виды водных растений. Это сальвиния плавающая, полушник озерный, рдест красноватый, кубышка малая.

3. Какие растения используют в озеленении вашего микрорайона, поселка, села? Какие из них в какой период наиболее декоративны?
В Москве для озеленения улиц используют различные виды растений, которые радуют глаз в течение всего года. Список их очень велик.
Вечнозеленые сосны и ели в зимний период напоминают о лете.
Сирень и черемуха весной наполняют улицы своим ароматом и красотой цветения.
Летом цветение лип делает воздух медово-сладким, а осенью яркая красота кленовых листьев поднимает настроение.
Декоративные насаждения цветов на клумбах дарят эстетическое наслаждение с начала весны и до конца осени.

Вопрос о том, что же называть растением, выглядит не столь однозначным, как это кажется на первый взгляд. Первым на этот вопрос попытался ответить древнегреческий философ и учёный Аристотель, поместив растения в промежуточное состояние между неодушевлёнными предметами и животными. Он определил растения как живые организмы, неспособные самостоятельно передвигаться (в противоположность животным). Позднее были открыты бактерии и археи, которые никак не подпадали под общепринятое понятие растений. Уже во второй половине XX века грибы и некоторые типы водорослей были выделены в отдельные категории, поскольку не имеют сосудистой и корневой системы, которая присутствует у других растений.

По современным представлениям растение должно подходить под следующие требования:

Наличие плотной, не пропускающей твёрдые частицы, клеточной оболочки (как правило, состоящей из целлюлозы)

автотрофное (обычно фототрофное) питание — получение органических веществ с помощью углекислого газа и энергии солнца (так называемый фотосинтез). Ранее к растениям также относили бактерии, сине-зелёные водоросли и грибы, однако в последнее время их обычно относят к другим группам организмов.

2. Появление и эволюция растений

Рис. 2.1. Протерозойская эра. Царство растений объединяет два подцарства: Низшие растения и Высшие растения (по другой систематике – три подцарства: Багрянки, Настоящие водоросли и Высшие растения). К низшим растениям относятся водоросли и лишайники, к высшим – высшие споровые (моховидные и папоротникообразные) и семенные (голосеменные и покрытосеменные).

Начало развития растительного царства на Земле можно отнести к архейской эре (примерно 3500 млн лет назад), в которой появились синезеленые водоросли (их относят также к цианобактериям, т.к. в клетках этих водорослей еще не было оформленного ядра, т.е. они были прокариотами – доядерными организмами).

Рис. 2.2. Реконструкция - риниофиты (Rhyniophyta) Это были одноклеточные и многоклеточные прокариотические организмы, способные к фотосинтезу с выделением кислорода, что привело к обогащению атмосферы Земли кислородом, необходимым для всех аэробных организмов. В протерозойской эре (примерно 2600 млн лет назад рис.2.1) господствовали зеленые и красные водоросли. Водоросли – это низшие растения, тело которых не расчленено на отделы и не имеет специальных тканей (такое тело называют талломом). Водоросли продолжали господствовать и в палеозое (около 570 млн лет назад), однако в силурийском периоде палеозоя появляются древнейшие высшие растения – риниофиты (или псилофиты). Эти растения уже имели побеги, но у них еще не было листьев и корней. Размножались они спорами и вели наземный или полуводный образ жизни.

Появление наземных, или высших, растений ознаменовало начало новой эры в жизни нашей планеты. Освоение растениями суши сопровождалось появлением новых, наземных, форм животных; сопряженная эволюция растений и животных привела к колоссальному разнообразию жизни на земле, изменила ее облик. Первые достоверные наземные растения, известные только по спорам, датируются началом силурийского периода (410-420 млн. лет назад) ими были так называемые риниофиты (рис. 2.2). Из верхнесилурийских и нижнедевонских отложений по сохранившимся макроостаткам или по отпечаткам органов описаны наземные растения. Эти первые известные нам высшие растения объединены в группу риниофитов . Несмотря на анатомическую и морфологическую простоту строения, это были уже типичные наземные растения. Об этом свидетельствует наличие кутинизированной эпидермы с устьицами, развитой водопроводящей системы, состоящей из трахеид , и наличие многоклеточных спорангиев с кутинизированными спорами. Следовательно, можно предположить, что процесс освоения суши растениями начался значительно раньше - в кембрии или в ордовике.

Рис. 2.3. Болото силурийского периода. 1 - риния, 2- куксония, 3- зостерофиллиум, 4 - псилофитон, 5 - астероксилон, 6 - палеофон, 9 - птераспис, 10 - цефаласпид, 11 - телодонт. Предпосылок для появления наземных растений было, по-видимому, несколько. Во-первых, независимый ход эволюции растительного мира подготовил появление новых, более совершенных форм. Во-вторых, за счет фотосинтеза морских водорослей в атмосфере земли произошло увеличение количества кислорода; к началу силурийского периода оно достигло такой концентрации, при которой оказалась возможной жизнь на суше (рис. 2.3). В-третьих, в начале палеозойской эры на обширных территориях земли происходили крупнейшие горообразовательные процессы, в результате которых возникли Скандинавские горы, горы Тянь-Шань, Саяны. Это вызвало обмеление многих морей и постепенное появление суши на месте бывших мелких водоемов. Если раньше водоросли, населявшие литоральную зону, только в отдельные кратковременные периоды жизни оказывались вне воды, то по мере обмеления морей они переходили к более длительному пребыванию на суше. Это, очевидно, сопровождалось массовой гибелью водорослей; выживали лишь те немногие растения, которые смогли противостоять новым условиям жизни.

В ходе длительного эволюционного процесса возникали новые виды, постепенно формировавшие типичные наземные растения.

К сожалению, промежуточные формы палеонтологическая летопись не сохранила. Новая воздушно-наземная среда обитания оказалась чрезвычайно противоречивой, принципиально отличной от первоначальной водной. Прежде всего она характеризовалась повышенной солнечной радиацией, дефицитом влаги и сложными контрастами двухфазной воздушно-наземной среды. Вполне вероятно допустить, что у некоторых переходных форм в процессе обмена веществ мог вырабатываться кутин, который откладывался, на поверхности растений. Это было первым этапом формирования эпидермы . Чрезмерное выделение кутина неминуемо приводило к гибели растений, так как сплошная пленка кутина препятствовала газообмену. Только те растения, у которых выделялось умеренное количество кутина, смогли сформировать сложную специализированную ткань - эпидерму с устьицами, способную и защищать растение от высыхания, и осуществлять газообмен. Таким образом, важнейшей тканью наземных растений, без которой невозможно освоение суши, следует считать эпидерму. Однако возникновение эпидермы лишало наземные растения возможности поглощать воду всей поверхностью, как это происходит у водорослей.

Рис. 2.4. Представитель хетофордовых. У самых первых наземных растений, имевших еще небольшие размеры, поглощение воды осуществлялось с помощью ризоидов - одноклеточных или многоклеточных однорядных нитей. Однако по мере увеличения размеров тела происходил процесс формирования сложных специализированных органов - корней с корневыми волосками . По-видимому, образование корней, начавшееся с верхнедевонского периода, в разных систематических группах растений происходило разными путями. Активное поглощение воды ризоидами и корнями стимулировало возникновение и совершенствование водопроводящей ткани - ксилемы. У нижнедевонских растений ксилема состояла только из кольчатых и спиральных трахеид. Начиная с верхнего девона прослеживается тенденция к "оживлению" ксилемы за счет развития древесной паренхимы , которая способствовала более активному проведению воды.

Выход растений на сушу сопровождался улучшением их освещения, что активизировало процесс фотосинтеза. Это приводило к увеличению количества ассимилятов, а следовательно, к увеличению объема растений, что вызвало необходимость их морфологического расчленения.

Существует несколько взглядов на исходную форму первых наземных растений. Одни авторы считают первичной формой пластинчатую - талломную , другие - напротив, радиальную. Есть третья точка зрения, согласно которой первые наземные растения выводятся из гетеротрихальных зеленых водорослей типа хетофоровых (рис. 2.4). Их стелющиеся части тела дали начало талломным формам, а восходящие - радиальным, т.е. талломные и радиальные структуры возникали одновременно и развивались параллельными путями. Пластинчатые талломы оказались малоперспективными в биологическом отношении, так как они очень быстро опутали бы всю поверхность земли тонким слоем, вызвав обостренную конкуренцию за свет. Восходящие структуры, напротив, получили дальнейшее развитие и сформировали радиальные ветвящиеся осевые органы. Вертикальное положение тела растения оказалось возможным только при условии возникновения механических тканей . (Лигнификация клеток явилась, по- видимому, следствием избытка углеводов в ходе усиленного фотосинтеза).

Рис. 2.5. Нижнедевонский пейзаж. Независимо от формы тела во всех группах наземных растений очень рано (с середины девона ) начала проявляться тенденция к образованию плоских боковых фотосинтезирующих органов - листьев . Подобно корням листья возникали разными путями, т.е. в разных систематических группах они имеют разное происхождение. (Своеобразие происхождения листьев нашло отражение в терминологии; так, все листья мохообразных иногда называют филлидами , листья плауновидных - микрофиллами, или филлоидами , листья папоротникообразных - макрофиллами, или вайями. Однако эти термины не всегда раскрывают специфику листьев разных групп растений).

Большая поверхность листьев в сочетании с наиболее совершенной, зернистой формой хлоропластов способствовала увеличению эффективности процессов фотосинтеза, т.е. накоплению органического вещества. Быстрое и равномерное распределение пластических веществ по всему телу растения оказалось возможным только при наличии совершенной проводящей ткани - флоэмы, которая обнаруживается уже у нижнедевонских риниофитов (рис. 2.5).

Рис. 2.6. Мезозойская эра. Таким образом, у высших растений произошло формирование важнейших тканей - эпидермы , ксилемы , флоэмы , механической ткани и важнейших органов - листостебельного побега и корня . По-латыни побег - кормос (cormos) , поэтому многие авторы называют высшие растения кормофитами. Однако А.Л.Тахтаджян справедливо отрицает универсальность этого названия, так как среди высших растений есть талломные мохообразные , а первые наземные растения - риниофиты еще не имели сформированных побегов.

Появившись в нижнем палеозое, высшие споровые растения стали быстро распространяться по поверхности земли, осваивая новые территории. Этому в значительной степени способствовало отсутствие в тот период конкуренции. Палеозойская эра характеризовалась интенсивными видообразовательными процессами, что привело к расцвету папоротникообразных, членистых, плауновидных. В мезозойскую эру господство в растительном мире переходит к голосеменным растениям, а в сменившую ее кайнозойскую эру расцвета достигают покрытосеменные растения.

Рис. 2.7. Море и суша девонского периода. Итак, давайте тепрь подведем итоги. Рассмотрим в какой же из периодов какие возникали на нашей земле растения.

В протерозойской эре (примерно 2600 млн лет назад) господствовали зеленые и красные водоросли (рис. 2.1).

В силурийском периоде палеозоя (443 - 417 миллионов лет назад рис. 2.3) появляются древнейшие высшие растения – риниофиты рис. 2.2 (или псилофиты). Эти растения уже имели побеги, но у них еще не было листьев и корней. Размножались они спорами и вели наземный или полуводный образ жизни.

Рис. 2.8. Флора и фауна карбона (каменноугольного периода). В девонском периоде палеозоя (416 - 360 млн. лет назад рис. 2.5, рис. 2.7) появляются моховидные и папоротникообразные (плауны, хвощи, папоротники), а господствуют на Земле риниофиты и водоросли. Моховидные и папоротникообразные – это Высшие споровые растения. У мхов появляются стебли и листья (выросты стебля), однако корней еще нет; функцию корней выполняют ризоиды – корнеобразные отростки от стебля. В цикле развития мхов преобладает гаплоидное поколение (гаметофит) – это само растение мха. Диплоидное поколение (спорофит) не способно к самостоятельному существованию и питается за счет гаметофита. У папоротникообразных появляются корни; в цикле их развития преобладает спорофит (само растение), а гаметофит представлен заростком – это маленькая сердцевидная пластинка у папоротников или клубенек у плаунов и хвощей. В древности это были огромные древовидные растения. Размножение у высших споровых невозможно без воды, т.к. оплодотворение яйцеклетки у них происходит в капельках воды, в которых подвижные мужские гаметы – сперматозоиды – движутся к яйцеклеткам. Именно поэтому вода для Высших споровых – ограничивающий фактор: если не будет капельной воды, размножение этих растений станет невозможным.

Рис. 2.9. Пермский период палеозоя. В карбоне (каменноугольном периоде 360 - 285 млн. лет назад) появляются семенные папоротники, от которых в дальнейшем, как полагают ученые, произошли голосеменные растения (рис. 2.8). Господствуют на планете гигантские древовидные папоротникообразные (именно они и дали залежи каменного угля рис. 2.10), а риниофиты в этом периоде полностью вымирают.

Рис. 2.10. Одним из доминирующих деревьев карбона был лепидодендрон. В пермском периоде палеозоя (299 - 251 млн. лет назад рис. 2.9) появляются древние голосеменные растения. Господствуют в этом периоде семенные и травянистые папоротники, а древовидные папоротникообразные вымирают. Голосеменные растения относятся к семенным растениям. Размножаются они семенами, которые не защищены стенками плода (цветков и плодов у голосеменных растений нет). Появление этих растений было связано с поднятием суши и колебаниями температуры и влажности. Размножение этих растений уже не зависит от воды.

В мезозое (примерно 240 млн лет рис. 2.6, рис.2.11, рис. 2.12) различают три периода – триасовый, юрский и меловой. В этот период появляются современные голосеменные (в триасе) и первые покрытосеменные (в юрском периоде). Господствующие растения – голосеменные. Древние голосеменные растения и папоротники в эту эру вымирают.

Рис. 2.11. Ветка при- примитивного хвой- ного растения мезозоя - кардаита. Появление покрытосеменных растений было связано с целым рядом ароморфозов. У этих растений появляется цветок – видоизмененный укороченный побег, приспособленный для образования спор и гамет. В цветке осуществляется опыление, оплодотворение, формируется зародыш и плод. Семена покрытосеменных растений защищены околоплодником – это способствует их сохранению и распространению. При половом размножении у этих растений происходит двойное оплодотворение: один спермий оплодотворяет яйцеклетку, а второй спермий – центральную клетку зародышевого мешка, в результате чего образуются зародыш и триплоидный эндосперм – питательная ткань зародыша. Оплодотворение происходит в зародышевом мешке, который развивается в семяпочке, защищенной стенками завязи.

Рис. 2.12. Мезозойский уроган. Среди покрытосеменных растений есть травы, кустарники, и деревья. Вегетативные органы (корень, стебель, лист) имеют множество видоизменений. Для покрытосеменных характерна высокая эволюционная пластичность. Их эволюция шла очень быстро. Большую роль в этом сыграли насекомые-опылители. Покрытосеменные – единственная группа растений, образующая сложные многоярусные сообщества. Это способствует более интенсивному использованию среды и успешному завоеванию новых территорий.

Рис. 2.13. Флора и фауна кайнозойской эры. В кайнозойской эре (ее возраст примерно 62–70 млн лет рис. 2.13) на Земле господствуют современные покрытосеменные и голосеменные растения, а Высшие споровые растения подвергаются биологическому регрессу.

Покрытосеменные (цветковые)
в настоящее время являются самыми распространенными и высокоорганизованными растениями в природе. Насчитывается их около 250 тысяч видов, произростающих по всему земному шару. Этим они обязаны совершенствованию внешнего и внутреннего строения их органов. Подробное описание строения и функций вегетативных и генеративных органов покрытосеменных (цветковых) было раньше рассмотрено.

Среди цветковых, в отличии от голосеменных, есть не только деревья и кустарники, но и очень много трав. Травы представляют собой более прогрессивную жизненную форму растений: в онтогенезе у них быстрее образуются семена, площадь питания для каждого растения сравнительно небольшая и др. Вегетативные органы цветковых растений достигают наибольшой сложности и разнообразия. Цветковые обладают более совершенной проводящей системой, что обеспечивает лучшее водоснабжение растения. От голосеменных цветковые отличаются тем, что семязачатки у них заключены в замкнутую полость завязи, пыльца попадает не непосредственно на микропиле семязачатка, а на рыльце. Наличие рыльца - характерная особенность цветковых и фактически главной отличие цветка от стробилов голосеменных. (Стробилы - совокупность микро- и мегаспорофилл у хвойных) . У цветковых произошла и дальнейшая редукция гаметофита. Он уменьшен в размерах и представлен мужским и женским заростками, которые находятся внутри цветка: мужской заросток - внутри пылинки, женский - в виде зародышевого мешка в семяпочке, состоящей из 8 клеток, в то время как у голосеменных он состоит из многоклеточной ткани - первичного эндосперма. И главное - у покрытосеменных появился новый орган - цветок.

Я так думаю, что вездесущие сорные злаковые. Куда ни ткни -- пырейчик! Пырей. по-моему разумению, он нужен всем культурным растениям в виде сорняка, произрастающего рядом. Я пробовала его не пропалывать. Земля остаётся влажной -- он не даёт ей высохнуть. Колорадский жук не терзает картошку -- не могу пока понять почему (или боится запаха пырея, или не ориентируется в этом новшестве) . А ещё пырей едят все животные. Я не ботаник. Если вам помогут мои наблюдения -- я очень рада. В конце-концов наш учёный мир по части хозяйствования на земле претерпел полнейший крах -- выращивают, гады, всё ядовитое.

Предки растений или псилофиты вышли на сушу около 450 млн. лет назад. С этого момента началось их стремительное шествие по планете Земля. Появились гигантские папоротники, хвощи, плауны, затем пришла очередь голосеменных и покрытосеменных растений. Прогресс растительного мира продолжался тысячелетиями и привел к образованию 350 тыс. видов представителей флоры. Это основные продуценты на нашей планете, которые обеспечивают другие организмы питанием и образуют в процессе фотосинтеза кислород – основной элемент, участвующий в процессе дыхания.

Многообразие растений

Систематика предлагает следующую классификацию растительного царства:

Это наиболее удобная и простая схема демонстрирует стройную картину растительного мира и ее постепенное усложнение в процессе эволюции. Чтобы разобраться в таксономических группах и особенностях строения, рассмотрим основные отделы растительного царства.

Основные отделы растений

Подцарство Низшие растения

Отдел Водоросли

Водоросли размножаются тремя способами:

вегетативно: кусочками слоевища;
бесполым способом с помощью спор;
половым процессом при слиянии гамет и коньюгации.

Среди водорослей распространены одноклеточные виды и колониальные формы. Сине-зеленые водоросли (цианобактерии) не имеют оформленного ядра и относятся к прокариотам или доядерным организмам. Остальные представители подцарства – эукариоты. Питание простое:

одноклеточные водоросли используют фагоцитоз, окутывая поверхностью тела и переваривая пищевую частицу;
многоклеточные всасывают питательные вещества всей поверхностью слоевища.

Еще одна схема по систематике показывает классы водорослей, каждый их которых отличается особенностями строения. Это огромное подцарство, которое заполняет океаны, моря, реки, водоемы.

Водоросли производят до 80% органических соединений, необходимых в пищевых цепях. Это основные продуценты биомассы. Их роль этим не ограничивается:

Отдел Лишайники

Удивительные низшие растения, которые представляют собой симбиоз между автотрофной водорослью и гетеротрофным грибом. Одноклеточные водоросли в процессе фотосинтеза образуют органические вещества, а грибы снабжают организм растворенными минеральными солями. Так два разных организма помогают друг другу выжить.

Комплексная природа лишайников помогает сохранить жизнедеятельность в самых неблагоприятных условиях. Они способны получать питание из воздуха, росы, тумана, частичек пыли, дождя, а не только из почвы. Их можно встретить в условиях, мало пригодных для жизни: на скалах, крышах домов, старой древесине, стеклянных и пластиковых поверхностях.

Систематики насчитали 20 тыс. видов лишайников. Они делятся на:

листоватые состоят из слоевища и похожи на пластинки, которые крепятся к субстрату с помощью пучков гиф;
накипные (80%) образуют на поверхности похожий на корочку таллом, который прочно срастается с местом прикрепления;
кустистые образуют кустики из тонких, перевитых нитей или стволиков.

Лишайники размножаются вегетативно, с помощью кусочек слоевищ или спор. Под слоевищем образуются соредия и изидия (водоросли, опутанные нитями гиф). При нарушении коркового слоя они разносятся ветром и меняют местообитания. Лишайники растут очень медленно и живут столетиями.

На заметку: Систематики до сих пор спорят о месте лишайников в системе органического мира. Одни утверждают, что это единый организм и относят их к самостоятельному таксону. По мнению других – это особая биологическая группа, где водоросли ведут себя как автотрофы, а грибы, как типичные гетеротрофы, не способные жить самостоятельно.

Подцарство Высших растений

Отдел Мохообразные

Представлен 20 тыс. видов. Это наземные многолетние растения, устроенные довольно просто. Их характерные черты:

отсутствуют органы и ткани;
нет корней и проводящих пучков;
к земле крепятся с помощью ризоидов, которые поглощают воду из почвы;
образуют слоевище, иногда дифференцированное на стебель и листья;
преобладает половое размножение, для которого нужна водная среда;
при бесполом размножении развивается спорофит – коробочка со спорами.

Мохообразные делятся на классы:

печеночные мхи или печеночники (маршанция);
антоцеротовые (дендроцероз);
листостебельные мхи (кукушкин лен, сфагнум).

Размножение происходит бесполым, половым и вегетативным способом. Половое размножение устроено довольно сложно. Общий процесс изображен на рисунке 1:

Рис. 1. Схема жизненненного цикла мха

На заметку: Способны задерживать влагу в теле, благодаря чему происходит заболачивание почв. Накапливают (собирают в себя) тяжелые металлы и радионуклиды. Обладают антисептическими свойствами и выделяют консерванты, поэтому в глубоких слоях болот находят хорошо сохранившиеся останки людей, животных, предметы быта.

Отдел Плауновидные

Это высшие споровые растения, которые достигли расцвета в каменноугольном периоде. В те времена они представляли собой плауны-колоссы, достигая в высоту 40 м. Древовидные плауны исчезли в палеозое, их законсервированные вымершие остатки дали начало каменноугольным отложениям. Относятся к травянистым многолетним вечнозеленым растениям, способным жить до 100 лет. Растения поселяются на земле и стволах деревьев.

стебли ползучие, полегающие или свисающие;
чешуйчатые или игольчатые листья;
короткие корешки;
размножение при помощи спор при образовании спороносных колосков;
вегетативное размножение почками и побегами.

Местообитание – хвойные леса. Для Плауновидных характерен медленный рост: взрослого возраста они достигают к 20 годам. Их разнообразие невелико и составляет около 1400 видов. Примеры представителей этого растительного отдела:

На верхушках ветвей у плауна годичного находится один колосок. Это вид, который чаще других встречается на просторах России.

На верхушках ветвей у плауна булавовидного по 2–3 колоска. На популяцию растения отрицательно влияет то, что его собирают в декоративных целях (из него изготавливают венки, гирлянды для украшения домов), и после этого он восстанавливается очень медленно.

У баранца обыкновенного споры образуются на верхней стороне листьев. Растение ядовито.

У дифазиаструма сплюснутого листья чешуйчатые, очень маленькие и плотно прижатые к веточкам.

Среди плаунов встречаются ядовитые растения, поэтому животные ими не питаются. Из спор некоторых плаунов готовят натуральную детскую присыпку (тальк), а также лечат кожные высыпания. В промышленности готовят желтую и зеленую краски.

Отдел Хвощевидные

К предкам хвощей относятся псилофиты (первые растительноподобные организмы). Известны гигантские ископаемые формы, которые формировали леса наряду с хвощами и плаунами до каменноугольного периода (300 млн. лет назад). Современных видов всего 30 и произрастают они во влажных лесах Северного полушария.

Это многолетние травянистые растения, которые характеризуются:

жестким стеблем;
зелеными и бурыми побегами;
развитыми горизонтальными или вертикальными корневищами;
формированием клубеньков на корнях с запасом крахмала;
разделением стебля на узлы и междоузлия;
наличием кремнезема в стенках клеток, который выполняет защитную и укрепляющую функции;
размножением спорами в капельно-жидкой среде.

Весной из корневищ на поверхности появляются бурые побеги со спороносными колосками. Когда споры вызревают и осыпаются, побеги хвоща отмирают и на их месте вырастают зеленые побеги спорофита, или вегетативные побеги. Они сильно ветвятся и покрыты чешуйчатыми листьями. В новых побегах идет процесс фотосинтеза, спорообразование для них не характерно.

Это интересно: В отличие от большинства растений хвощи не приносят весомой пользы человеку. Их рассматривают как злостные сорняки, вредные и ядовитые свойства которых исключают их использование в качестве кормовой базы для животных. Только хвощ пестрый – кормовая культура для северных оленей.

Отдел Папоротниковидные

Папоротники ведут свое происхождение от риниофитов, которые появились в девоне. Гигантские растения занимали огромные площади, образуя непроходимые леса в каменноугольном периоде. В те времена, они составляли конкуренцию хвощам и плаунам.

Основные черты развития:

в качестве листа образуются перисто-рассеченные вайи;
побег видоизменен в корневище;
наличие корней;
образование проводящих тканей;
преобладает спорофит;
оплодотворение происходит в капельно-жидкой среде.

На нижней части листовой пластинки находятся спорангии (коричневые пятнышки, расположенные рядами). В них, путем мейоза, формируются гаплоидные споры. Споры попадают в почву, образуя заростки (гаплоидные гаметофиты). Они видны в виде зеленой пластинки с ризоидами.

На заростках появляются гаметангии: антеридии и архегонии. В водной среде сперматозоиды из антеридиев перемещаются в архегонии: происходит оплодотворение яйцеклетки. Из зиготы вырастает новый папоротник – диплоидный спорофит. Таким образом, половое размножение происходит со сменой поколений.

Общий процесс размножения изображен на схеме:

Папоротники находят широкое применение:

На заметку: Среди папоротников к наиболее распространенным относится щитовник мужской. Существовали семенные папоротники, но они вымерли, став родоночальниками отдела голосеменных.

Отдел Голосеменные

Таксон насчитывает всего 700 видов и ведет свое происхождение от древних папоротников. Получили широкое распространение в палеозое и мезозое. В каменноугольном периоде климат изменился: стало суше и заметно похолодало, поэтому господствующие папоротники, хвощи и плауны вымерли, а голосеменные сохранились благодаря ряду приспособительных особенностей.

Наиболее характерные черты:

древесные или кустарниковые вечнозеленые растения;
имеют настоящие семена, лишенные околоплодника, защищены чешуями шишек (стробилами);
растения однодомные: содержат семенные и пыльниковые шишки;
развиты разные ткани: основные, сосудистые, механические;
игольчатые листья (хвоинки) покрыты слоем толстой кутикулы;
старые листья заменяются на новые без листопада;
крупный стержневой корень с боковыми корешками, которые часто образуют микоризу.

Представители Голосеменных:

сосна обыкновенная;
пихта сибирская;
сосна кедровая;
ель;
лиственница;
можжевельник.

Семя развивается в семяпочке или семезачатке (мегаспорангии). В ней формируется женский гаметофит, образуется яйцеклетка и происходит процесс оплодотворения. Формируется зародыш, а семязачаток превращается в семя. Для оплодотворения не нужна вода и это огромный эволюционный прогресс, хотя сам процесс оплодотворения довольно сложен. Мужские гаметы, которые находятся внутри микроспоры, не имеют органоидов движения. Оплодотворение происходит за счет пыльцы (мужские шишки), которая переносится ветром на семенные (женские) шишки. Для голосеменных характерно семенное размножение.

Пихта белая. A — ветвь с мужскими шишками, женскими шишками и осью шишки; B — ветвь со зрелой шишкой; 1 и 2 — лист с обеих сторон; 3 — лист в поперечном разрезе; 4 — мужская шишка; 5 и 6 — пыльцевые мешки, закрытые и открытые; 7 — пыльца; 8, 9, 10 — кроющая чешуя с разных сторон; 11 и 12 — семенная чешуя с кроющей чешуёй и семенами; 13 и 14 — семя с крылом, показанное с разных сторон; 15 и 16 — то же в разрезе, с разных сторон.

Семя состоит из зародыша, гаплоидного эндосперма и семенной кожуры. Распространяются у большинства ветром, у некоторых (у тисса, можжевельника) — животными.

Итог вышесказанного: голосеменные – это обоеполые растения, опыляемые ветром. На одном растении образуются мужские и женские шишки. Гаметофиты состоят из пыльцевых зерен и яйцеклеток. Основная форма жизни – это спорофит, представленный кустарниковой или древовидной формой.

Отдел Голосеменных растений делится на следующие классы:

Устройство стебля (ствола) у голосеменных сложное. Ствол образован:

Корой, которая защищает внутренние ткани.
Древесиной, заполняющей внутреннее содержимое.
Древесина на 90 % состоит из проводящей ткани (трахеиды) или лишь незначительный процент приходится на паренхиму.
На концах трахеид расположены поры, через которые происходит фильтрация жидкости.
Кора и древесина пронизана смоляными ходами, содержащими эфирные масла и смолу.
Сердцевина развита слабо.
На срезе ствола видны кольца прироста, связанные с активностью камбия - ткани, дающей не одинаковый прирост в толщину в разные сезоны.

К сведению: Современные голосеменные имеют листья-хвоинки, которые не опадают. Исключением является лиственница – листопадное дерево. У нее мягкие и плоские листья, расположенные в виде пучков. Древние голосеменные – саговники обладают крупной листовой пластинкой.

Отдел Покрытосеменные

Покрытосеменные обладают особой организацией:

наличие цветка, как органа полового и бесполого размножения;
образование завязи, заключенной в семяпочке, которая предохраняет от неблагоприятных факторов внешней среды;
характерно двойное оплодотворение, при котором образуется триплоидный эндосперм;
наличие запасающей ткани;
редуцированный гаметофит образует 2 спермия;
женский гаметофит образован 8 клетками зародышевого мешка;
развитая дифференциация вегетативных органов и тканей.

Рассмотрим жизненный цикл цветкового растения:

Покрытосеменные растения образуют два класса:

Они значительно отличаются друг от друга, имеют свои характерные особенности.

Класс двудольные растения

Обладают следующими чертами:

зародыш образован двумя семядолями;
стержневой корневой системой;
стебель растет в толщину благодаря камбию;
листья с сетчатым жилкованием;
цветки имеют двойной околоцветник;
у цветка количество лепестков кратно четному и нечетному числу;
жизненные формы – травы, деревья, кустарники.

К двудольным растениям принадлежит огромное количество знакомых семейств. Всего класс насчитывает 200 тыс. видов.

Класс однодольные растения

Характеризуется следующими чертами:

зародыш состоит из одной семядоли;
корневая система имеет мочковатое строение;
для стебля не характерен рост в толщину;
лист простой с параллельным или дуговым жилкованием;
простой околоцветник;
число лепестков нечетное;
жизненные формы – травы и деревья (бамбук, пальма)

На заметку: Чтобы точно определить принадлежность к конкретному классу, нужно найти сочетание нескольких признаков. Один признак не дает представление о принадлежности к таксономической группе.

Роль растений в природе и жизни человека

Космическая роль зеленых растений состоит:

накопление органической массы;
накопление энергии;
обеспечение постоянства содержания углекислого газа в атмосфере;
накопление кислорода в атмосфере;
создание почвы на Земле;
фотосинтез.

Растения служат человеку в качестве:

источника пищи;
кормовой базы для животных;
производных для фармакологической промышленности (медпрепараты);
производных для химической промышленности (красители, химические соединения);
источника древесины – сырья для химической промышленности;
источника тканей – сырья для текстильной промышленности.

Перечислить многочисленную роль растений довольно сложно. Но главное – это продуценты, источник биомассы и кислорода, без которых жизнь на Земле невозможна. Они формировались тысячелетиями и принесли человеку все самое ценное в своем составе, научили пользоваться многими процессами в деятельности (бионика), помогли выжить в непростых климатических условиях и стали основным источником пищи.

Растительный мир представлен планетарной совокупностью фототрофных организмов, включающих высшие растения, водоросли, цианобактерии и некоторые другие прокариоты, а также симбиотические организмы – лишайники. Постоянно создаваемое ими (и созданное ранее) органическое вещество, а также выделяемый в процессе фотосинтеза кислород обеспечивают жизнедеятельность почти всех живых организмов. Объекты растительного мира (особи, популяции, виды, фитоценозы, флоры и т. д.) распределяются на Земле неравномерно. Это прежде всего определяется глобальными особенностями поверхности Земли – формой геоида, положением участков суши в Мировом океане, площадью и формой континентов, островов, а также шельфов, распределением глубин и основными течениями в океане. Можно выделить две главные составляющие растительного мира Земли – растительный мир открытого океана и растительный покров суши и прибрежных участков шельфа (до глубин примерно 200 м). Растительный мир открытого океана – это главным образом одноклеточные водоросли, реже цианобактерии и некоторые археи (архебактерии), входящие в состав планктона, свободно перемещаемого водными массами. Растительный покров (фитострома) суши представлен преимущественно прикреплёнными к субстрату растительными организмами в сочетании (на единых биотопах) с грибами, грибоподобными организмами и бактериями. Биомасса живых особей в растительном покрове суши всегда на порядки больше ежегодной продуктивности, в растительном мире открытого океана, напротив, ежегодная продуктивность значительно больше биомассы единовременно существующих особей. Связано это с высочайшими темпами размножения одноклеточных организмов открытого океана при очень краткой продолжительности их жизни. Общий запас биомассы представителей растительного мира во много раз выше биомассы всех других организмов, но даже доля фитомассы растительного покрова суши по сравнению с фитомассой планктона открытого океана в разных моделях оценивается по-разному.

Растительный мир (и особенно растительный покров) представляет собой непрерывное единство сочетаний огромного множества особей разных видов растений внутри биологических сообществ и определённое территорией (или акваторией) единство объектов надорганизменной организации (популяционно-видового, биоценотического и биотического). По составу растительных объектов, характеризующих отдельные территории и акватории и в целом Земли, в растительном покрове различаются два взаимосвязанных понятия: флора и растительность.

Содержание

Общее количество видов растений и других фототрофных организмов в современной флоре Земли оценивается более чем в 400 тысяч видов. Из них водорослей (10 отделов) – около 50 тысяч видов, моховидных – до 25 тысяч, псилотовидных – 12, плауновидных – до 1 тысячи, хвощевидных – 35, папоротниковидных – более 12 тысяч, голосеменных, гнетовых и эфедровых – 780, цветковых – более 300 тысяч видов. Из других фототрофных организмов – около 2 тысяч видов цианобактерий, около 100 видов зелёных бактерий и около 18–20 тысяч видов лишайников. В биоте Земли в тесной связи с видами флоры развиваются грибы и грибоподобные организмы (не менее двух третей всех видов микобиоты, подсистемы биоты, представленной видами этого царства живых организмов, сожительствуют с растениями или являются их паразитами). Известно не менее 100 тысяч видов грибов, но изучены они хуже, чем растения, да и данная выше оценка количества видов растений в разных группах далека от полноты. Много видов, особенно в тропиках, описываются ежегодно впервые. Во многих группах высших растений развиваются очень сложные эволюционирующие комплексы, в которых вследствие гибридизации (кроме гибридогенных половых видов) развиваются и многочисленные расы, размножающиеся неполовым путём. У водорослей во многих группах имеются многочисленные экологические формы, образующие сборные виды. Для многих групп растений, ныне малочисленных, известно гораздо большее число ископаемых видов. Расцвет цианобактерий и многих водорослей приходится на палеозой, хотя и ныне они представлены значительным числом видов, плаунов и хвощей – на конец палеозоя (350 млн. лет назад), голосеменных – на конец палеозоя – середину мезозоя (280–180 млн. лет назад). Цветковые растения, господствующие сейчас, появились около 110–125 млн. лет назад, как и очень богатая группа одноклеточных диатомовых водорослей.

Различные группы растений распространены на Земле по-разному. Цветковые освоили почти всю сушу, за исключением ледников Антарктиды, Гренландии и высочайших гор, но очень небольшим числом видов представлены в океане. Их семейства (в том числе крупнейшие – сложноцветные, злаки, бобовые) хорошо развиты на всех материках. Но всё же богатство цветковых явно убывает в целом от экватора к полюсам; в тропиках преимущественно развиты такие крупнейшие семейства, как орхидные (более 20 тысяч видов), мареновые, меластомовые, молочайные. Однако наибольшее число видов сосудистых растений приурочено к субтропикам: крайний юг Африки, Калифорния и горные районы Мексики, горы Юго-Западного Китая, крайний юго-запад Австралии. Папоротниками очень богаты тропики, но сильно обеднены умеренные широты. То же относится и к плауновидным. Хвощей больше сохранилось в умеренных широтах и совсем нет в Австралии. Среди голосеменных – саговники (более 120 видов) и ногоплодниковые (ок. 150 видов) распространены в тропиках, где настоящих хвойных (сосновых, кипарисовых) почти нет. Моховидные в целом более равномерно распределены по суше, хотя тропические виды преобладают. В общем составе флор на земной суше доля водорослей, лишайников и моховидных по сравнению с высшими споровыми и цветковыми возрастает по мере приближения к полюсам. Беднейшими по составу видов являются флоры наиболее близких к полюсам островов и ряда пустынь (обширные районы Сахары, Нубийской пустыни, Аравийского полуострова, северо-запада Китая). При этом в приполярных флорах господствуют низшие растения и моховидные, а в пустынных – цветковые. Богатство и бедность флор далеко не напрямую связаны с богатством и разнообразием растительности в разных районах Земли.

Разнообразие растительных сообществ на Земле исключительно велико, но недостаточно полно описано. Единой классификации растительности для всех регионов земной суши нет. По сравнению с флорой растительность значительно более динамична. Её распределение по поверхности Земли определяется различным составом флор континентов и крупных островов, который в основном сложился во 2-й половине третичного периода (20–10 млн. лет назад), но подвергся резким изменениям в течение последнего глобального кризиса позднего плиоцена – плейстоцена (4–0,02 млн. лет назад), когда общие физико-географические условия существования растительного мира многократно менялись. Изменения в составе растительности во время этого кризиса (как и в современный период) упорядочивались основными (преимушествено климатическими) закономерностями: широтной зональностью, секторностью и высотной поясностью. В Мировом океане преобладает роль широтной зональности (и широтно-зональные выделы растительного мира совпадают с климатическими, солярными). Эта схема осложняется лишь перераспределением тёплых и холодных водных масс. На суше эти закономерности действуют только совместно (и синхронно с изменениями границ суши и океана). Именно поэтому хорошо выражена в Евразии широтная смена почвенно-растительных зон, которая частично повторяется на севере Америки (примерно с 45° северной широты) и на юге Северной Америки перекрывается резкими сменами растительности Земли в меридиональных секторах. На большей части Австралии почвенно-растительные зоны создают почти концентрическую структуру (открытую к северо-западу). Преимущественно секторно упорядочена растительность Амазонии и бассейна реки Конго. В Евразии хорошо выражены зоны (и подзоны) степей и пустынь в глубине континента. Но тропические пустыни Атакама и Намиб начинаются непосредственно от океанов (то есть наблюдается совершенно иная секторная упорядоченность). Большие пространства суши заняты горными системами, в которых зональные факторы перекрываются высотной поясностью; в них состав почвенно-растительных поясов (типы поясности) резко изменяется в зависимости от положения гор на континентах, от ширины и распределения высот горных массивов, экспозиции макросклонов и т. д. В крупных горных системах нередки обширные котловины, где состав растительности может быть как близким к зональному, так и резко отличающимся. Совместное проявление зональных, секторных и высотно-поясных закономерностей в составе растительности и развитых под ней почв на территориях разной размерности позволяет значительно полнее выявлять особенности местного климата.

Сообщества калифорнийского чаппараля, южно-африканского финбоша или югозападно-австралийского квонгана, малли-скрэба (часть кустарниковых саванн Австралии) по сходным климатическим характеристикам территорий часто связывают друг с другом и со вторичными типами растительности Средиземноморья. Все они развиваются в условиях резких смен сезонов дождей и глубокой засухи (во время которой обычно выгорают), но сильно различаются по составу видов, структуре сообществ (соотношению вечнозелёных, листопадных, безлистных низких деревьев и высоких кустарников, по развитию травянистого яруса и т. д.). Нередко это независимо возникающее сходство называют конвергенцией фитоценозов разных типов растительности. В растительном покрове есть явления, более отвечающие понятию конвергенции (например, сходство боров умеренных стран и тропиков), но лучше избегать подобных обобщений по отношению к растительности, историческое развитие которой – филоценогенез – идёт по совершенно иным законам, чем филогенез растений, хотя и то и другое – части общего процесса эволюции растений.

Становление и развитие растительного покрова происходит в последние несколько миллионов лет на основе уже сильно обособленных флор не только отдельных континентов, но и многих крупных их частей. Растительность же этих территорий изменялась в это время с большей скоростью. Поэтому наиболее крупные фитохории (территории, выделяемые по признакам флоры и растительности) характеризуются преимущественно оригинальными элементами, свойственными флоре этих территорий (эндемичные семейства и роды сосудистых растений, реже – моховидных). Но при этом выделении всегда учитываются и своеобразие типов растительности, и состав эндемичных формаций растительности разных типов, представленных только на этих территориях. Высших единиц ботанико-географического (флористического) районирования суши – царств (доминионов) – немного [см. карту Ботанико-географические царства (доминионы) и подцарства (субдоминионы)]. Чаще всего выделяют 6 царств (но границы их могут очерчиваться по-разному): Голарктическое, Палеотропическое, Неотропическое, Южно-Африканское (по А. Л. Тахтаджяну – в иных границах Капское), Австралийское и Голантарктическое. В их пределах Тахтаджян различает 8 подцарств и 35 областей. В новейших схемах китайских ботаников число царств увеличивается до 10–12, а число областей – до 50.

Современный растительный покров суши – консервативное образование, хранящее свидетельства его исторического развития в весьма изменчивой природной среде последних 4 миллионов лет. Но и свидетельств резких антропогенных изменений растительного покрова Земли в результате деятельности человечества, преобразующей природную среду, немало. Во многих регионах Земли естественная растительность почти полностью изменена (и даже исчезла). В результате вырубки лесов и распашки травяных экосистем она заменена антропогенной растительностью, в первую очередь агроценозами, занятыми монокультурами сельскохозяйственных растений, сажеными однопородными лесами, посадками разнообразных растений, дающих сырьё для промышленности, и т. д. Интенсивное животноводство преобразило и пастбища – природные кормовые угодья. Подобное хозяйствование приводит к необратимым перераспределениям стока влаги, смыву и выветриванию плодородных горизонтов почв, опустыниванию территорий, сопровождаемому нередко вторичным засолением почв, невозможности возобновления лесных ценозов и т. д. Возникли и своеобразные вторичные, менее продуктивные типы растительности – гарига Западного Средиземноморья, растительность засолённых ландшафтов в местах сброса вод с орошаемых пашен и т. д. Резко сокращаются ареалы большого числа видов флоры Земли, популяции их теряют связи друг с другом, сокращается численность особей в популяциях. Многие виды, в том числе ещё не описанные, гибнут при сплошных рубках лесов (особенно в тропиках).

Читайте также: