Органы размножения высших растений возможные пути их происхождения

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

В ходе индивидуального развития любой организм проходит различные стадии от молодого к зрелому и завершающий – гибель организма. По мере этого развития в органах, клетках накапливаются изменения, а именно образуется вещества, изменяющие проницаемость клеток, химический состав, накапливаются приспособительные изменения (соответствующие имениям условий среды).

Как результат всех изменений в зрелом организме возникают клетки, способные начать жизнь сначала , т.е. организм может приступить к размножению. Размножение – одно из важнейших процессов всего живого. Размножение возникло одновременно с началом жизни.

Размножением природа позволяет разрешить одно из важнейших противоречий жизни. Именно при размножении происходит омоложение организма.

Размножение – воспроизведение себе подобных.

Вегетативное
Бесполое
Половое

Вегетативное размножение

Дочерняя особь возникает из части материнского организма. Омоложение новой особи не происходит, т.е. дочерняя особь повторяет все признаки материнской особи, и продолжает возраст материнской особи.

Вегетативное размножение основано на своеобразном свойстве живых веществ, т.е. способности их к регенерации.

В природе естественное вегетативное размножение может происходить при помощи видоизмененных побегов, а именно, клубней, корневищ, луковиц, наземных усов, плетей. Во всех этих случаях новая дочерняя особь возникает из пазушных почек. Они развиваются в наземные побеги, а корни у этих особей возникают из стеблевой части этих структур и формируются как придаточные корни. Дочерние особи могут возникать на корнях, их называют корни-отпрыски, и его побеги возникают из придаточных почек.

Искусственное вегетативное размножение

Деление кусков (щавель, маргаритки)
Корневыми отпрысками (облепиха, слива)
Отводками (смородина . крыжовник)
Побеговыми или листовыми черенками (виноград, роза, фиалка)
Прививка

(a)Биологические особенности вегетативного размножения

Дочерние особи функционируют самостоятельно, сохраняют все признаки материнской особи. В практике в различных отраслях растениеводства пользуются вегетативным размножением.

Бесполое размножение

Дочерняя особь возникает из 1-ой специализированной клетки материнского организма, и она называется спорой.

Спора – это клетка, для бесполого размножения, при таком размножении дочерняя особь наследует все признаки материнского организма, и продолжает возраст этого же организма (в клетках дочерней особи может происходить частичное омоложение, но в основном продолжение возраста). У мхов, папоротников, хвощей – бесполое размножение
У высших растений споры образуются в специальных органах бесполого размножения, в спорангиях. Клетки мелкие, переносимые воздухом.

Спора – это микроскопических размеров клетка, овальная, внутри которой имеется ядро, цитоплазма густая, практически без вакуолей, может существовать в наземных условиях, потому что имеет 2 оболочки
экзина (внешняя оболочка)

интина (внутренняя оболочка)

(b)Формирование спор

Одна из клеток нижнего эпидермиса претерпевает деление митозом, образуется две клетки и возникает группа клеток в виде бугорочка. Среди этих клеток выделяется группа клеток в центре, более крупные. Происходит дифференциация клеток.

Рис 1 стр3
Каждая клетка спорангии, в нем закладываются клетки спорагенной ткани, которые дадут затем гаплоидные споры.

Каждая клетка спорагенной ткани делится мейозом.

Спора в благоприятных условиях среды прорастает в новую дочернюю особь, у нее будут наследственные признаки и возраст почти тот же, как у материнской особи.

Половое размножение

Дочерняя особь возникает из половых клеток, которые называются гаметы, которые обязательно сливаются друг с другом, у высших растений гаметы не одинаковы. Различают мужские (сперматозоиды и спермии). Они представляют собой 1 клетку, спермии – неподвижные, а сперматозоиды – подвижные. Плотных оболочек как у спор – нет. И женские – крупные, неподвижные – яйцеклетки.

Мужские гаметы формируются в органах полового размножения – гаметангиях .
Гаметангии

♀архегоний ♂антеридий

Гаметы только объединившись могут дать новый молодой организм и продукт слияния двух гамет называется – зиготой. Это новый молодой организм

(c)Эволюция полового процесса у растений

Изогамный половой процесс – (все гаметы одинаковые). Существуют гамет + и гамета –
Гетерогамный половой процесс – (гаметы разного размера). Сливаются крупные с мелкой.
Оогамный половой процесс – (одни гаметы, крупные неподвижные – яйцеклетки(♀), они способны сливаться с другой гаметой, другого облика мужского типа – сперматозоиды или спермии (♂))

(d)Биологические особенности организмов, возникших половым путем.

У зиготы больше возможностей для приспособления в окружающей среде.
Дочерняя особь имеет диплоидный набор хромосом, отличающийся от материнского.
Гаметы ♂ и ♀ лишены оболочки и они могут существовать в водной среде.

Половое и бесполое размножение связаны друг с другом.

Организм размножающийся половым путем называется гаметофит.

Организм размножающийся бесполым путем называется спорофит.
Гаметофит(n)

Спора(n) ♀(n) ♂(n) гаметангии

Спорангий зигота(2n) оплодотворение

2 Спорофит(2n) 1
Мейоз у разных живых организмов (грибы, животные) происходит на разных стадиях : у животных – при формировании гамет, у нек. Водорослей, грибов – при первом делении зиготы; у всех высших растений – только при образовании спор. ядерная фаза, смена их происходит 2 раза.

22,12,04, Тема: систематика растений.

Введение в систематику.

Органический мир нашей планеты насчитывается от 2 до 2,5 млрд. видов. Из них около 500 тыс. видов растений, включая 40 тыс. – видов ископаемых.

Единицы систематики таксономические:

Любая систематическая классификация является системой иерархически соподчиненных единиц. Для обозначения таких единиц принят термин – таксон. Самый крупный таксон – царство. В свою очередь самой мелкой таксономической единицей является – вид.

Каждый организм может представлять собой конкретный – вид.

– род (1 или много видов, связанные родственными связями)

– семейство (группы родов, имеющие общие признаки)

– царство
Карл Линей основал биноминальную номенклатуру.

Классификация органического мира.

Все живые существа делятся на 4 царства:

растения
надцарство

прокариоты эукариоты

(дробянка) (животные, растения, грибы)

Царство дробянки
Бактерии сине - зеленые водоросли

Царство животные

Простейшие многоклеточные
Царство грибы

Низшие высшие
Царство растения

Багрянки настоящие высшие

Отдел: сине - зеленые водоросли
Отдел: золотистые водоросли
Отдел: желто - зеленые водоросли
Отдел: диатомные водоросли
Отдел: пирофитовые водоросли
Отдел: эвгленовые водоросли
Отдел: бурые водоросли
Отдел: красные водоросли
Отдел: зеленые водоросли
Отдел: грибы
Отдел: лишайники

Отдел: риниофиты
Отдел: моховидные
Отдел: плауновидные
Отдел: хвощевидные
Отдел: папоротниковидные
Отдел: голосемянные
Отдел: покрытосеменные (цветковые)

высших и низших растений.

1) тело низших может быть одноклеточным колониальным или многоклеточным и называться таллом – слоевище. Поэтому часто низшие называют талломные или слоевищные.

2) низшие не имеют дифференциации клеток на ткани.

3) тело низших растений не дифференцируются на органы.

История Земли

Земля возникла 4-5 млрд. лет тому назад. Сине - зеленые водоросли 1 организмы. Органическая жизнь возникла 2,5 млрд. лет назад. Водные организмы – 600 млн. лет назад. Растения вышли на сушу – 400 млн. лет назад. Покрытосемянные возникли – 150-200 млн. лет назад. Человеческое общество возникло 1 млн. лет назад.
Выход растений на сушу.

Риниофиты = псилофиты – первенцы высших растений.

Жизнь зародилась 600 млн. лет назад в протерозойскую эру. Выход растений на сушу в силурийский период ………. эры 400 млн. лет назад.

Палеоботаники реконструировали облик:

Ныне живет бурая водоросль. pelvicia – живет на скалах. Первыми покинули сушу риниофиты (псилофиты).

Существует современная система высших растений (Тахтаджян А.Л.) в основании родословного древа высших растений находятся ископаемая группа риниофиты, от которых отходят:

–– голосемянные и покрытосемянные
11.02.2005 Тема : Моховидные (Bryophyta )
Наука бриология.

Общая характеристика отдела моховидные.

Весь отдел насчитывает от 20-25 тыс. видов. Они разделяются на 2 класс:

–– печеночники (слоевцовые) –– листостебельные

Представитель: маршанция Представитель: сорагнум, кукушкин лен.
Структура тела:

Моховидные представляют собой многолетние растения, низкорослые (10-15 см.) примитивно устроенные, имеют чаще всего расчленения тела на стебель и листья, а у маршанции только слоевище (пластинчатая структура ), корней у мхов нет. Вместо корней у них имеется своеобразная структура называется ризоиды . Не содержат хлоропластов низшая часть стебля, участвует в поглощении Н₂О и минеральных солей. У листостебельных стебель может ветвится, и на нем расположены листья (зеленые), которые имеют весьма примитивное строение и их называют филлодиями. Эти “листья” одно-, двухслойные, эпидермиса в проводящих тканях они не имеют и в стеблях и в листьях можно видеть следующие ткани:

–– примитивно устроенные проводящие, механические ткани.
Произрастают мхи не по одиночке, а группами. Образуют более густые дернины. Несмотря на примитивное морфологическое строение, у этих растений имеется сложно-устроенные половые органы. Формируются половые органы у мхов на верхушках или боковых веточках, среди листочков, а у Маршанции формируется особые структуры – подставки (и с нижней стороны формируется половые органы. Половые органы могут формироваться на одном растении. Тогда они будут называться однодомные, например: Маршанция) ; и половые органы могут формироваться на разных растениях, тогда в этом случае растения будут называться двудомные: например сфагнум, кукушкин лен.
Строение половых органов мхов.

Половые органы мхов многоклеточные, имеют стенку и внутреннее содержимое. Различают антеридий (). Сперматазойды выходят в водную среду.

Сперматазойды лишены клеточной оболочки, она окружена плазмаллемой.

На соседнем растение формируется женские половые органы – архегонии () – это колбовидные формы структура.

Яйцеклетка не подвижна, и поэтому не выходит из архегоний, так же яйцеклетка не имеет клеточной оболочки. Половой процесс мхов осуществляется только при наличии капельно–жидкой среды. Выделяется яблочная кислота для хемотаксиса, она образуется при раслизнения архегония. Таким образом мы разобрали строение гаметофита.

У мхов есть связь с низшими растениями.

Первичная нить, возникающая из споры называется протонема.

Жизненный цикл мхов

Т.о. в жизни мхов можно четко увидеть связь двух поколений: гаметофита и спорофита. Наиболее длительная фаза – гаметофита, также гаметофит устроен сложнее. Доминирует гаметофит над спорофитом.

Преобладание гаметной фазы является несовершенным процессом в в приспособлению к наземному образу жизни.
Происхождение моховидных.

Они образуют более приспособительную группу среди высших растений, это древние растения.

моховидные произошли от водорослей
моховидные имеют общие происхождения с другими высшим растением(с риниофитами).

Можно увидеть различные представителей мхов самых разных местах, но в пустынях они не встречаются, а иногда на водоемах, соль не переносят. Тундра, тропики благоприятная среды для мхов.

Цикл развития мхов (см. учебник)
Систематика мхов.

См. слаб. занятия, как устроены маршанция, сфагнум, кукушкин лен.
Хозяйственное значение.

Моховидные выдерживают все испытания, в течение многих веков, лет. Они массово участвуют в покрове Земли. Мхи обладают способностью аккумулировать различные вещества, быстро всасывают влагу. Особые класс – белые мхи, способны удерживать большое количество воды и играют большую роль в заболачивании водоемов, являясь торфообразователем, они ничем не повреждаются.

25.02.2005 Тема: Отдел Плауновидные (Lycopodiophyta )

Характеристика высших споровых растений.

Отдел Папоротниковидные
У этих растений одинаковый цикл развития: у них доминирует спорофит, представляющий собой автотрофное многолетние растение. Гаметофит у этих растений устроен примитивно, имеет черты сходства с низшими растениями, т.е. не дефференциирован на вегетативные органы и ткани, но имеет самостоятельный способ питания.

Плауновидных около 1000 - 1500 видов.

2 класса: – равноспоровые плауны

плауновидные (семейство плауновые, 1 род – плаун –200 видов, у нас в Татарстане 7)

Порядки (3 – 2 вымерли)

Палеозойская эра конец и начало девона.

Первое растение: Asteroxylon – травянистое наибольшее растение, надземный стебель с мелкими 8 листьями – вымер 400 лет тому назад. В отложениях девона чешуедревы (огромные деревья до 10м. высотой, в основном диаметр ствола–1м.) на этом стволе есть мелкие листья.

Сигиллярия – когда отваливались ветки, оставались следы – печати.

Стигмарии – дошедшие до нас основания сигиллярий.

Современные плауны – все травянистые растения

Плаун булавовидный: lycopodium davatum

Спорофит L. Davatum многолетние фотосинтезирующее растение, стоячий стебель с листьями, вниз отходит небольшие редкие придаточные корни наверху находятся зеленные ассимиляционные побеги, листья небольшие, чешуевидные. Встречаются, как правило, в хвойных лесах. В середине лета среди зеленых побегов на некотором появление спороносные побеги –“колоски”. Их по 2 на 1 побеге . спороносный колосок – видоизмененный побег, который выполняет функцию бесполого размножения и состоит из:

Археспориальная – спорогенная ткань. Это большие совершенствованная в эволюционном смысле. Клетки археспориальньной ткани заключается внутри спорангия. Спора легкая, гладкая, с экзиной из спор в благоприятных условиях образуется:

Гаметофит формируется 10 - 15 лет, реповидной формы, без вегетативных органов, симбиоз с грибами, только после этого через 5 лет формируется половые органы. Гаметофит 0,5 см., ризоиды, двудомный. К двадцатому году произойдет оплодотворение.

Раньше споры используются в пиротехнике, в литейном деле, некоторые плауны содержат алкалоиды по действию похожи на кураре – для борьбы с алкоголем.
Отдел Хвощевидные (Equisetophuta )

До наших дней 1 класс, 1 семейство, 1 род.

Equisetum arvense (хвощ полевой)

В России 25 видов. современные хвощи образуют сплошное покрытие.

Хвощевидные отходят от риниофитов идут от девона. Образовали леса клиналисты (лазающие стебли). Каламиты (древовидные в заболоченных лесах, высота до 10 м. диаметр до 0,5 м.)
Цикл развития.

Спорофит – дифференциация побегов:

У ассимиляционного побега функцию фотосинтеза выполняет стебель, а листья мелкие чешуевидные, не фотосинтезирующие.

Спорофит – многолетнее, корневищное растение с листьями. Со стеблем расчлененным на междоузлие.

Корневище залегает очень глубоко  сорняк.

У спорофита рано весной развиваются спороносные побеги из почек на корневище. Морфологически такой же, но не фотосинтезирует.. питается за счет веществ, отложенных в корневище на верху – колосок(стробил) , у которых есть ось и мутовчато расположены спорофиллы. Каждый спорофилл имеет верхнюю часть в виде шестигранного щитка, а с нижней стороны этой пластины имеются овальные спорангии.

Споры мелкие округлые серого цвета, экзина, интима и тройная оболочка– в виде лентовидных выростов – элатеры (широскопичны могут скручиваться и раскручиваться) . споры скапливаются.

Гаметофит . Споры попав на почву, очень быстро прорастают (в течение 1-2 недель и водно - примитивно устроены):

Гаметофит содержит пластиночки лопастные и ризоиды. Пластинки состоят из ассиметрической паренхимы. Споры по внешнему виду одинаковые, но физиологически разные, т.е. из 1 споры формируется женский гаметофит, а из другого мужской.

Сперматозоиды многожгутиковые. У хвощей, как и у плаунов, преобладает спорофит.
Практическое использование хвощей.

Хвощ полевой – медицинское использование.

Их не поедают животные. Также могут быть сорняками. Используют как наждачной бумаги.
Отдел Папоротниковидные.

Самые многие, среди трех отделов. В девоне. 7 классов, из них большинство вымершие.

Dryopteris filix – mas

Преобладает также спорофит.

Практическое использование.

Цветоводство.
Заключение.

Все три отдела характеризуются общим строением типичных надземных растений, многолетние.

Однако, они имеют переменные проблемы:

– встреча гамет невозможна без капельно - жидкой среды.

– очень мало выживаемости гаметофитов, примитивно устроены, для их формирования необходима большая влажность и рассеянный свет.

– мала выживаемость молодых спорофитов, которые не имеют приспособлений для защиты от неблагоприятных условий среды.

– спорофит расходует огромное количество энергии материала на формирование спор для гарантированного выживания гаметофита.

– возникновение дочернего спорофита зависит от выживаемости гаметофита.

Как следует из анализа жизненных циклов у подавляющего большинства растений, строго говоря, нет ни собственно бесполого, ни полового размножения, но обязательно имеют место два процесса: спорообразование и половой процесс. Как оказалось, только в результате сочетания этих двух качественно различающихся репродуктивных процессов происходит размножение большинства растений, т. е. воспроизведение себе подобных. Иначе говоря, у споровых растений, если доминирует гаметофит, при размножении вначале происходит половой процесс, затем — спорообразование. Если же в жизненном цикле доминирует спорофит, сначала наблюдается спорообразование, а затем и половой процесс.

У высших споровых растений спорообразование и половой процесс разобщены во времени, а гаметофиты и спорофиты разделены пространственно. Вследствие этого у высших споровых растений можно выделить два типа размножения: гамето-споровое и споро-гаметное. Мы полагаем, что эти введенные нами термины вполне отражают особенности циклов развития и размножения большинства эволюционно продвинутых водорослей и всех высших споровых растений.

У семенных растений (голосеменные и покрытосеменные) спорообразование и половой процесс следуют непосредственно друг за другом (хотя между этими процессами может быть довольно большой промежуток времени) и происходят в пределах спорофита. Как следствие этого, у семенных растений возникает особый тип размножения — семенное.

6.4.1. Гамето-споровое размножение

Гамето-споровое размножение характерно для тех растений, у которых в жизненном цикле доминирует гаметофит, спорофит сильно редуцирован, развивается на гаметофите. Из высших растений гамето-споровое размножение характерно только для мохообразных.

Схематично представить гамето-споровое размножение, характерное для мохообразных, можно следующим образом. На гаметофите, имеющем талломное или листостебельное строение, образуются половые органы — антеридии и архегонии. Так как среди мохообразных есть как однодомные, так и двудомные виды, половые органы образуются или на одной, или на разных особях. Гаметангии имеют однослойную многоклеточную стенку.

Антеридии — эллиптические образования — на ранних этапах развития содержат спермагенную ткань, из клеток которой в результате митотического деления образуются сперматозоиды.

Затем тетрады разрушаются, споры обособляются и после вскрывания спорангия высыпаются и разносятся ветром. Споры мохообразных, как и высших споровых растений, одеты двумя оболочками: наружной — экзоспорием и внутренней — эндоспорием. Экзоспорий состоит из целлюлозы и пропитан споро - полленином, поэтому наружная оболочка очень прочна и надежно защищает спору от неблагоприятных условий. Эндоспорий представляет собой полупроницаемую мембрану, окружающую живое содержимое споры. В экзоспории есть апертура, через которую при прорастании споры выпячивается протонема, представляющая собой раннюю стадию развития гаметофита. Она может быть нитчатой или пластинчатой. На протонеме образуются почки, из которых формируются талломные или листостебельные гаметофиты (см. рис. 141).

Так, в результате сочетания двух процессов — полового и спорообразования — возникают дочерние особи, которые идентифицируются как определенные виды мохообразных. Мохообразные — это единственный отдел высших растений, у которых спора выполняет, кроме функции расселения, также и функцию воспроизведения вида.

6.4.2. Споро-гаметное размножение

Споро - гаметное размножение — широко распространенный тип размножения высших споровых растений, у которых в жизненном цикле доминирует спорофит.

При споро - гаметном размножении, которое характерно как для равноспоровых, так и для разноспоровых плаунообразных, хвощеобразных, папорот никообразных процесс воспроизведения начинается с образования на спорофитах спорангиев. Спорангии развиваются на особых листьях — спорофиллах (см. рис. 134) — или на трофических листьях (см. рис.136), совмещающих функцию фотосинтеза с репродуктивной.

У хвощей спорангии образуются на спорангиофорах, которые имеют стеблевое происхождение (см. рис. 135). Строение, размеры, способы образования и вскрывания спорангиев различны.

На ранних этапах развития спорангии заполнены спорогенными клетками. Споры образуются в результате редукционного деления спорогенных клеток (мейоспоры). Как и у мохообразных, споры одеты двумя оболочками, и только у хвощеобразных имеются остатки третьей оболочки (эписпория), которые образуют так называемые элатеры, способствующие совместному рассеиванию спор. (У некоторых хвощей может наблюдаться физиологическая разно - споровость при попадании спор в различные условия.)

У равноспоровых видов плаунов, хвощей, папоротников формируются обоеполые заростки (гаметофиты), достигающие не более 0,5 см в диаметре (см. рис. 134—136). Заростки существуют самостоятельно, независимо от спорофита. Они могут быть надземными, зелеными — и тогда питаются автотрофно, или подземными, бесцветными. У таких заростков возникает симбиоз с грибами, и они питаются микотрофно.

У разноспоровых видов (роды селягинелла — Selaginella, полушник — Isоёtes, марсилея — Marsilea, сальвиния — Salvinia) образуются микроспоры и макроспоры, которые различаются по морфологическим и физиолого - биологическим свойствам. Из них развиваются раздельнополые заростки: из микроспоры — мужские, из макроспоры — женские. Эти заростки сильно редуцированы, особенно мужской. Часто мужские заростки состоят только из единственной вегетативной клетки и одного антеридия. Большую редукцию мужского заростка по сравнению с женским можно объяснить тем, что основ - ная их функция — только образование мужских половых клеток — сперматозоидов, а женский заросток должен еще обеспечить сохранность зиготы и развитие зародыша, так как он на первых порах не способен к самостоятельному существованию (см. рис. 142).

Половой процесс — оогамия. Для успешного передвижения сперматозоидов и процесса оплодотворения обязательно наличие капельно -жидкой среды. Зигота, возникающая после оплодотворения в архегонии, вскоре начинает развиваться в зародыш нового поколения, т. е. новый спорофит. Первоначально он питается за счет питательных веществ заростка, а затем после дифференцировки зародышевых органов — зародышевого корешка, стебелька и листьев — переходит к самостоятельному автотрофному питанию.

У высших споровых растений бесполый (спорообразование) и половой процессы разобщены не только пространственно, но и во времени. Пока из споры разовьется заросток, может пройти от 1 до 3 недель. Заросток до момента оплодотворения может существовать от 10 до 15 лет. Если оплодотворения яйцеклетки не происходит, заросток погибает.

Таким образом, только в результате сочетания двух процессов — споро - образования и полового процесса образуются дочерние организмы, которые идентифицируются как те или иные виды.

6.4.3. Семенное размножение

Семенное размножение характерно только для представителей двух отделов — Голосеменные и Покрытосеменные, или Цветковые, растения. У представителей этих отделов наблюдается разноспоровость, но микроспорангии и макроспорангии у них существенно отличаются от спорангиев высших споровых растений.

Микроспорангии имеют многослойную стенку, которая надежно защищает развивающиеся в результате мейоза микроспоры (мейоспоры), а также образующиеся из них микроспорангии — сильно редуцированные мужские гаметофиты — пыльцевые зерна (пыльца).

У голосеменных и покрытосеменных растений появляются особые образования — семяпочки (семязачатки), центральная часть которых — нуцеллус — представляет собой макроспорангий (мегаспорангий). В нуцеллусе в результате

мейоза в типичных случаях образуется единственная тетрада макроспор. Женские заростки у голосеменных и покрытосеменных растений имеют различное строение, но у обоих таксонов они развиваются внутри нуцеллуса семяпочки и надежно защищены. У голосеменных растений на женском заростке образуются два архегония, в каждом из них находится по одной яйцеклетке. У покрытосеменных ввиду сильной редукции женского гаметофита архегониев нет, яйцеклетка развивается в особом женском гаметофите — зародышевом мешке.

У голосеменных и покрытосеменных растений оба процесса — спорообразование и половой процесс — следуют очень быстро один за другим, т. е. практически без перерыва или с очень коротким интервалом. Иначе говоря, если в цикле развития споровых растений бесполый и половой процессы дополняют друг друга, то у семенных растений они становятся уже неотделимыми один от другого, и на их основе возникает особый тип размножения — семенное.

Семя — сложное образование, которое состоит из зародыша (зачатка нового организма), запаса питательных веществ и семенной кожуры (спермодермы), выполняющей защитную функцию.

При помощи семян у семенных растений происходит и расселение, и размножение растений. Семенное размножение имеет ряд преимуществ перед гамето - споровым и споро - гаметным типами размножения. Во-первых, половой процесс у голосеменных и покрытосеменных происходит в форме сифоногамии (сперматозоиды или спермии доставляются к яйцеклетке пыльцевой трубкой), что позволяет осуществлять оплодотворение без участия капельно -жидкой среды. Во-вторых, формирование зародыша у большинства видов заканчивается на материнском растении, что обеспечивает его наилучшее развитие и повышает жизнеспособность. В семени сосредоточен большой запас питательных веществ, что делает зародыш относительно независимым на ранних этапах развития от условий внешней среды. И, наконец, в-третьих, зародыш семени находится в состоянии покоя и защищен покровами, что тоже повышает его жизнеспособность.

У голосеменных появились сложно устроенные образования — мужские и женские шишки (стробилы), в которых формируются микроспорангии и макроспорангии и проходят все процессы, связанные с образованием семян, а у покрытосеменных растений возник особый репродуктивный орган — цветок.

Биологическая библиотека - материалы для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

По внешнему виду, по своему строению и биологическим особенностям высшие растения очень разнообразны. К ним, помимо цветковых и голосеменных, относятся также папоротники, хвощи, плауны и мхи. Главным отличием голосеменных от высших споровых растений является семенное размножение. Количество видов достигает 300 тыс., а, по мнению некоторых ботаников, — не менее 500 тысяч.

Общая характеристика

У высших растений выработалось много различных приспособлений и свойств для жизни в разнообразных условиях суши. Наибольшего развития и приспособленности к наземному образу жизни достигли покрытосеменные.

Признаки, характерные для высших растений:

Дифференцировка на органы и ткани;
проводящая система, состоящая из ксилемы и флоэмы;
правильная смена поколений;
органы полового размножения: антеридии и архегонии;
для тела растений характерно листостеблевое строение.

Основания для разделения растений на высшие и низшие

Все представители растительного мира в зависимости от строения делятся на 2 группы — низшие и высшие.

Основным критерием, по которому растения относят к высшим, является наличие сложной тканевой структуры. Она представлена проводящими и механическими тканями. Также отличительным признаком является наличие трахей, трахеид и ситовидных трубок, которые быстро доставляют питательные вещества от корня к листьям, соцветиям, стеблям.

Низшие в свою очередь имеют примитивное строение, состоят из одной клетки, есть многоклеточные организмы, тело которых называют талломом. Они лишены корней, стеблей, и листьев.

Отсутствие мышечной и нервной тканей

Высшие растения — это группа живых организмов, занимающих особое место в природе. Представители растительного мира способны к фотосинтезу, они преобразуют энергию солнечного света в органические вещества и кислород. Питание они получают из почвы и окружающей их среды, таким образом, им не нужно перемещаться в поисках пищи. Оплодотворение осуществляется с помощью грызунов, насекомых, ветра, поэтому мышечная и нервная ткань у них не развита. В отличие от животных, которые преодолевают огромные расстояния для добычи пищи, и поиска благоприятных мест размножения и выращивания потомства.

Значение в природе и жизни человека

Обогащение кислородом атмосферного воздуха.
Неотъемлемое звено пищевых цепочек.
Используются в качестве строительного материала, сырья для изготовления бумаги, мебели и д.т.
Применение полезных свойств в медицине.
Производство натуральных тканей (лен, хлопок).
Очищают воздух от пылевых загрязнений.

Жизненный цикл

Для высших растений характерно наличие ясно выраженного чередования двух поколений: полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). Спорофит у них постепенно занял доминирующее положение над гаметофитом. Только мохообразные представляют исключение, так как у них большего развития достигает гаметофит, а спорофит, наоборот, значительно редуцирован.

В процессе эволюции половой процесс усложнился, развились многоклеточные половые органы, которые хорошо защищают яйцеклетку от высыхания. Женская гамета — яйцеклетка — неподвижна. Постепенно произошли значительные изменения в строении и физиологии мужских половых клеток.

Жизненный цикл и смена поколений

Подвижные, обладающие жгутиками сперматозоиды превратились у более совершенных типов высших растений (покрытосеменных) в спермии без жгутиков, потерявшие способность к самостоятельному передвижению. И если у более древних наземных представителей (мхов, плаунов, хвощей и папоротников) наблюдается еще зависимость акта оплодотворения от водной среды, то у более организованных типов (большинства голосеменных и всех покрытосеменных) наблюдается уже полная независимость полового размножения от капельно-жидкой воды.

Спорофит — бесполое диплоидное поколение, на котором образуются органы бесполого размножения — спорангии. В них после редукционного деления образуются гаплоидные споры. Из них развивается гаплоидный гаметофит.

Происхождение

Около 400 млн. лет назад появились первые формы растений, приспособленные к жизни на суше. Выход из воды привел к адаптационным изменениям в строении отдельных видов, которым для выживания были необходимы новые структурные элементы.

Это переходная форма жизни между низшими растениями (водорослями) и высшими. В строении ринофитов много сходного с водорослями: не прослеживались настоящие стебли, листья, корневая система. Прикреплялись к почве с помощью ризоидов, через которые получали питательные вещества и воду. Ринофиты обладали покровными тканями, которые защищали их от высыхания. Размножались при помощи спор.

Риниофитовые в дальнейшем видоизменялись и дали начало для развития плаунов, хвощей, папоротников, которые уже имели стебли, листья, корни. Это были предки современных споровых растений.

Почему мхи и цветковые относят к высшим споровым?

Мхи — это высшие растения, которые имеют наиболее примитивное строение. Корневая система отсутствует. От водорослей их отличает наличие ризоидов, тело дифференцировано на органы и ткани. Размножаются мхи, как и высшие растения, спорами.

Цветковые представители имеют тело, разделенное на органы. Вегетативные органы — корень с побегом, которые обеспечивают рост и развитие. А также репродуктивные органы – плод, семена, цветок, отвечающие за распространение.

Цветковые растения

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

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

Особенности наземных растений

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

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

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

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

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

Классификация и жизненные формы

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

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

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

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

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

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

Вымершие отделы

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

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

Мохообразные (Bryophyta)

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

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

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

Плауноподобные (Lycopodiophyta)

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

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

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

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

Псилотовидные (Psilotophyta)

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

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

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

Хвощевидные (Equisetophyta)

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

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

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

Папоротниковидные (Polypodiophyta)

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

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

ужовниковые;
кладоксилеевые;
мараттиевые;
зигоптериевые;
полиподиевые.

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

Голосеменные (Gymnospermae)

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

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

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

Покрытосеменные (Angiospermae)

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

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

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

Читайте также: