Пыльца у папоротника созревает в
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 19.09.2024
Высшие растения имеют сходное строение: корень, стебель, листья. Клетки высших растений имеют различные ткани и выполняют разную функцию. По способу размножения высшие растения делят на споровые и семенные. К споровым относят мхи, плауны, хвощи и папоротники.
Мхи - это одна из самых древних групп высших растений. Это в основном многолетние растения небольших размеров: от нескольких миллиметров до десятка сантиметров. Мхи играют важную роль в экологии почвы: предотвращают эрозию и задерживают поверхностную влагу. Остатки мхов составляют основу залежей торфа. Мхи - довольно распространенные растения. В настоящее время их насчитывается 27 тыс. видов. Они неприхотливы, выдерживают сильные морозы и длительную жару, но растут только во влажных тенистых местах. Селятся мхи на скалах, камнях, стволах деревьев. Есть они в Арктике, Антарктиде, тундре. Всегда зеленые. Очень много мхов в тропических и хвойных лесах.
Тело мхов имеет стебель и листья. Прикрепляются мхи к субстрату и всасывают воду с растворенными в ней минеральными веществами с помощью ризоидов - выростов наружного слоя клеток. Простые мхи-печеночники имеют более простое строение - таллом, не имеющее четко выраженных листьев и стеблей и ризоиды. В стеблях и листьях мхов нет деревянистых тканей, способных поддерживать растение; нет проводящей системы, служащей для переноса воды и минеральных веществ. Они впитывают воду из окружающей среды в клетки, а также через ризоиды. Фотосинтез происходит в выростах, напоминающих листья.
Споровые растения живут в двух формах: спорофит и гаметофит.
У мхов четко выражено чередование бесполого и полового поколений. Рассмотрим на примере кукушкина льна.
Бесполое размножение происходит с помощью спор (1). Из проросшей споры образуется тонкая зелёная нить — предросток (2-3), который выглядит как тонкая зелёная ветвящаяся нить. На этой нити образуются почки (4), из которых затем вырастают мужские (7) или женские (8) экземпляры мха.
У кукушкина льна есть женские и мужские растения. На мужских растениях развиваются мужские гаметы — сперматозоиды, на женских растениях формируются женские гаметы — яйцеклетки. Во время дождя или во время половодья сперматозоиды по воде подплывают к яйцеклеткам (9). При слиянии гамет образуется зигота, которая, не выходя из женского органа, начинает делиться. Из зиготы на женском растении развивается покрытая колпачком коробочка на ножке — спорангий (10). В спорангии образуются споры. В сухую погоду колпачок сбрасывается, споры рассеиваются (1) и прорастают в предростки (2-3), вновь дающие начало новым мужским (7) и женским (8) растениям кукушкина льна.
1. Кукушкин лен (фото). Растет в хвойных лесах и на болотах. Его стебельки, усаженные узкими листьями, растут очень густо, образуя на почве сплошные зеленые ковры. Высота растения до 40 см . К почве кукушкин лен прикрепляется ризоидами. Растение раздельнополое, т. е. у одних особей развиваются мужские, а у других — женские половые клетки. На женских растениях после оплодотворения образуются коробочки со спорами.
2. Сфагнум (фото). Растут на болоте. Длинный стебель со множеством боковых веточек. Вдоль стебля они растопырены, а на конце собраны в пучок. Его верхняя часть постоянно растет, а нижняя отмирает, образуя торф. Ризоиды у сфагнума отсутствуют. К почве он прикрепляется нижними частями стебля. Доступ кислорода в толщу торфа ограничен, кроме того, сфагнум выделяет специальные вещества, предотвращающие размножение бактерий. Поэтому попавшие в торфяное болото различные предметы, погибшие животные, растения часто не сгнивают, а хорошо сохраняются в торфе.
Накапливая в своем теле большое количество воды, сфагнум способствует заболачиванию почвы. Это связано с тем, что листья и стебель сфагнума наряду с зелеными клетками, содержащими хлоропласты, имеют мертвые бесцветные клетки с порами. Именно они и поглощают воду в 20 раз больше своей массы.
3. Страусово перо достигает в высоту 20 см . Растет в сосновых лесах.
4. Фунария - мох очень маленький, стебелек около 1 см . Имеет довольно крупные листья и рыжую коробочку - спорангий. Живет возле человеческого жилья (фото).
2. Плауны — очень древние растения. Ученые полагают, что они появились около 350—400 млн. лет назад и образовывали густые леса из деревьев высотой до 30 м . В настоящее время их осталось очень мало, и, это многолетние травянистые растения. В наших широтах наиболее известен плаун булавовидный. Его можно встретить в хвойных и смешанных лесах. Стелющийся по земле стебель плауна крепится к почве придаточными корнями. Мелкие, шиловидной формы листья густо покрывают стебель. Размножаются плауны вегетативно — участками побегов и корневищ, а также с помощью спор. У плауна присутствуют мегаспоры (женские) и микроспоры (мужские). Оплодотворение происходит в гаметофите. Размножаются так же, как и папоротники.
3. Хвощи — небольшие многолетние травянистые растения, обитающие у воды. Они имеют хорошо развитое корневище, от которого отходят многочисленные придаточные корни. Членистые стебли в отличие от стеблей плаунов растут вертикально вверх, от главного стебля отходят боковые побеги. В стебле расположены мутовки очень мелких чешуйчатых листочков, напоминающих хвою. Весной на зимующих корневищах вырастают бурые весенние побеги со; спороносными колосками, которые после созревания спор отмирают. Летние побеги зеленые, ветвящиеся, фотосинтезируют и запасают питательные вещества в корневищах, которые перезимовывают, а весной образуют новые побеги. Размножаются как папоротники.
Стебли и листья хвощей жесткие, пропитаны кремнеземом, поэтому животные их не едят. Хвощи растут в основном на полях, лугах, болотах, по берегам водоемов, реже в сосновых лесах. Размеры хвощей колеблются от 15 см до 2 м .
Хвощ полевой, трудноискоренимый сорняк полевых культур, используется как лекарственное растение. Стебли разных видов хвощей за счет наличия кремнезема используют как полировочный материал.
Папоротники, как хвощи и плауны, в каменноугольном периоде были процветающей группой растений. Сейчас их насчитывается около 10 тыс. видов, большинство которых распространено во влажных тропических лесах. Размеры современных папоротников колеблются от нескольких сантиметров (травы) до десятков метров (деревья влажных тропиков). Папоротники наших широт — травянистые растения с укороченным стеблем и перистыми листьями. Под землей находится корневище — подземный побег. Из его почек над поверхностью развиваются длинные, сложные перистые листья — вайи. Они обладают верхушечным ростом. От корневища отходят многочисленные придаточные корни. Папоротники имеют сосудистую систему, позволяющую поставлять воду к листьям через корни.
Спорофит - это взрослое растение, у которого в спорангиях созревают споры. Споры высеиваются из споровой коробочки, разносятся ветром и во влажной среде прорастают. Через 2 месяца из проросшей споры формируется гаметофит (пластинка проталлий). Гаметофит крепится к почве ризоидами. В нем есть мужские и женские половые органы, содержащие яйцеклетку и сперматозоиды. В следующий период развития происходит оплодотворение, но только во влажной среде. Этот процесс может занимать промежуток до 9 месяцев. Оплодотворенная яйцеклетка быстро делится и вырастает бесполый спорофит, который развивается во взрослое растение, дающее споры.
Папоротники обитают в тропических лесах. Их вайи достигают в длину 10 м . Обитают папоротники в воде, например, сальвиния. В наших краях наиболее распространены папоротники орляк, щитовник мужской и др.
Весной, как только оттает почва, от корневища отрастает укороченный стебель с розеткой красивых листьев. Летом на нижней стороне листьев появляются бурые бугорки — сорусы, представляющие собой скопления спорангиев. В них образуются споры.
Молодые листья мужского папоротника используются человеком в пищу, как лекарственное растение. Вайи орляка используют для оформления букетов. В тропических странах некоторые виды папоротников разводят на рисовых полях для обогащения почвы азотом. Некоторые из них стали декоративными, оранжерейными и комнатными растениями, например нефролепис.
Голосеменные подразделяются на четыре класса: Гинговые, Гнетовидные, Саговники, Хвойные.
Класс хвойные. Известно около 560 современных видов. Все хвойные - это деревья и кустарники. Трав среди них нет. Листья имеют вид хвои: игольчатые, покрытые слоем кутикулы, устьица погружены в мякоть листа, что снижает испарение влаги. Хвойные деревья образуют хвойные и смешанные леса в нашей стране. Имеет несколько семейств (Семейство Кипарисовые, Семейство Сосновые и др.).
1. Среди хвойных известны сосны обыкновенная и сибирская (кедр). Крона деревьев находится в верхней части ствола, хвоинки собраны по 2, а у кедра по 5 в пучке. Корневая система проникает глубоко.
2. На территории России существует 5 видов ели: обыкновенная (европейская), сибирская, канадская (голубая). Крона деревьев пирамидальная, корневая система поверхностная. Хвоинки короткие, расположены по одной.
3. Пихта сибирская. Древесина идет на изготовление музыкальных инструментов. Крона похожа на ель, но хвоинки плоские, мягкие.
Среди хвойных есть великаны - калифорнийская секвойя - 100 м в высоту и веллингтония гигантская (секвойядендрон), имеющий неимоверную толщи¬ну ствола (семейство таксодиевые).
Класс саговники.
Внешне саговники напоминают пальму. Расцвет - каменноугольный период. Преобладают в тропиках. Прямой стебель увенчан пучком перистых листьев. Шишки растут в центре растения
Класс Гинговые. Гинкго билоба сохранились в Японии, Корее и Китае (се-мейство гинкговые). Листья в холодное время года желтеют и опадают, семена похожи на абрикосы, неприятно пахнут маслом.
Класс Гнетовидные. Относятся вельвичия, гнетум, эфедра. Вельвичия уди-вительная растет в пустынях Намибии и Анголы. С возрастом её стебель одревесневает и приобретает форму диска (если посмотреть сверху) до метра в диаметре. Оно хорошо приспособилось жить в пустыне. Двудомное.
Эфедра живет в пустыни Средней Азии, Африки, кустарник с зелеными ве-точками – так называются ее чешуйчатые листья. Растение двудомное, летом об-разует колоски, после оплодотворения созревают ягоды.
Гнетум – вечнозеленое лиственное дерево или кустарник, плоды съедобны. Произрастает в странах с теплым климатом.
Покрытосеменные, или цветковые, растения появились примерно 150 млн. лет назад и быстро завоевали всю планету. Сейчас это самая многочисленная группа растений, насчитывающая около 250 тыс. видов.
Это наиболее высокоорганизованные из высших растений. Они имеют сложноустроенные органы, высокоспециализированные ткани, обладают более совершенной проводящей системой. Для них характерны интенсивный обмен веществ, быстрый рост и высокая приспособленность к различным экологическим условиям.
Главное отличие цветковых – имеют защищенную семяпочку, расположенную в завязи пестика. Отсюда и их название — покрытосеменные растения. Растения имеют цветок - генеративный орган и семя, защищенное плодом. Цветок служит для привлечения опылителей (насекомых, птиц), защищает репродуктивные органы - тычинки и пестик.
Цветковые растения представлены всеми тремя жизненными формами: деревьями, кустарниками, травами. Среди них есть как однолетние, так и многолетние растения. Некоторые из них вторично перешли к жизни в воде, утратив или упростив некоторые органы и ткани. Например, ряска, элодея, стрелолист. Цветковые - это единственная группа растений, которая образует на суше сложные многоярусные сообщества.
Покрытосеменные растения делятся на два класса по числу семядолей в зародыше семени: двудольные и однодольные.
Двудольные растения - более многочисленный класс, в него входят более 175 тыс. видов, объединенных в 350 семейств.
К двудольным относятся большинство деревьев и кустарников (дуб, клен, береза, ива, сирень, смородина, лещина), а также травы (василек, фиалка, лебеда).
К однодольным относятся большинство трав. Это злаки, осоки, тростники, агавы и орхидеи. Из деревьев это пальмы (финиковая, кокосовая).
Опыление у цветковых происходит с помощью внешних сил (воды, ветра, насекомых), редко самоопыление. Перекрестное опыление помогает виду лучше приспособиться к окружающей среде.
Опыление ветром происходит у многих деревьев (дуб, ясень) и трав (злаки). Пыльца ветроопыляемых растений очень легкая и вырабатывается в большом количестве.
Цветы растений, опыляемых насекомыми, имеют яркую окраску и аромат. Пыльца у них крупнее, шероховатая, клейкая. Многие цветы приспособились к опылению определенных видов насекомых (клевер – шмель; юкка – юкковая моль).
Войдя под полог хвойно-широколиственного леса, вы невольно обратите внимание на необычные растения, листья которых свернуты улиткой. Эти листья могут быть собраны пучком или располагаться розеткой. Согласно легенде, эти растения цветут только одну ночь – ночь на Ивана Купалу. Сила и власть цветка такова, что для того, кто сумеет его сорвать, не будет ничего недоступного и неподвластного.
Папоротниковидные являются одной из наиболее древних групп высших растений, широко распространенных начиная с каменноугольного периода. Считают, что они возникли несколько позже риниофитов и плауновидных – примерно одновременно с хвощевидными* – и, в отличие от них, продолжают процветать и в настоящее время. Конечно, сейчас они играют меньшую роль, чем в прошлые геологические периоды, и тем не менее, намного превосходят по числу видов все прочие группы современных споровых сосудистых растений. Насчитывается более 10 000 современных видов папоротников, широко распространенных по всему земному шару. Около двух третей из них растут в тропиках, а оставшаяся треть населяет умеренные зоны.
Наибольшее разнообразие папоротников приходится на влажные леса Юго-Восточной Азии (4500 видов), второй центр видового разнообразия – Тропическая Америка (2250 видов). Из всех регионов нашей страны наиболее богат папоротниками Дальний Восток (98 видов), причем преобладающая их часть (60 видов) сосредоточена на территории Приморского края.
Папоротники встречаются в самых различных местообитаниях – в лесах, на болотах, в озерах, в солоноватых водоемах и даже в пустынях. Наиболее широко они представлены в тропических лесах, где в изобилии произрастают не только на почве, но и как эпифиты на стволах и ветвях деревьев, часто в очень большом количестве.
Приспособившись к различным условиям окружающей среды, папоротники стали весьма разнообразными как по внешней форме и размерам, так и по особенностям внутреннего строения и физиологических процессов. Размеры папоротников варьируют от 25 м высотой при диаметре ствола около 50 см у тропических древовидных форм (род Сyathea) до нескольких сантиметров. Примером такого карликового папоротника может служить Salvinia, – водное растение с цельными листьями длиной до 2 см.
Строение и развитие папоротников
В жизненном цикле папоротников, как и у других высших споровых (за исключением моховидных), преобладающей фазой является диплоидный спорофит, который как раз и представляет собой привычный нам папоротник. У большинства видов папоротников спорофитное растение является многолетним (рис. 1).
Рис. 1. Чередование поколений в жизненном цикле папоротников (Polypodium vulgare): а — гаметофит (заросток); б — спорофит; в — спорангий
Корни у папоротников придаточные, они развиваются из стебля и оснований листьев, корень зародыша, так называемый первичный корень, рано отмирает. Стебли папоротников хотя и не бывают так сильно развиты, как стебли семенных растений, тем не менее довольно разнообразны по своему строению. Прямостоячий стебель древовидных папоротников, несущий на верхушке крону листьев, называют стволом. Высокие стволы папоротников обычно снабжены у основания многочисленными воздушными корнями, придающими им устойчивость. Ползучий или вьющийся стебель называют корневищем. Корневище может быть довольно длинным (у вьющихся форм) или, наоборот, очень коротким и клубневидным. Оно бывает или радиальным, и тогда листья и корни покрывают его равномерно со всех сторон, или дорсивентральным (спинно-брюшным), и тогда листья сидят на его верхней (спинной) стороне, а корни располагаются преимущественно на нижней (брюшной) стороне.
Папоротниковидные, в отличие от других высших споровых, для которых характерна мелколистность (микрофиллия), отличаются листьями достаточно большого размера (мегафиллия). Имеются и другие различия. Так, если листья плауновидных представляют собой просто выросты на стеблях, а листья хвощевидных являются видоизмененными боковыми веточками, то листья папоротников, часто называемые вайями, морфологически соответствуют целым крупным ветвям их вероятных предков – риниофитов. Изучая примитивные палеозойские папоротниковидные, палеоботаники не раз обращали внимание на то, что листья у них представляли собой нечто промежуточное между листьями в обычном понимании и ветвями. Убедительным свидетельством веточной природы листьев папоротников считается одиночное или верхушечное расположение спорангиев у наиболее примитивных форм. Об этом же говорят и такие факты, как характерный для папоротников верхушечный и длительный рост их листьев, часто большие размеры и сложно-рассеченная форма листовой пластинки.
Листья папоротников разнообразны по размерам (от нескольких миллиметров до 6 м и более в длину), внешнему и внутреннему строению. В большинстве случаев вайи совмещают функции фотосинтеза и спороношения. Но у некоторых видов, например у страусника (Matteuccia struthiopteris), листья дифференцированы на стерильные (фотосинтезирующие) и фертильные (несущие спорангии). В крайних случаях, как например у сальвинии, фертильные листья теряют хлорофилл, и тогда их функция сводится исключительно к спороношению.
Рис. 2. Схема строения вайи папоротника: а — черешок; б — пластинка листа (пунктиром); в — перо первого порядка; г — перья второго порядка, или перышки; д — рахис
Листья большинства папоротников состоят из черешка и листовой пластинки. Для представителей семейства Схизейные характерен древний дихотомический тип ветвления, у большинства же других современных папоротников листья перистые – однократно, дважды или многократно. Пластинка перистого листа имеет стержень, или рахис (от греч. rhachis – позвоночник), представляющий собой продолжение черешка (рис. 2). Рахис соответствует главной жилке цельного листа. Если лист однократно перистый, стержень несет по бокам по одному ряду сегментов, называемых перьями. Перья могут быть цельными или лопастными. Если лист дважды перистый, главный стержень листа несет по бокам вторичные (боковые) стержни, на которых располагаются сегменты (перья) второго порядка, называемые перышками. Все сегменты последнего порядка также называют перышками. Так, если лист трижды перистый, то у него будут перья первого и второго порядков и перышки (перья третьего порядка). У дважды и многократно перистых листьев наряду с главным стержнем имеются стержни второго, третьего и последующих порядков, называемые черешочками. Часто перышки бывают сидячими – лишеными черешочков.
Особенности жилкования листьев имеют существенное значение для классификации папоротниковидных. Наиболее примитивным считается дихотомическое жилкование. При этом отдельные жилки еще не образуют сети, и поэтому такое жилкование называют открытым. Среди современных папоротников открытое жилкование встречается у представителей семейства Гименофилловые. Более совершенным с точки зрения эффективности водоснабжения листа является сетчатое жилкование. В процессе эволюции между отдельными ветвями дихотомической системы жилок возникали перемычки, число которых постепенно возрастало. В результате образовалась сеть, состоящая из многочисленных ячеек (ареол), имеющих у разных таксонов различную форму, размер и расположение. Сеть может состоять только из одного ряда ячеек, расположенных вдоль средней жилки пера или перышка, все остальные жилки остаются свободными. Но у наиболее эволюционно продвинутых папоротников сеть занимает почти всю поверхность пластинки и даже конечные веточки жилкования, прежде свободно оканчивающиеся в крае листа, также соединяются между собой. Все эти стадии эволюции можно наблюдать как у ископаемых, так и у современных папоротников.
Рис. 3. Спорофит щитовника мужского: А — зародыш спорофита на гаметофите; Б — взрослый спорофит: 1 — корневище; 2 — придаточные корни; 3 — лист; 4 — часть листа с сорусами; 5 — плацента; 6 — индузий; 7 — спорангий
На определенной стадии развития папоротника начинается его спороношение. Спорангии располагаются на нижней, лучше защищенной стороне листа одиночно или группами – сорусами (рис. 3). У многих наших папоротников сорусы состоят из выпуклого ложа (плаценты), к которой с помощью ножек прикрепляются спорангии. Из центральной части ложа образуются различной формы покрывальца, или индузии, обеспечивающие защиту развивающихся спорангиев. Иногда эту функцию выполняет завернутый край пластинки листа – например, у орляка обыкновенного – (Pteridium aquilinum).
При образовании спор происходит редукционное деление (мейоз), и с этого момента начинается гаплоидная фаза в жизненном цикле папоротника. Созревшие спорангии вскрываются, споры высыпаются и, попав на влажную почву, прорастают, образуя половое поколение – гаметофит, или заросток (рис. 4).
Рис. 4. Прорастание споры и гаметофит щитовника мужского:
А — спора; Б — таллом гаметофита (1 — антеридии; 2 — архегонии; 3 — ризоиды)
47.387. Царство Растения (мхи, папоротники, голосеменные)
Общая схема жизненного цикла высших растений
Отдел Моховидные
Как мы уже сказали, мхи – тупиковая ветвь в развитии растений на Земле. Они являются одними из самых примитивных растений, однако распространены достаточно широко в регионах с влажными почвами. Зачем им нужна влага? Сейчас мы ответим на этот вопрос.
У этих растений отсутствуют корни. Функцию прикрепления к субстрату и всасывания необходимых веществ выполняют ризоиды (выросты эпидермиса). Тело мхов часто (однако не всегда) разделено на стебель и листья. Ткани у мхов развиты гораздо меньше, чем у других высших растений, а ксилема и флоэма (компоненты проводящей ткани) в принципе отсутствуют.
Ниже представлено изображение одного из самых знаменитых представителей моховидных – кукушкиного льна. Цифрой 1 обозначено мужское растение, 2 – женское, под цифрой 3 скрыта коробочка, которая несет в себе споры.
Спорофит мхов представлен коробочкой на ножке, которая внедряется в ткань гаметофита (взрослого мха) и доставляет спорофиту воду и питательные вещества. Таким образом, спорофит мха полностью зависим от гаметофита и не способен к самостоятельному существованию. На спорофите образуются споры, которые способны прорастать лишь в благоприятных условиях. Из них развивается протонема (зеленая нить), которая дает начало гаметофиту.
Важно отметить, что для размножения мхам необходима вода. Их сперматозоиды переносятся к яйцеклеткам только в капельно-жидкой среде. Именно этот факт ограничивает распространение мхов (и других споровых растений) по Земле.
Экология моховидных
Моховидные - одни из первых наземных растений, мало изменившиеся за время своего существования. Они обитают во влажных местах, часто под пологом леса, а также на болотах и на полях с кислыми почвами. В настоящее время в этом отделе выделяют около 15 тысяч видов.
Они способны впитывать и удерживать большое количество влаги, и поэтому способствуют поддержанию водного режима местности. Также они часто обеспечивают условия для сохранения и прорастания спор голо- и покрытосеменных растений.
Способность мхов всасывать и удерживать в себе жидкость ранее использовалась при наложении гемостатических повязок в случае отсутствия более надежных средств.
Сфагнум – один из самых известных представителей отдела – не гниет в толще отложений, поэтому в течение многих лет участвует в формировании торфа, который широко используется в качестве топлива и источника органических удобрений.
Также из мхов выделяют некоторые химические вещества, используемые как в домашнем хозяйстве, так и в промышленности.
Папоротниковидные
Папоротниковидные – более развитые споровые растения по сравнению со мхами. Этот отдел растений возник очень давно, еще в период Девона. К настоящему виду отдел насчитывает около 12 тысяч видов. Папоротники широко распространены во влажных тропических лесах, где до сих пор встречаются их древовидные формы.
Как и мхи, папоротники чувствительны к наличию влаги в окружающей среде, так как от нее зависит их размножение и распространение.
На обратной стороне листа расположены сорусы – скопления спорангиев.
В жизненном цикле папоротников преобладает спорофит. Он представлен взрослым растением, которое мы можем видеть в лесах. Гаплоидные споры у папоротников формируются на обратной стороне листа и распространяются на большие территории при помощи ветра, из них в благоприятных условиях вырастает гаметофит – заросток. Это небольшое (обычно около полусантиметра) зеленое растение, живущее недолго и формирующее гаметы. Заросток часто имеет сердцевидную форму. Гаметофиты обычно двуполые. При слиянии гамет (в водной среде!) формируется новое растение – диплоидный спорофит, развивающийся из зиготы.
Экология папоротниковидных
Папоротники, как и мхи, способны существовать в основном только во влажной среде обитания, это ограничивает их распространение по земному шару. Однако число видов этих растений достаточно велико.
Папоротники являются важными компонентами многих растительных сообществ, особенно в тропических и субтропических лесах.
Человек использует папоротники в различных сферах: некоторые папоротники выращиваются в декоративных целях, некоторые употребляются в пищу, из отдельных видов получают экстракты лекарственных веществ.
Голосеменные
Голосеменные – потомки древних папоротниковидных, впервые возникшие около 350 млн лет назад (в конце девонского периода). Своего расцвета эта группа растений достигла в мезозойскую эру. Этот период был связан с образованием гор, поднятием материков над уровнем мирового океана и, следовательно, иссушением климата. Позже, с приходом покрытосеменных, голосеменные утратили свое господство.
Ранее в отделе выделяли 6 классов, однако 2 из них (семенные папоротники и бенннетиговые) полностью вымерли. В настоящее время класс включает в себя всего 900 видов, но, несмотря на малое разнообразие, эти виды очень широко распространены по Земле. В частности, в умеренных широтах Северного полушария они формируют огромные хвойные леса – тайгу.
Внешний вид голосеменных достаточно характерен: в основном это деревья, реже – кустарники. Листья у них имеют специфическую форму – в основном они представлены иглами, расположенными попарно и поодиночке, эти листья называются хвоей. Однако иногда встречаются и чешуевидные листья, значительно различающиеся по форме и размерам.
Важным шагом в эволюции семенных растений стало появление возможности размножаться при помощи семян, которые развиваются из семязачатков. У голосеменных семязачатки расположены открыто (голо) на семенных чешуях. Семенные чешуи обычно собраны в шишки, которые бывают мужскими и женскими. Хотим обратить ваше внимание, что хоть в шишках и происходит оплодотворение, они являются частью спорофита. Гаметофит, образующийся на семенных чешуях (из споры), настолько редуцирован, что не различим глазом. Редукция гаметофита также привела к тому, что для развития мужских гамет не нужны половые органы, поэтому антеридий (мужской половой орган) у голосеменных также редуцирован.
Перед вами строение молодой и зрелой женской шишки, а также внешний вид зрелого семени, расположенного на поверхности семенной чешуи.
На курсе нам предстоит изучить особенности цикла развития голосеменных, более сложного, чем циклы споровых растений.
Экология голосеменных
Голосеменным для размножения не нужна вода, поэтому их среда обитания более разнообразна по сравнению со споровыми растениями. Некоторые виды встречаются даже в пустынях, существуют тропические виды, но наибольшего распространения получила группа растений из класса Хвойные.
По своему значению в биосфере и в хозяйственной деятельности человека Хвойные уступают только Покрытосеменным. В настоящее время насчитывается более 500 видов хвойных растений, которые образуют леса на обширных территориях Северной Евразии и Северной Америки, также они распространены вдоль побережья Тихого океана.
Хвойные леса – среда обитания для многих животных из самых разных систематических групп. Деревья дают им пищу, защиту, являются местом для выведения и выращивания потомства. Залежи каменного угля, занимающие обширные территории Сибири, образовались в результате жизнедеятельности древних голосеменных.
Человек активно использует хвойные растения в своей хозяйственной деятельности. В частности, он заготавливает древесину, получает сырье для изготовления канифоли, скипидара, различных эфирных масел для парфюмерной промышленности, использует хвою в процессе заготовки лекарственных препаратов, в пищу идут семена некоторых хвойных – кедра, сибирской, итальянской сосен, из этих семян также делают масло. Некоторые Хвойные выращиваются как декоративные.
Такое активное использование лесов ведет к стремительному уменьшению их количества. Истреблению Хвойных также способствует строительство железных и шоссейных дорог, промышленных предприятий, городов, добыча полезных ископаемых (угля, нефти). Хвойные очень плохо переносят загазованность воздуха, копоть: многолетние хвоинки накапливают в себе ядовитые вещества, из-за чего отмирают раньше положенного им срока на 1-2 года. Также эти деревья очень чувствительны к пожарам, даже низовым (когда горит только подложка – мех, кустарники, а сами деревья не затрагиваются), так как их корневая система расположена в значительной мере поверхностно. Угнетение Хвойных растений – одна из серьезных экологических проблем современности.
Хуже всего освоена тема размножения растений и чередования поколений спорофита и гаметофита, поэтому на ней мы остановимся более подробно.
Развитие растений
Самое сложное для понимания, и в тоже время ключ для решения проблемы, заключено в представленной ниже схеме:
Основные понятия по данной теме:
Гаметофит – заросток, гаплоидное половое поколение в цикле развития растения, дающее споры. У споровых растений заростки формируются из спор, выпадающих из спорангия на почву, и живут самостоятельно, на них имеются архегонии и антеридии. Обычно эти заростки обоеполые. У семенных растений споры не выпадают из спорангиев и раздельнополые заростки развиваются внутри них. У голосеменных женский заросток – первичный эндосперм с двумя архегониями, у покрытосеменных – восьмиядерный зародышевый мешок (без архегониев). Мужской заросток у семенных растений – пыльца (не имеет антеридиев).
Оплодотворение – слияние сперматозоида (спермия) с яйцеклеткой. У споровых растений для оплодотворения нужна воды, которая переносит сперматозоиды, у семенных растений спермии (обычно их два) доставляются по пыльцевой трубке. У голосеменных в оплодотворении принимает участие один из спермиев. Для покрытосеменных характерно двойное оплодотворение.
Семя – орган размножения и расселения голосеменных и покрытосеменных. Образуется из семязачатка в результате оплодотворения. Состоит из кожуры, зародыша и запасающей ткани – эндосперма.
Семязачаток – видоизмененный мегаспорангий семенных растений, в котором происходит образование мегаспор, развитие женскоро гаметофита и оплодотворение, в результате чего образуется семя. Семязачатки голосеменных открыто лежат на чешуе шишек, у покрытосеменных – внутри завязи.
Спорофит – бесполое диплоидное поколение в цикле развития растения, которое чередуется с гаплоидным поколением – гаметофитом. Спорофит развивается из зиготы, на нем образуются спорангии со спорами. У бурых водорослей, папоротников, хвощей, плаунов спорофит и гаметофит представляют собой разные особи, при этом гаметофит микроскопически мал. У мхов оба эти поколения находятся на одной особи и гаметофитявляется листостебельным растением, а спорофит – коробочка на ножке. У голо- и покрытосеменных оба поколения также находятся на одном растении, но преобладает спорофит, а гаметофиты редуцированы и микроскопически малы.
Запомните, что споры образуются путем мейоза, а гаметы – путем митоза. Это характерно не только для растений, но и для некоторых простейших, имеющих сходство с растениями (например, для хламидомонады).
Чтобы окончательно разобраться в циклах развития растений, стоит посмотреть на следующие схемы:
Тест по биологии Отдел Папоротники 6 класс с ответами. Тест включает 2 варианта, в каждом по 9 заданий.
Вариант 1
1. У папоротника, в отличие от мха, имеются:
1) стебли
2) листья
3) корни
4) цветки
2. На рисунке изображено бесполое поколение папоротника:
1) спорофит
2) заросток
3) гаметофит
4) спорангий
3. Коробочки со спорами у папоротников собраны в пучки:
1) спорофиты
2) заростки
3) гаметофиты
4) сорусы
4. Отметьте изображение соруса (пучка спорангиев).
5. Спора папоротника — это:
1) многоклеточный зародыш
2) запас питательных веществ
3) одна специализированная клетка для бесполого размножения
4) семя с зародышем и запасом питательных веществ
6. Из споры папоротника развивается:
1) вайя
2) заросток
3) спорофит
4) улитка
7. Половые органы у папоротников располагаются на:
1) вайях
2) заростке (гаметофите)
3) спорофите
4) улитке
8. Оплодотворение у папоротников происходит с помощью:
1) ветра
2) воды
3) насекомых-опылителей
4) животных
9. Из зиготы у папоротника развивается:
1) спорофит
2) семя
3) гаметофит
4) спора
Вариант 2
1. У папоротника, в отличие от мха, имеются:
1) проводящие ткани
2) листья
3) стебли
4) покровные ткани
2. На рисунке изображено половое поколение папоротника:
1) спорофит
2) вайя
3) гаметофит (заросток)
4) сорус
3. Половое поколение папоротников развивается из:
1) гамет
2) спор
3) семян
4) зиготы
4. Крупные листья папоротника:
1) вайи
2) спорангии
3) ризоиды
4) сорусы
5. Летом на нижней поверхности листьев папоротника образуются бурые мешочки:
1) спорофиты
2) заростки
3) гаметофиты
4) сорусы
6. Споры папоротника созревают в:
1) спорангии, расположенном внутри соруса
2) корневище
3) ризоидах заростка
4) сорусе, расположенном внутри спорангия
7. Отметьте изображение выхода спор из спорангия.
8. Заросток папоротника возникает из:
1) зиготы
2) гамет
3) семени
4) споры
9. На заростке у папоротников образуются гаметы, которые сливаются при помощи:
1) насекомых
2) воды и образуют спорофит
3) ветра
4) воды и образуют гаметофит
of your page -->
ГДЗ Биология 7 класс Пасечник Суматохин Калинова
1. Что называют тканью?
2. Какое строение имеют и какую функцию выполняют проводящие ткани?
3. Что такое спорангии?
1. Ткань – это совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих общее происхождение, строение и выполняющие определенные функции.
2. Проводящая ткань состоит из живых или мёртвых удлинённых клеток, которые имеют вид трубок.
В стебле и листьях растений расположены пучки проводящей ткани. В проводящей ткани выделяют сосуды и ситовидные трубки.
Сосуды — последовательно соединённые мёртвые полые клетки, поперечные перегородки между которыми исчезают. По сосудам вода и растворённые в ней минеральные вещества из корней поступают в стебель и листья.
Ситовидные трубки — удлинённые безъядерные живые клетки, последовательно соединённые между собой. По ним органические вещества из листьев (где они образовались) перемещаются к другим органам растения.
3. Спорангии – специальные органы бесполого размножения.
Наруто круто
Споры у папоротников служат своеобразным заменителем семян. Образуются они на обратной стороне листьев.
ОТЛИЧИЯ мхов от папоротников:
1) Мхи не имеют корней. Папоротники имеют множество придаточных корней, отрастающих от корневища (видоизменённого побега).
2) Листья мхов микроскопичны, листья папоротников - вайи имеют сложное строение.
3) У мхов гаметофитом является взрослое листостебельное растение, у папоротников - заросток.
4) Мхи гаплоидны, папоротники - диплоидны.
5) У мхов фотосинтез идёт медленно. Мхи могут фотосинтезировать под снегом. Если температура холодного времени года близка к 0, то мхи остаются вечнозелёными.
6) Мхи - в эволюционном тупике (невозможность размножения без воды).
7) Тело мхов может быть представлено слоевищем (нет органов), как у Печёночников.
8) У мхов плохо дифференцированы ткани, у папоротников ткани специализированны.
9) У мхов споры находятся в коробочке на ножке, у папоротников - с обратной стороны вайи (на спорофите).
10) Жизненный цикл мхов проходит неразрывно от гаметофита и спорофита. У папоротников половое поколение — это отдельное самостоятельное растение (заросток).
11) Некоторые мхи могут приводить к заболачиванию территории своего обитания.
СХОДСТВА:
1) Это отделы ВЫСШИХ СПОРОВЫХ растений.
2) Очень древние растения.
3) Тяготеют к увлажнённой среде обитания.
4) В жизненном цикле есть стадия протонемы, что указывает на их единого общего предка
Папоротники относят к высшим растениям, потому что:
1) Они имеют цикл развития: бесполое поколение заменяется половым.
2) Есть система развитых сосудов.
3) Развиваются в наземно-воздушной среде.
4) Развитый эпидермис с устьицами (сохраняет теплообмен и органический обмен).
5) Имеют развитый стебель.
1. Где распространены папоротники?
2. Почему папоротники относят к высшим растениям?
3. Что такое вайи?
4. Что такое заросток?
5. Как происходит половое и бесполое размножение у папоротников?
6. Какие растения - папоротники или мхи - имеют более сложное строение? Докажите это.
1. Папоротники Широко распространены по всему земному шару и встречаются в самых разнообразных местах, наиболее разнообразны во влажных тропических лесах.
2. Все папоротники имеют корни, стебель и листья.
3. Сильно рассеченные листья папоротников – вайи.
4. Заросток – гаметофит папоротника.
5. У папоротников, так же как и у мхов, чётко представлено чередование полового и бесполого поколений. Летом на нижней стороне папоротника образуются маленькие бурые бугорки. В бугорках находятся пучки мелких мешочков — спорангиев, в которых созревают споры.
Созревшие споры выпадают из спорангиев. Их разносит ветер. Если они попадают в благоприятные условия, то прорастают, образуя заросток (половое поколение — гаметофит). Он живёт самостоятельно, прикрепляясь к почве ризоидами.
На нижней стороне заростка развиваются мужские и женские гаметы (сперматозоиды и яйцеклетки). Под заростком задерживаются капельки росы или дождевой воды, в которых сперматозоиды могут подплыть к яйцеклеткам. Происходит оплодотворение.
Из зиготы развивается зародыш, который сначала получает питательные вещества от зелёного заростка. Он растёт, и постепенно развивается корень и очень короткий стебель с первым листом. Со временем из зародыша на заростке развивается взрослое растение, которое мы обычно называем папоротником. Это бесполое поколение — спорофит.
6. Папоротники стоят выше на эволюционной лестнице развития.
И имеют более сложное строение, чем мхи.
1.Папоротники имеют корни (придаточные), которые отрастают от подземного побега (от корневища) . Мхи корней не имеют.
2.У папоротников сложные и крупные листья (вайи), мхи имеют микроскопические листочки.
3.У папоротников взрослое листостебельное растение является спорофитом и его клетки диплоидны, а у мхов -коробочка на ножке - бесполое поколение, а клетки гаметофита гаплоидны.
4.У папоротников лучше развиты ткани и проводящая система.
Почему папоротники растут преимущественно во влажных тенистых местах?
Папоротники обычно растут во влажных и тенистых местах, поскольку оплодотворение (слияние половых клеток) происходит в воде.
Читайте также: