Риниофиты папоротники голосеменные покрытосеменные

Обновлено: 04.07.2024

Основы современной систематики были заложены шведским естествоиспытателем Карлом Линнеем.

Систематика растений- наука о классификации и определении родственных связей между растениями.

Основные систематические (таксономические) категории:

Надцарство- самая крупная систематическая категория, которая объединяет

  • прокариот- организмов, чьи клетки не имеют оформленного ядра, например, бактерии, сине-зеленные водоросли
  • эукариот- живых существ, клетки которых имеют ядро- животные, растения, грибы

Царство- крупная таксономическая категория.

Выделяют следующие царства:

  • бактерии
  • грибы
  • растения
  • животные
  • вирусы- неклеточная форма жизни

Далее рассмотрим деление царства растений:

Царства растений подразделяется на подцарство высшие растения и подцарство низшие растения.

К высшим еще можно отнести вымерших примитивных сосудистых растений, которые первые вышли на сушу- риниофиты (псилофиты).

Отделы растений:

  • покрытосеменные
  • голосеменные
  • мхи
  • хвощи
  • плауны
  • папоротники

У отдела покрытосеменные выделение в классы однодольных и двудольных происходит по следующим основным признакам:

  • жилкование листьев
  • тип корневой системы
  • строение семени

Семейство- объединяет в себе близкородственные рода, например, род клевер, род горох, род фасоль объединены одним семейством Бобовые.

У покрытосеменных растений объединение в семейства происходит на основе таких признаков, как строение цветка и плода.

Род- это объединение близких по происхождению видов, например, виды: клевер красный, клевер белый, клевер альпийский, объедены в один род- клевер.

В заданиях, где нужно определить род, род- это имя существительное от видового названия.

Вид- это совокупность особей, заселяющих определенную территорию (ареал), сходных по строению, имеющих общее происхождение, скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.

Вид реально существует в природе и является самой маленькой единицей систематики.

Примеры видового названия: одуванчик лекарственный, редька дикая, ландыш майский и другие.

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Низшие споровые растения (водоросли)

Водоросли- низшие растения, в большинстве своем обитают в воде, способны к фотосинтезу.

Насчитывается около 30 тыс. видов различных водорослей.

Выделяют основные отделы:

  • зелёные водоросли
  • красные водоросли
  • бурые водоросли

Водоросли могут быть одноклеточными и многоклеточными.

Примеры одноклеточных водорослей: хлорелла, хламидомонада, колониальные водоросли- вольвокс.

Тело многоклеточных водорослей представлено- таллом или слоевищем, состоит из сходных клеток и не разделено на органы и ткани.

К субстрату водоросли прикрепляются с помощью ризоидов- выросты клеток.

Хлоропласты водорослей называются хроматофорами.

У многих подвижных водорослей имеется светочувствительный глазок (стигма), который способствует световосприятию водорослей.

Размножение водорослей происходит бесполым и половым путем.

Бесполое размножение:

  • вегетативное размножение- деление тела на части- фрагментация; деление клеток на двое; распад колоний
  • шизогония- множественное деление ядра, например, хламидомонада
  • спорообразование
  • споры растений- микроскопические зачатки некоторых растений, имеющие разное происхождение, служащие для их размножения и (или) сохранения при неблагоприятных условиях

Половое размножение:

  • образование женских и мужских гамет и их слияние с образованием зиготы (зигота-оплодотворенная яйцеклетка)
  • слияние двух одноклеточных водорослей друг с другом

Строение одноклеточной водоросли хламидомонады:

Ниже ты увидишь улотрикс, строение его клеток и как протекает процесс бесполого размножения:

  • многоклеточные зеленые водоросли: спирогира, улотрикс, ульва, кладофора обитают на мелководье, необходимо много света для жизнедеятельности
  • многоклеточные бурые водоросли: ламинария (морская капуста), фукус обитают в холодных морях на глубине 20-30 метров
  • многоклеточные красные водоросли: порфира, филлофора - глубоководные обитатели, встречаются даже на глубине до 260 метров

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Высшие споровые растения

Наука, изучающая мхи, называется бриология.

Моховидные относятся к высшим споровым растениям, так как для них характерно разделение тела на органы и ткани.

  • есть стебли, листья, нет корней, вместо них ризоиды, как у водорослей
  • жизненные формы- однолетние и многолетние травянистые растения
  • обитают во влажных местах, так как развитие спор и половое размножение возможно только при наличии воды
  • в жизненном цикле преобладает гаметофит (само взрослое растение), что отличает мхи от остальных высших растений
  • бесполое поколение спорофит (коробочка со спорами на ножке) развит слабо и не способен к самостоятельному существованию, поэтому как бы паразитирует на гаметофите
  • представители листостебельные: кукушкин лен, сфагнум (белый мох); печеночные: маршанция, ричия

Внешнее строение мха кукушкин лен:

Сравнительная характеристика мха сфагнума и кукушкина льна:

Мох кукушкин лен

стебель ветвистый, тонкий, главный побег прямостоячий, боковые побеги расположены пучками, много мелких листьев

стебель не ветвится, узкие, спирально расположенные листья

нет ризоидов, нижний конец стебля, погруженный в воду, постепенно отмирает

вместо корней нитевидные выросты в нижней части стебля- ризоиды

наличие воздухоносных клеток

кора стебля сфагнума состоит из крупных водоносных клеток, которые являются приспособлением к существованию во влажных местах обитания

нет воздухоносных клеток

белёсый цвет, благодаря водоносным клеткам

коробочки округлой формы и без колпачка, располагаются группой на верхушке мха,

коробочка вытянутой формы, располагаются поодиночке на верхушке женского растения, есть волосистый колпачок

Гаметофит- половое поколение в жизненном цикле растений, развивающихся с чередованием поколений, имеет одинарный (гаплоидный) набор хромосом, образует гаметы.

Предросток - нитчатое разветвленное образование, похожее на водоросль, развивающееся из споры мха, из предростка развивается гаметофит.

Спорофит- диплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле растений, развивающаяся из оплодотворенной яйцеклетки или зиготы и производящая споры.

Отдел папоротниковидные, хвощи, плауны

Предками папоротников, хвощей, плаунов были риниофиты (псилофиты)- первые растения суши и первые сосудистые растения на земле.

  • имеют стебель, листья, корни и корневища
  • имеют хорошо развитые проводящую, механическую и покровную ткани
  • размножаются спорами, вегетативно (корневищами) и гаметами
  • развитие спор и оплодотворение происходит при наличии воды
  • споры развиваются в спороносных колосках (у плаунов и хвощей) и на нижней стороне вайи (у папоротников)
  • в цикле развития преобладает бесполое поколение- спорофит (само растение)
  • гаметофит, половое поколение- заросток, имеет сердцевидную форму
  • почти все травянистые многолетние растения, обитающие во влажных местах
  • вайя- листоподобный орган (побег) папоротников
  • плауны (плаун булавовидный, плаун баранец)- наиболее древняя группа сосудистых растений
  • хвощи (хвощ полевой, лесной, болотный)
  • папоротники (орляк, щитовник мужской)

Жизненный цикл папоротников, в котором преобладает стадия спорофита- взрослого растения:

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Высшие семенные растения

Выделяют следующие отделы высших семенных растений:

Отдел голосеменные растения

Свое название голосеменные получили потому, что их семена лежат открыто (голо) на поверхности чешуи шишек, а не внутри плода, как у покрытосеменных.

У голосеменных различают следующие классы:

  • Гинкговые (гинкго)
  • Гнетовые (вельвичия удивительная)
  • Саговниковые (Цикадовые)(саговник)
  • Хвойные (сосна обыкновенная, ель, лиственница)

1000 видов, 88 родов, 14 семейств.

  • размножение с помощью семян
  • отсутствие плодов и цветков
  • древесные растения или кустарники, иногда стелющиеся формы
  • листья чаще игольчатые, слегка уплощенные или чешуевидные
  • чаще всего вечнозеленые растения
  • настоящие сосуды отсутствуют
  • разнополые растения
  • в отличие от споровых растений, приспособлены к сухим местообитаниям, так как оплодотворение происходит без участия воды
  • мужские гаметы- неподвижные спермии
  • перекрёстное опыление (женские шишки выше мужских)
  • в жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит
  • гаметофит- многоклеточные женские половые органы- архегонии, расположенные внутри семязачатка; мужской гаметофит представлен пыльцевым зерном
  • семена располагаются на чешуйках шишек
  • шишка- это видоизменённый побег, развивающийся на концах веток голосеменных растений (хвойных и некоторых других) в виде маленьких образований, покрытых чешуйками

В отличие от спор, в семенах имеется запас питательных веществ, необходимых зародышу в первое время его развития, пока у молодого растения не сформируется корневая система.

Кроме того, внутри семени зародыш будущего растения надежно защищен от неблагоприятных воздействий окружающей среды.

Все это значительно увеличивает шансы молодого растения на выживание.

Преимущество семян:

  • в семенах имеется запас питательных веществ для зародыша
  • внутри семени зародыш защищен

Отдел покрытосеменные

Покрытосеменные или цветковые- самая многочисленная группа ныне существующих растений.

Известно около 350 тысяч растений.

  • наиболее процветающий отдел растений, биологический расцвет продолжается с конца мелового периода по настоящее время
  • распространены повсеместно, кроме Антарктиды
  • высокая специализация органов и тканей
  • разнообразные жизненные формы: травы, кустарники, кустарнички, деревья, водные растения и другие
  • основные органы цветковых растений: вегетативные органы (корень, стебель, листья, почки); генеративные органы (цветки, семена, плоды)
  • способны к процессу фотосинтеза- образование органических веществ из неорганических, под действие энергии света
  • способны к дыханию (поглощают кислород, выделяют углекислый газ) и транспирации- испарение воды
  • хорошо развита проводящая система: флоэма осуществляет транспорт органических веществ от листьев к корню, ксилема осуществляет транспорт минеральных веществ и воды от корня к листьям
  • в жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит
  • антеридии и архегонии отсутствуют
  • гаметофиты сильно редуцированы: женский гаметофит- это зародышевый мешок, мужской гаметофит- это пыльцевое зерно
  • имеется специализированный орган полового размножения- цветок, который участвует в привлечении насекомых при опылении
  • мужские гаметы (спермии) лишены жгутиков и не нуждаются в воде для опыления
  • женские гаметы развиваются в семязачатках в завязи пестика
  • оплодотворение двойное: в результате образуется диплоидный зародыш (двойной набор хромосом) и эндосперм- питательная ткань для зародыша с триплоидным набором хромосом
  • семена защищены плодом, который развивается из стенки завязи пестика
  • плод также участвует в распространении семян

В основе деления отдела покрытосеменных растений на классы лежит множество признаков, основным из которых является число семядолей.

Такой мир, каким мы его видим сейчас, развивался множество тысячелетий. Многообразию растений требовалось время, чтобы приспособиться к различным условиям обитания на планете. В этом уроке мы рассмотрим эволюцию растительного мира с самого первого растительного организма.

План урока:

Происхождение растений

Изначально на Земле было полно питательных веществ. Первые организмы были гетеротрофными одноклеточными и безъядерными, то есть не могли самостоятельно синтезировать органические соединения. Они питались тем, что находили в Мировом океане. Постепенно запасы истощались, а организмов становилось всё больше. Для выживания в такой конкуренции требовалась кардинально новая стратегия.

Так появились первые фотосинтезирующие организмы. Они могли питаться энергией солнечного света и сами производили органические вещества. 2,7млрд лет назад возникли цианобактерии — предки современных растений, которые живы и по сей день.

Раньше их называли синезелёными водорослями, но это не совсем верно. Хоть цианобактерии и умеют фотосинтезировать, они относятся не к растениям, а к бактериям.

У древних бактерий одиночная клетка, в которой нет оформленного ядра, митохондрий, эндоплазматической сети и вакуолей, заполненных клеточным соком. Клетка окружена прочной клеточной стенкой, которая состоит из четырёх слоёв. Часто снаружи стенки расположен ещё и слизистый слой.

Клетки могутфотосинтезировать благодаря наличию в них пигментов: хлорофилла, каротиноидов, фикоцианина и фикоэритрина. Пигменты придают цианобактериям определённую окраску:

  1. Хлорофилл — зелёная окраска;
  2. Каротиноиды — жёлтая и оранжевая окраска;
  3. Фикоцианин — синяя окраска;
  4. Фикоэритрин — красная окраска.

Цианобактерии размножались, заселяли планету и выделяли кислород как побочный продукт фотосинтеза. Это навсегда изменило атмосферу планеты. За почти весь кислород, которым мы дышим, можно сказать спасибо цианобактериям. Появление огромного количество кислорода в атмосфере привело к вымиранию почти всей анаэробной фауны Земли, то есть тех живых организмов, которым для развития не нужен был кислород. Это событие именуется кислородной катастрофой Земли.

Цианобактерии — одноклеточные организмы. Далее эволюция растений разработала многоклеточные организмы. Затем — водоросли. У водорослей нет тканей и органов. Их тело представлено неорганизованным многоклеточным образованием — талломом. По-другому таллом называют слоевищем. К прикреплённым ко дну водорослей развиваются аналоги корней — ризоиды.

У водорослей тоже есть в составе различные пигменты, поэтому они могут по-разному окрашиваться. Окраску зелёных водорослей (хламидомонада, хлорелла) определяет хлорофилл, окраску бурых водорослей (ламинария, фукус) — фукоксантин, окраску красных водорослей (порфира, филлофора) — сочетание хлорофилла, каротиноидов и фикобилина.

После жизни перестало хватать Мирового океана: так растения вышли на сушу.

Этапы эволюции растений

Водоросли решили развиваться в двух направлениях: одни выбрали дорогу мохообразных, другие — риниофитов.

Мохообразные. У мхов, как и у водорослей, нет настоящих корней: они прикрепляются к земле ризоидами. В отличие от корней, ризоиды — одноклеточные нитевидные образования. У них нет специальных зон со своей специализацией. Мхи относятся к элементарным растениям, не способным к запасанию.

Риниофиты. Другое название — псилофиты. Растения, которые выбрали это направление, выиграли в эволюционной гонке. Сами риниофиты вымерли, но большинство растительных организмов, которые мы наблюдаем сейчас, являются их потомками. У риниофитов не было листьев. Это были первые высшие растения с развитыми проводящими (древесина, луб) и покровными тканями (эпидерма). Благодаря сосудам, их останки хорошо сохранились в окаменевших породах. Остатки служат доказательством эволюции растений.

Также учёные находят остатки папоротникообразных в залежах каменного угля и цианобактериальные маты — отложения древних сообществ. Всё это служит напоминанием об эволюции растительных организмов.

Псилофиты существовали совсем недолго. От риниофитов произошли папоротникообразные: папоротники, хвощи и плауны. У них развиты ткани, но имеется один существенный недостаток. Половое размножение папоротникообразных зависит от воды: сперматозоид и яйцеклетка сливаются с друг другом и образуют зиготу только во время дождя.

Далее появились голосеменные растения. У них вместо сперматозоида образуется спермий — неподвижная мужская половая клетка. Пыльца становится пыльцевой трубкой, формируя неподвижные безжгутиковые спермии. Они соединяются с яйцеклеткой. Из сформировавшейся зиготы вырастает семя. Шишка одревесневает, открывается, освобождая семена для дальнейшего распространения. Однако, всё это время семена беззащитны перед неблагоприятными условиями среды.

Покрытосеменные довели процесс полового размножения практически до совершенства. Вегетативная клетка удлиняется и становится пыльцевой трубкой. Она вырастает и пробирается к зародышевому мешку. Генеративная клетка делится на 2 неподвижных спермия. Один из них соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу. Второй объединяется с центральной клеткой, формируя в дальнейшем эндосперм. Этот процесс именуется двойным оплодотворением. В отличие от голосеменных растений, далее семя защищается от неблагоприятных воздействий мощным околоплодником.

Именно в таком порядке появились привычные растения. Порядок их образования изображают в виде дерева, которое называется филогенетическим.

Филогенетическое древо растительного мира

Антропогенное воздействие на растения

Как вы помните из прошлого урока, антропогенные экологические факторы — это воздействие человека на окружающую среду. К сожалению, на развитие растений влияет не только конкуренция, которая ведёт к совершенствованию, но и негативное воздействие человека, которое ведёт к уничтожению видов и искажению окружающей среды.

Процесс воздействия идёт в четырёх направлениях:

Негативное влияние антропогенного загрязнения очевидно. При этом выделяют три класса взаимодействия загрязнения и растительных сообществ:

  1. Низкий уровень загрязнения. Растения способны поглощать такое загрязнение и очищать атмосферный воздух. Влияние на растительные сообщества незаметно.
  2. Средний уровень загрязнения. Нарушается баланс в сообществе. Растения болеют чаще, так как снижается их иммунитет. Изменяется структура сообщества.
  3. Высокий уровень загрязнения. Отмечается высокий уровень гибели растений. Сообщество упрощается незамедлительно.

Существуют виды, по которым можно судить об уровне загрязнения окружающей среды. Метод называется биоиндикацией. В основном используются лишайники. Тогда биоиндикация становится лихеноиндикацией. Они особо чувствительны к вредным воздействиям, поэтому даже при низком уровне загрязнения массово погибают.

Устойчивые виды используют для очищения атмосферного воздуха. К таким видам относятся тополь и лиственница.

Чтобы предотвратить гибель растений, люди организуют особо охраняемые природные территории:

Также люди ведут красную книгу — это сборник находящихся под угрозой исчезновения живых организмов. Её создали, чтобы привлечь внимание к проблеме исчезновения видов из-за антропогенного воздействия на окружающую среду. Первая красная книга издана в 1966 году.

Кроме красной книги, есть ещё чёрная и зелёная книги. В чёрной книге хранится список уже вымерших организмов, которых человечество не успело спасти.

Зелёная книга — документ, в котором описаны имеющие значение растительные сообщества.

На систематику растений встречаются задания линии 11, а также последовательности в 19 задании.

Ну еще в добавлении к этой классификации можно встретить, империю Эукариоты.

Эволюция растений:

Одноклеточные водоросли - Многоклеточные водоросли - Псилофиты и риниофиты - Моховидные - Папоротники, хвощи, плауны - Семенные папоротники - Голосеменные - Покрытосеменные.

Задания:

1. Уста­но­ви­те иерар­хи­че­скую по­сле­до­ва­тель­ность си­сте­ма­ти­че­ских ка­те­го­рий в цар­стве рас­те­ний, на­чи­ная с наи­боль­шей.

4) пе­ту­нья ги­брид­ная

2. Уста­но­ви­те по­сле­до­ва­тель­ность рас­по­ло­же­ния си­сте­ма­ти­че­ских так­со­нов, на­чи­ная с са­мо­го круп­но­го. За­пи­ши­те в таб­ли­цу со­от­вет­ству­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность цифр.

6) Сосна обык­но­вен­ная.

3. Уста­но­ви­те по­сле­до­ва­тель­ность рас­по­ло­же­ния си­сте­ма­ти­че­ских так­со­нов, на­чи­ная с наи­мень­ше­го. За­пи­ши­те в таб­ли­цу со­от­вет­ству­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность цифр.

6) Слива ко­лю­чая (тёрн).

4. Установите последовательность этапов развития растительного мира на Земле от наиболее древних к современным:

1) появление псилофитов

2) обилие древовидных папоротников, хвощей и плаунов

3) появление зелёных водорослей

4) появление и расселение покрытосеменных растений

5) появление первых фотосинтезирующих бактерий.

Ответы на задания будут 18.01. в 21.00 по Москве.

С условиями участия в марафоне можно ознакомиться здесь .

Палеозойская эра (эра древней жизни) началась \(570\) млн лет назад. В первые периоды этой эры сформировалась значительная часть суши и озоновый экран.

В воде продолжалась эволюция водорослей и беспозвоночных. Наибольшего расцвета достигли морские беспозвоночные (моллюски, трилобиты).

Возникли первые позвоночные — панцирные рыбы . У них был внутренний скелет, дающий при движении преимущества по сравнению с беспозвоночными. От панцирных рыб произошли хрящевые и костные рыбы , среди которых возникли кистепёрые рыбы .

shutterstock_1945617343.jpg

Первыми наземными растениями были риниофиты , у которых сформировались покровные, проводящие и механические ткани.

Палеозойская эра.jpg

На смену риниофитам пришли папоротники , хвощи и плауны , у которых сформировались вегетативные органы (корни, стебли, листья). Размножение споровых растений зависит от наличия воды.

Первыми среди хордовых животных сушу освоили примитивные земноводные, произошедшие от кистепёрых рыб — стегоцефалы . Они жили в болотистых местах и не могли отдаляться от водоёмов.

shutterstock_759826384.jpg

shutterstock_241463461.jpg

Влажный и тёплый климат привёл к расцвету папоротникообразных. В это время Земля была покрыта лесами из древовидных папоротников, хвощей и плаунов.

Среди животных господствовали земноводные и членистоногие. К концу каменноугольного периода появились первые пресмыкающиеся и крылатые насекомые .

Климат во многих районах Земли стал сухим и холодным. Древовидные споровые вымирают. Начинается расцвет голосеменных растений, для размножения которых не нужна вода, а зародыш находится в семени и обеспечен запасом питательных веществ.

От земноводных взяли начало истинно наземные хордовые — пресмыкающиеся. Освоение суши обеспечило им наличие рогового покрова на коже, внутреннее оплодотворение и развитие зародыша в яйце. П оявились звероподобные пресмыкающиеся .

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:

Читайте также: